一、車間數(shù)據(jù)采集技術(shù)概述

1.1、車間數(shù)據(jù)采集的作用與意義

制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，也是推動工業(yè)化的原動力，現(xiàn)代制造業(yè)已經(jīng)并且正在深刻地改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式甚至社會文化。全球經(jīng)濟一體化的趨勢愈演愈烈，國際競爭不斷加劇，制造業(yè)的發(fā)展必須不斷提高在質(zhì)量保障、品種多樣化、快速設(shè)計制造、快速檢測響應(yīng)以及快速重組等方面的要求。于是，“以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化”被提到了前所未有的高度、深度和廣度。

眾所周知，制造業(yè)的信息化主要包括設(shè)計數(shù)字化、生產(chǎn)數(shù)字化、裝備數(shù)字化、管理數(shù)字化、企業(yè)數(shù)字化等。信息化的大趨勢使世界各國爭先恐后的把先進技術(shù)和信息化引進到傳統(tǒng)工業(yè)和制造業(yè)。1990年，美國AMR(Advanced Manufacturing Research)所提出的制造行業(yè)的ERP(Enterprise Resources Planning,企業(yè)資源規(guī)劃)/MES(Manufacturing Execution System,制造執(zhí)行系統(tǒng))/PCS(Process Control System,過程控制系統(tǒng))三層結(jié)構(gòu),已經(jīng)成功地在許多行業(yè)得到了應(yīng)用,并被越來越多的企業(yè)所認可.

美國AMR研究公司對MES系統(tǒng)的定義表述為：MES系統(tǒng)是一個常駐工廠層的信息系統(tǒng)，介于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的計劃系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的直接工業(yè)控制系統(tǒng)之間，它以當(dāng)前視角向操作人員、管理人員提供生產(chǎn)過程的全部資源(人、設(shè)備、材料、工具和客戶要求)的數(shù)據(jù)和信息，其著重點是將信息技術(shù)運用于改善制造過程。

而作為MES系統(tǒng)中低層的車間數(shù)據(jù)采集功能，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的收集、整理工作，是進行物料跟蹤、生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品歷史記錄維護以及其它生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)。它可以為企業(yè)中其他例如ERP等管理信息系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)。另一方面，MES系統(tǒng)也要從其它管理系統(tǒng)中獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)以保證MES系統(tǒng)自身正常運行。因此要滿足MES系統(tǒng)快速、實時的要求，作為各種功能模塊運行基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)就顯得十分重要。一個迅速而可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個MES能夠正常穩(wěn)定工作的有力保證。

1.2、制造企業(yè)面臨的車間數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀

作為車間底層的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在企業(yè)實際生產(chǎn)過程中卻存在著許多困難，尤其是在離散企業(yè)中由于自動化程度較低，往往存在著以下特點：

生產(chǎn)過程不可視：主要體現(xiàn)在不能實時了解生產(chǎn)現(xiàn)場中在制品、人員、設(shè)備、物料等制造資源和加工任務(wù)狀態(tài)的動態(tài)變化。

生產(chǎn)過程復(fù)雜性：由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和加工工藝的復(fù)雜性，造成生產(chǎn)過程中各制造過程的關(guān)聯(lián)性強，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多變(臨時插單、材料短缺等)。

制造過程信息集成度低：制造過程中的各種信息不能有效進行集成，導(dǎo)致產(chǎn)能不能得到充分利用。

信息不能有效與上層管理系統(tǒng)進行集成：這種隔斷造成生產(chǎn)過程不透明，生產(chǎn)進度、在制品狀況、設(shè)備利用狀況等關(guān)鍵數(shù)據(jù)不能到達管理層，增加了過程管理和生產(chǎn)決策的復(fù)雜性。

制造過程信息的真實性差：現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息過多依賴人機交互界面通過人工錄入，增加了出錯的機率。

制造過程信息的實時性低：作業(yè)任務(wù)隨市場需求的頻繁調(diào)整變化，不利于制造過程信息的實時采集，再加上制造過程信息交互的速度和效率低下，造成企業(yè)對市場變化的響應(yīng)速度慢。

企業(yè)設(shè)計層和管理層到車間層特別是車間設(shè)備層的信息采集困難，一方面車間設(shè)備層的重要信息難于采集和上傳，無法達到對生產(chǎn)過程的監(jiān)控。另一方面上層系統(tǒng)難以深入到車間和設(shè)備層，從而影響管理信息系統(tǒng)的準(zhǔn)確運行，使動態(tài)信息成為脫離實際的無源之水難于及時下達，從而使整個企業(yè)信息化難以產(chǎn)生更大的效益。

上述特點反映了制造車間迫切需要對制造過程進行信息化的數(shù)據(jù)采集管理，從而建立一個完整的離散制造車間數(shù)據(jù)采集及其分析處理系統(tǒng)是實現(xiàn)離散車間信息化的基礎(chǔ)。車間數(shù)據(jù)采集及其分析處理系統(tǒng)的主要功能就是將車間的各種離散數(shù)據(jù)完整實時的采集到車間數(shù)據(jù)庫中，并進行初步的分析處理，將車間生產(chǎn)的信息實時準(zhǔn)確的反饋到車間的管理層，加強管理人員對車間生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控和管理，并為企業(yè)管理人員制定生產(chǎn)計劃提供依據(jù)。