制造数据采集的方式
目前,制造数据的主要采集方式有设备自动采集、人工终端反馈、其他外围终端采集等。
1.设备自动采集
NI-9231-783610-01C 这类系统有些是设备厂家提供,优点是对自家设备研究的很深入,但对其他厂家,特别是竞争对手的产品兼容性就差很多,因此,在市场面上更多的是采用第三方厂家提供的专业数据采集系统。这种设备数据采集系统,在离散制造行业叫MDC(机床监控与数据采集系统,Manufacturing Data Collection),在流程制造业用SCADA系统(数据采集与监视控制系统)实现设备数据的自动采集。如图1所示的MDC显示界面。
设备数据自动采集的手段主要有以下三种:
1)带网卡的数控机床——通过机床网卡,实现对设备状态的远程自动采集。采集的内容包括运行参数(主轴转速、进给速度、主轴功率、刀具坐标等)以及加工产品、加工数量、报警信息等。该种采集方案的优点是采集的数据种类多、实时性强。缺点是,受控制系统的限制,目前主要是西门子、发那科、海德汉、华中数控等部分主流系统支持。当然,由于这是智能制造的发展趋势,越来越多的机床控制系统也开始支持网卡的数据采集。
2)NI-9231-783610-01C PLC采集——通过设备PLC输出接口,结合其通讯协议,实现对设备状态采集,包括温度、压力、流量、液位等。优点是支持PLC采集的系统比较多,适用面广。缺点是从采集效果上,略逊色网卡采集的效果,但内容也相对丰富,基本满足制造业的需求。
3)硬件采集——对一些比较老旧的设备,因其无数据输出接口或者没有通讯协议,可通过此种方式进行数据采集。优点是几乎适合任何设备,缺点是采集的数据种类有限。
2.人工终端反馈采集
NI-9231-783610-01C 对于不能实现自动采集的生产工位,可通过现场工位机、移动终端、条码扫描枪等数字化设备进行数据采集。采集内容包括生产开工、完工时间、生产数量、检验项目、检验结果、产品缺陷、设备故障等。该种采集方式优点是对设备的要求低,适用场景广,但缺点是受制于人的主动性,在数据的实时性、准确性、客观性等方面都有所欠缺。
3.其他外围终端采集
采用RFID、集成等方式实现制造数据采集。
1)RFID:RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可应用于各种恶劣环境。
2)与其他设备集成。如三坐标测量机等检测设备,可通过与设备进行集成,读取产品检测信息,用于质量管理与追溯。
3 制造数据的状态管理
在制造数据采集的基础上,NI-9231-783610-01C 需要对采集到的相关数据进行上分析并指导生产的改进与优化。
1.设备状态数据分析
对采集到的各种数据进行加工处理后,以各种方式进行输出和展现,使相关人员第一时间了解设备生产的实时情况,如实时状态、加工工艺数据等,便于做出及时、科学的管理决策。
2.生产工艺数据优化
主要表现在两方面:
1)设备工艺参数监控:将采集到的设备工艺参数,如温度、压力等,与设定的标准参数进行实时比对与管控,从而实现对生产过程进行实时、动态、严格的工艺控制,确保产品质量的稳定性。
2)工艺改进与优化:对制造过程的主要工艺参数与完工后的产品合格率进行综合分析,便于为工艺改进与优化。
3.生产过程追溯
通过产品制造的过程数据实现对产品制造历史的追溯,达到问题复现、质量追溯等目的。
4 制造数据采集的发展方向
随着物联网等技术的发展,制造数据采集在设备兼容性、数据丰富性、数据价值挖掘等方面都有了快速发展,下面分别从数据的采集广度、采集深度及价值利用等方面进行阐述。如图2所示。
1.采集的“广度”
采集的对象可分为两类,一类是本身就具备数字化功能的设备,如数控机床、热处理设备、机器人、AGV、自动化立体仓库等数字化设备。另一类是“哑设备”,就是本身不具有数字化功能,但可以通过改造或者借助信息化手段,使相关信息能进入数字化系统的设备、设施、物料、人员等,都可归于该类。如对普通机床通过增加智能采集硬件,对物料通过二维码、RFID等方式,对人员通过刷卡或者信息系统进行相应的数据采集。
通过对更多设备、设施、物料等的采集,实现更广的兼容性,这是制造数据采集在广度方向的发展趋势。