基于MES對接的工業現場海量數據提取系統

隨著物聯網、移動通信、互聯網和數據自動采集技術的飛速發展，以及它們在汽車等多領域的廣泛應用，人類社會所擁有的數據正成前所未有的“GB→TB→PB→EB→ZB→YB→DB→NB”跳躍級爆炸式增長。唯有采用一些支撐云環境的相關技術和數據立方等云處理軟件，才能從這些海量數據中挖掘出有用信息并被快捷高效處理、釋放出數據價值并被獲知彼此間關聯關系，才能推動和實現數據、技術、業務流程、組織結構四要素的互動創新與持續優化。也只有這樣，汽車等產業才能實現創新發展、智能發展和綠色發展，保持與其發展戰略相匹配的可持續競爭力，并不斷滿足用戶日益增長的汽車個性化定制需求[1-3]。為此，公司擬建設一條橋殼柔性化生產線，其空間布局如圖1所示。該生產線可滿足兩個以上品種/規格的共線生產，兼容MCY、MCA、MCP系列橋殼總成的加工和檢測，解決工藝分散難題，提升橋殼加工質量。為順應汽車行業智能化發展趨勢，“基于MES對接的工業現場海量數據提取系統”應運而生。

“基于MES對接的工業現場海量數據提取系統”主要創新點有工業現場可視化，網絡化車間管控系統，數據采集分析管理軟件，自動化物流、調度及監控系統，工控機、CNC系統與PLC間數據互聯互通等。

3.1 工業現場可視化

將機床狀態、產品尺寸、物料投入/產出、刀具壽命和工裝夾具流轉等多變信息，以數字化電信號的形式迅捷地實時傳遞至管理后臺，設備運轉、產品控制和器具調轉均會圖形化直觀呈現于管理者面前。以太網線和Focas動態鏈接庫提取/上傳FANUC機床的主軸轉速、X/Y/Z移動速率、負載率等；機外在線測量機逐件全項檢測沖壓橋殼的切削尺寸，自動修調CNC機床的刀具補償參數并有效控制下一件產品尺寸；RFID動態定位工裝夾具的流轉信息，讀寫器及時反饋其在用/離機狀態。

3.2 網絡化車間管控系統

網絡化車間管控系統可實時采集運行數據、狀態數據和歷史數據，完成數據庫搭建，被采集的數據保存在數據庫內，后續進行數據分析和報表生成。車間所有入網機床的運行臺時數、故障報警均以管控系統為媒介上傳至公司設備管理系統，為設備管理指標分析提供有效數據。完工產品的質量數據先是經由機外在線測量機提取，匯入管控系統內，形成刀具補償數據后，反饋至CNC機床以調整進刀參數。上線、完工及不良品的數量經過標記刻打和條碼識別后，實時匯入車間管控系統，并上傳至JMES，供生產部門做出物料供應和產品調配決策。

3.3 數據采集分析管理軟件

數據采集分析管理軟件主要涉及產量統計、數據分析、設備狀態實時監控和生產工件在線測量結果保存，并根據測量結果進行自動刀具補償、生產工件的上下線時間及工序等數據存儲。管理軟件的導航欄包含主頁面、能效分析、系統設置、手動測量、手動復檢和手動完工。

3.4 自動化物流、調度及監控系統

建立橋殼生產線仿真模型，給出物流系統的優化方案。根據生產系統的物流規劃及生產線的設備布局，在Flexsim軟件中建立生產線的仿真模型，然后將預先設計的工藝流程與參數輸入到仿真模型中。通過仿真可驗證生產線布局是否合理，是否存在阻滯現象或閑置問題，預先發現生產節拍與物流系統的配合是否高效。一旦出現問題，則提前進行修正，優化設計，提高生產效率，降低直接組線風險。

3.5 工控機、CNC系統與PLC間數據互聯互通

通過設計連接以太網與機床數控系統的數據接口卡，將機床的工作狀態、故障參數等信息傳輸到以太網，現場設立兩臺工控機顯示相關信息，并經網絡連接至公司管控服務器中。如此，產品各工序可實現車間過程控制的自動化、數字化和無人化，使得現場各環節的生產數據被適時準確地采集并聯網共享。工控機內置網卡A和B，網卡A對應的IP1為公司管控服務器的一個節點，采集的數據可實時上傳并接收指令；網卡B對應的IP2為現場局域網的一個節點，經千兆交換機連接機器人、CNC機床、測量機和讀碼器等裝備。

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