離散制造過程信息智能監(jiān)測

1、12主要內容和關鍵技術主要內容和關鍵技術項目設計方案項目設計方案概述概述研究成果研究成果 存在問題及改進建議存在問題及改進建議 3 1. 1. 概述概述建立離散制造過程信息智能測控系統(tǒng)，實現(xiàn)產品生產全建立離散制造過程信息智能測控系統(tǒng)，實現(xiàn)產品生產全過程質量監(jiān)控過程質量監(jiān)控浙江三花汽車控制系統(tǒng)有限公司熱力膨脹閥裝配生產線浙江三花汽車控制系統(tǒng)有限公司熱力膨脹閥裝配生產線的技術改造的技術改造項目目標項目目標應用平臺應用平臺設計以設計以“MES+無線網(wǎng)絡無線網(wǎng)絡+RFID/條碼條碼”為模式的企業(yè)信為模式的企業(yè)信息化智能測控系統(tǒng)息化智能測控系統(tǒng) 實現(xiàn)方案實現(xiàn)方案4 2.2 項目研究的關鍵技術項目研究的關

2、鍵技術2.1 項目研究的主要內容項目研究的主要內容 2. 2. 主要內容與關鍵技術主要內容與關鍵技術52.1 2.1 項目研究的主要內容項目研究的主要內容 研究離散制造業(yè)生產管理系統(tǒng)模型研究離散制造業(yè)生產管理系統(tǒng)模型 研究生產現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究生產現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 建立建立MES數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，信息安全和身份認證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，信息安全和身份認證系統(tǒng)6生產過程信息化系統(tǒng)模型生產過程信息化系統(tǒng)模型 決策層使用的管理工具，決策層使用的管理工具，主要應用系統(tǒng)是主要應用系統(tǒng)是ERPERP（企業(yè)資源計劃）、（企業(yè)資源計劃）、 CRMCRM（客戶關系管理）、（客戶關系管理）、SCMSCM（供應鏈管理）、

3、（供應鏈管理）、 BPMBPM（企業(yè)績效管理）等（企業(yè)績效管理）等 企業(yè)中層使用的工具企業(yè)中層使用的工具: :MESMES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）（制造執(zhí)行系統(tǒng)） 一線操作人員使用的生產過程一線操作人員使用的生產過程監(jiān)控工具監(jiān)控工具: :SCADASCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視）（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視）HMI(HHMI(Human Machine uman Machine Interface)Interface) 2.1 2.1 項目研究的主要內容項目研究的主要內容7系統(tǒng)設計的相關內容系統(tǒng)設計的相關內容計劃層計劃層執(zhí)行層（執(zhí)行層（MES）控制層（控制層（SFC）客戶管理（客戶管理（CRM）供應鏈管理（供應鏈管理

4、（SCM）企業(yè)資源計劃（企業(yè)資源計劃（ERP） 企業(yè)績效管理（企業(yè)績效管理（BPM）運輸與后勤（運輸與后勤（T&L）協(xié)同制造商產品數(shù)據(jù)管理協(xié)同制造商產品數(shù)據(jù)管理(CMC/PDM）工序詳細調度工序詳細調度數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 采采 集集SCADAHMI維維 護護 管管 理理過過 程程 管管 理理質質 量量 管管 理理生產單元分配生產單元分配文文 檔檔 管管 理理2.1 2.1 項目研究的主要內容項目研究的主要內容8 MES與與ERP、SFC集成接口集成接口 短途無線網(wǎng)絡短途無線網(wǎng)絡的設計的設計 產品標識及產品標識及自動識別技術自動識別技術 具有嵌入式控制器的自動測控設備具有嵌入式控制器的自動測控設備 ME

5、S MES相關組件及其數(shù)據(jù)庫的研究相關組件及其數(shù)據(jù)庫的研究 OPCOPC等的有關技術等的有關技術開發(fā)并應用基于嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)并應用基于嵌入式操作系統(tǒng)的實時控制器，改造現(xiàn)有設備，的實時控制器，改造現(xiàn)有設備，提高測控設備的智能性、實時性提高測控設備的智能性、實時性和可靠性；和可靠性； 開發(fā)面向工業(yè)控制的嵌入式無開發(fā)面向工業(yè)控制的嵌入式無線智能儀表線智能儀表/ /傳感器。傳感器。 研究無線網(wǎng)絡現(xiàn)場設備的組態(tài)方研究無線網(wǎng)絡現(xiàn)場設備的組態(tài)方 法，開發(fā)組態(tài)軟件；法，開發(fā)組態(tài)軟件； 嵌入式無線網(wǎng)絡模塊的設計：嵌入式無線網(wǎng)絡模塊的設計： 實現(xiàn)無線網(wǎng)絡模塊的模塊化，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡模塊的模塊化， 標準化；標準化

6、； 適于工業(yè)控制的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡適于工業(yè)控制的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡 通訊協(xié)議的優(yōu)化設計：通過冗通訊協(xié)議的優(yōu)化設計：通過冗 余通道、路徑優(yōu)化等技術防堵余通道、路徑優(yōu)化等技術防堵 塞設計，保證數(shù)據(jù)實時性，新塞設計，保證數(shù)據(jù)實時性，新 增節(jié)點即插即用。增節(jié)點即插即用。解決產品在生產環(huán)節(jié)可識別解決產品在生產環(huán)節(jié)可識別技術；技術；RFID、條碼（一維、二維、條碼（一維、二維）的設計及代碼定義：保證）的設計及代碼定義：保證包含更多有用生產信息和防包含更多有用生產信息和防止差錯功能，如時間、類型止差錯功能，如時間、類型、批次號、需裝配零件號、批次號、需裝配零件號、流水線編號等。流水線編號等。解決如何在小尺寸或不規(guī)則解

7、決如何在小尺寸或不規(guī)則產品上印制、粘貼、識別產品上印制、粘貼、識別RFID/條碼的技術條碼的技術2.2.2 2 項目研究的關鍵技術項目研究的關鍵技術93.2 具體實施方案具體實施方案3.1 系統(tǒng)設計方案系統(tǒng)設計方案 3. 3. 項目設計方案項目設計方案10控控制制層層 膨脹閥裝配生產線過程信息智能測控系統(tǒng)膨脹閥裝配生產線過程信息智能測控系統(tǒng) 工作臺工作臺1 1工作臺工作臺2 2工作臺工作臺N N成品確認成品確認OPC XML-DA服務器服務器無線調度主機無線調度主機控制臺控制臺數(shù)據(jù)庫服務器數(shù)據(jù)庫服務器現(xiàn)場以太網(wǎng)現(xiàn)場以太網(wǎng)數(shù)據(jù)庫服務器數(shù)據(jù)庫服務器車間控制車間控制計算機計算機車間局域網(wǎng)車間局域網(wǎng)計

8、計劃劃層層執(zhí)執(zhí)行行層層路由器路由器路由器路由器公司局域網(wǎng)公司局域網(wǎng)ERPSCMBPM3.1 3.1 系統(tǒng)設計方案系統(tǒng)設計方案11控制臺控制臺數(shù)據(jù)庫服務器數(shù)據(jù)庫服務器現(xiàn)場以太網(wǎng)現(xiàn)場以太網(wǎng)控控制制層層 膨脹閥裝配生產線過程信息智能測控系統(tǒng)膨脹閥裝配生產線過程信息智能測控系統(tǒng) 工作臺工作臺1 1工作臺工作臺2 2工作臺工作臺N N成品確認成品確認OPC XML-DA服務器服務器無線調度主機無線調度主機數(shù)據(jù)庫服務器數(shù)據(jù)庫服務器車間控制車間控制計算機計算機車間局域網(wǎng)車間局域網(wǎng)計計劃劃層層執(zhí)執(zhí)行行層層路由器路由器路由器路由器公司局域網(wǎng)公司局域網(wǎng)ERPSCMBPM在控制層完成的主要內容：在控制層完成的主要內

9、容：開發(fā)基于開發(fā)基于RFID/RFID/條碼、工控機、條碼、工控機、PLCPLC、單片機的自動測控設備和儀表；、單片機的自動測控設備和儀表；AAAAAAAA AAAAAAAA 開發(fā)了基于開發(fā)了基于ZigbeeZigbee的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時上下傳輸；的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時上下傳輸；AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA上傳數(shù)據(jù)：產品編號、工序代碼、工位代碼、員工代碼、測控數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)（如上傳數(shù)據(jù)：產品編號、工序代碼、工位代碼、員工代碼、測控數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)（如設備的操作記錄信息，設備故障信息）等設備的操作記錄信息，設備故障信息）等 下傳數(shù)據(jù)：產品規(guī)格、裝配下傳數(shù)據(jù)：

10、產品規(guī)格、裝配/ /測試參數(shù)，測試參數(shù)，生產連鎖，操作指令，設備或者產品的預生產連鎖，操作指令，設備或者產品的預警信息等警信息等 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA現(xiàn)場顯示：生產狀態(tài)、生產總數(shù)、不合格數(shù)、工藝路線等；現(xiàn)場顯示：生產狀態(tài)、生產總數(shù)、不合格數(shù)、工藝路線等；AAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAA 基于實時數(shù)據(jù)庫管理，實現(xiàn)工序間產品生產閉環(huán)控制，從而保證產品質量基于實時數(shù)據(jù)庫管理，實現(xiàn)工序間產品生產閉環(huán)控制，從而保證產品質量 。 1.1.JIJI3.1 3.1 系統(tǒng)設計方案系統(tǒng)

11、設計方案12控制臺控制臺數(shù)據(jù)庫服務器數(shù)據(jù)庫服務器現(xiàn)場以太網(wǎng)現(xiàn)場以太網(wǎng)控控制制層層 膨脹閥裝配生產線過程信息智能測控系統(tǒng)膨脹閥裝配生產線過程信息智能測控系統(tǒng) 工作臺工作臺1 1工作臺工作臺2 2工作臺工作臺N N成品確認成品確認OPC XML-DA服務器服務器無線調度主機無線調度主機數(shù)據(jù)庫服務器數(shù)據(jù)庫服務器車間控制車間控制計算機計算機車間局域網(wǎng)車間局域網(wǎng)計計劃劃層層執(zhí)執(zhí)行行層層路由器路由器路由器路由器公司局域網(wǎng)公司局域網(wǎng)ERPSCMBPM在執(zhí)行層完成的主要內容：在執(zhí)行層完成的主要內容：通過實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)與控制層的接口；通過關系數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)與計劃層的接口通過實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)與控制層的接口；通過關系數(shù)據(jù)

12、庫實現(xiàn)與計劃層的接口AAAA 控制主機的數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時上傳與下傳；控制主機的數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時上傳與下傳； ；控制主機的質量控制模塊實現(xiàn)加工質量的統(tǒng)計、分析和預測；控制主機的質量控制模塊實現(xiàn)加工質量的統(tǒng)計、分析和預測； ；控制主機的過程控制模塊實現(xiàn)生產過程可視化控制主機的過程控制模塊實現(xiàn)生產過程可視化監(jiān)控監(jiān)控，自動修正生產中的錯誤；自動修正生產中的錯誤；控制主機的維護管理模塊實現(xiàn)生產現(xiàn)場設備的狀態(tài)監(jiān)測、分析統(tǒng)計設備的使用情況控制主機的維護管理模塊實現(xiàn)生產現(xiàn)場設備的狀態(tài)監(jiān)測、分析統(tǒng)計設備的使用情況、生產能力、運行和停工時間，并注明停工的原因；、生產能力、運行和停工時間

13、，并注明停工的原因； ?？刂浦鳈C的生產單元分配通過生產現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)和工作單，實現(xiàn)生產單元間控制主機的生產單元分配通過生產現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)和工作單，實現(xiàn)生產單元間 的工作流，提供調度信息并以此完成實時在線調整車間已指定的生產進度，對返修的工作流，提供調度信息并以此完成實時在線調整車間已指定的生產進度，對返修品和廢品進行處理等等；品和廢品進行處理等等； ；3.1 3.1 系統(tǒng)設計方案系統(tǒng)設計方案13 MES制造執(zhí)行系統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng) 短程無線網(wǎng)絡短程無線網(wǎng)絡-Zigbee技術技術 OPC技術技術產品標識產品標識-條碼技術條碼技術自動測試設備的先進檢測技術和控制技術自動測試設備的先進檢測技術和控制技術

14、ZigbeeZigbee技術組成的無線網(wǎng)絡結構簡單、技術組成的無線網(wǎng)絡結構簡單、體積小、成本低、抗干擾能力強、組網(wǎng)體積小、成本低、抗干擾能力強、組網(wǎng)靈活；實現(xiàn)了一點對多點及多點對多點靈活；實現(xiàn)了一點對多點及多點對多點之間的設備間數(shù)據(jù)的透明傳輸；特別適之間的設備間數(shù)據(jù)的透明傳輸；特別適合工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸量不大的場所。合工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸量不大的場所。另外，網(wǎng)絡采用開放式結構，根據(jù)不同另外，網(wǎng)絡采用開放式結構，根據(jù)不同需要場合，還可將令牌式短途無線網(wǎng)絡需要場合，還可將令牌式短途無線網(wǎng)絡、工業(yè)無線以太網(wǎng)等嵌入網(wǎng)絡系統(tǒng)中。、工業(yè)無線以太網(wǎng)等嵌入網(wǎng)絡系統(tǒng)中。 OPCOPC服務器實現(xiàn)了服務器實現(xiàn)了OPC X

15、ML-DAOPC XML-DA規(guī)規(guī)范。通過該服務器，任何支持范。通過該服務器，任何支持XMLXML的系統(tǒng)都可通過標準的的系統(tǒng)都可通過標準的OPC OPC XML-DAXML-DA接口獲取系統(tǒng)服務器的接口獲取系統(tǒng)服務器的數(shù)據(jù)。這大大提高了系統(tǒng)信息共數(shù)據(jù)。這大大提高了系統(tǒng)信息共享和互操作能力。通過享和互操作能力。通過XMLXML和簡和簡單對象訪問協(xié)議，為單對象訪問協(xié)議，為MES/ERPMES/ERP等等提供跨平臺的數(shù)據(jù)信息。提供跨平臺的數(shù)據(jù)信息。 采用條碼，實現(xiàn)了每只產品的身份標識，采用條碼，實現(xiàn)了每只產品的身份標識，科學編碼實現(xiàn)了代碼信息集成：科學編碼實現(xiàn)了代碼信息集成：如產品生如產品生產時間、

16、類型、批次號、需裝配零件號、產時間、類型、批次號、需裝配零件號、流水線編號等。流水線編號等。通過條碼和通過條碼和RFIDRFID的自動讀寫，節(jié)省了大量的自動讀寫，節(jié)省了大量人工成本，提高作業(yè)精確性，加快處理速人工成本，提高作業(yè)精確性，加快處理速度，有效跟蹤物流動態(tài)。度，有效跟蹤物流動態(tài)。自動檢測設備采用各種檢測技術實現(xiàn)壓自動檢測設備采用各種檢測技術實現(xiàn)壓力、流量、長度、應力、泄露、形狀等力、流量、長度、應力、泄露、形狀等指標的測量。指標的測量。 設計開發(fā)了以設計開發(fā)了以ARMARM為核心自動檢測控為核心自動檢測控制器，該控制器能夠實現(xiàn)多種規(guī)格的輸制器，該控制器能夠實現(xiàn)多種規(guī)格的輸入?yún)?shù)的檢測，

17、直接輸出控制多種現(xiàn)場入?yún)?shù)的檢測，直接輸出控制多種現(xiàn)場設備，同時具有標準的設備，同時具有標準的RS232RS232、PS/2PS/2、RS485RS485、RFID/RFID/條碼讀寫器接口，人機接條碼讀寫器接口，人機接口通過液晶屏，可以自動顯示各種工作口通過液晶屏，可以自動顯示各種工作狀態(tài)和上層的指令和文檔。狀態(tài)和上層的指令和文檔。MES： 以以ERP/MES/SFCERP/MES/SFC為核心的企業(yè)為核心的企業(yè)信息集成已成為國內外企業(yè)研究、應信息集成已成為國內外企業(yè)研究、應用的主要技術之一用的主要技術之一。3.2 3.2 具體實施方案具體實施方案14 4.2 成果轉化、產業(yè)化情況成果轉化、

18、產業(yè)化情況4.1 主要創(chuàng)新點主要創(chuàng)新點 4. 4. 研究成果研究成果15將國外先進的生產過程信息化理論應用到我國離散制造業(yè)的生將國外先進的生產過程信息化理論應用到我國離散制造業(yè)的生 產過程，實現(xiàn)了離散生產過程多級防差錯要求產過程，實現(xiàn)了離散生產過程多級防差錯要求(如工位防差錯、如工位防差錯、 工序防差錯、流水線防差錯、倉儲生產防差錯等），徹底改變工序防差錯、流水線防差錯、倉儲生產防差錯等），徹底改變 了現(xiàn)在離散生產容易操作失誤的缺點，解決了了現(xiàn)在離散生產容易操作失誤的缺點，解決了MES系統(tǒng)與我國系統(tǒng)與我國 企業(yè)實際情況的對接，降低投入成本，特別適應中小型企業(yè)的企業(yè)實際情況的對接，降低投入成本，

19、特別適應中小型企業(yè)的 需求。需求。 采用先進的、開放的體系結構，高效的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫，先采用先進的、開放的體系結構，高效的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫，先 進的網(wǎng)絡結構，以及網(wǎng)絡整體安全體系，保證了系統(tǒng)的平臺無進的網(wǎng)絡結構，以及網(wǎng)絡整體安全體系，保證了系統(tǒng)的平臺無 關性。關性。4.1 4.1 主要創(chuàng)新點主要創(chuàng)新點將短途無線、條碼（二維）將短途無線、條碼（二維）/RFID、測控技術集成為一體，通、測控技術集成為一體，通 過生產環(huán)節(jié)識別技術，實現(xiàn)了離散生產物聯(lián)網(wǎng)，并投入使用，過生產環(huán)節(jié)識別技術，實現(xiàn)了離散生產物聯(lián)網(wǎng)，并投入使用， 為物聯(lián)網(wǎng)的應用推廣開辟新領域。為物聯(lián)網(wǎng)的應用推廣開辟新領域。164.1 4.1

20、 主要創(chuàng)新點主要創(chuàng)新點系統(tǒng)具備多種通信接口，保證了多種無線網(wǎng)絡的兼容性。系統(tǒng)具備多種通信接口，保證了多種無線網(wǎng)絡的兼容性。 建立建立以生產為中心的無線網(wǎng)絡應用層協(xié)議：實現(xiàn)了以生產為中心的無線網(wǎng)絡應用層協(xié)議：實現(xiàn)了 - 的分級地址結構，快速組網(wǎng)，輕量計算的高可靠的分級地址結構，快速組網(wǎng)，輕量計算的高可靠 性算法：校驗、確認回碼、錯誤重發(fā)、停機待發(fā)、數(shù)據(jù)合理性性算法：校驗、確認回碼、錯誤重發(fā)、停機待發(fā)、數(shù)據(jù)合理性判斷等。判斷等。 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA ZIGBEEZIGBEE網(wǎng)絡協(xié)議中，在網(wǎng)絡協(xié)議中，在CSMA/CACSMA/CA協(xié)議基礎上，結合令牌網(wǎng)絡優(yōu)協(xié)議基礎上，結合令牌網(wǎng)絡優(yōu)勢，實現(xiàn)定時采集、保證實時性。勢，實現(xiàn)定時采集、保證實時性。 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA17 4.2 4.2 成果轉化、產業(yè)化情況成果轉化、產業(yè)化情況 MES制造執(zhí)行系統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)18 4.2 4.2 成果轉化、產業(yè)化情況成果轉化、產業(yè)化情況 MES制造執(zhí)行系統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)19 4.2 4.2 成果轉化、產業(yè)化情況成果轉化、產業(yè)化情況 MES制造執(zhí)行系統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)20 4.2 4.2 成果轉化、產業(yè)化情況成果轉化、產業(yè)化情況 MES制造執(zhí)行系統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)21 4.2