MES是工具,数据才是里面真正支持生产制造的灵魂和精髓。现在制造业的流水线作业,工艺标准、加工设备、装配器具、质量要求、操作规程等都是很标准的,目标就是能大批量地生产降低边际成本获取更高利润。消费者对产品诉求也是不断提高,也就是对产品生产过程中工艺的一致、设备的状态、器具的有效、质量的符合、操作的规范,都提出了更高要求。既要利润又有符合各方要求,这就需要制造过程的各类信息能有效搜集,以支持并判断是否符合预定。
各类制造技术的快速发展,为制造过程中各类数据的全面采集提供了可能并结合MES中固化的流程和标准进行快速判断成为可能。数据的采集技术近年快速发展,不仅功能强大且成本也逐步降低,比较突出的就有CNC、PLC、RFID、EOS、机器视觉、人工输入6个大类。通过这些技术方案,能快速、实时、高效、准确、客观的搜集各类制造数据,动态的反应生产制造的实际过程,真正实现制造大数据,让数据真正服务于生产提效和质量提升。
采集方式分析
1)CNC数控技术也叫计算机数控技术是采用最多的方式。
一般是成套的数控加工中心,都会用有CNC作为操作系统来控制数控加工和制造整个过程。车、钻、铣、磨...诸多工艺,可能都会融于一台数控加工中心。数控机床在CNC的指挥下完成,不仅集成度高,精度和可靠程度也非常好。
2)PLC可编程逻辑控制器,PLC在工业自动化和工业机器人中应用广泛,PLC作为自动化和机器人的控制中心,通过程序完成各类动作。该方式相比CNC更加灵活,但是相对要求也更高,通常采用数字量和模拟量的数据采集模块,采集机床的IO信号从而实现对机床状态的监控。
3)RFID射频识别,阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信,达到识别目标的目的。典型的RFID系统结构主要由阅读器、电子标签、控制器、天线4个部分构成。
第一部分是电子标签,是一个微型的无线收发装置,主要由内置天线和芯片组成,天线负责读取信号和获取能量,芯片负责处理和存储信息是整个RFID的核心。
第二部分是读写器,是一个捕捉和处理RFID标签数据的设备,一般会嵌入到其他系统之中,是构成RFID系统的重要部件之一,由于它能够将数据写到RFID标签中因此称为读写器。
第三部分控制器,是读写器芯片有序工作的指挥中心,主要作用是与应用系统软件进行通信,执行动作指令;控制与标签的通信,基带信号的编码与解码,传送的数据进行加密和解密等等。
第四部分是天线,电磁波把前端射频信号功率接收或辐射出去的设备,是电路与空间的界面器件,用来实现导行波与自由空间波能量的转化,分为电子标签天线和读写器天线两大类。一般会利用RFID作为信息容器,一般会将生产所需的信息(SN、型号、关键工艺、关键参数等)初始化写入RFID,伴随生产流水线序列流动到各个加工生产工位时候,读取这些信息完成相应制造环节,又将该制造环节中的产生的关键信息写入到RFID中,也可以将产品信息提前推送到下一工序做好前馈准备,然后在流水线结束前上传采集数据到上位系统中去。
4) EOS(嵌入式操作系统)用在专用设备上,主要任务是控制硬件底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面等。负责软、硬件资源的分配、任务调度,控制、协调并发活动,与底层设备有很强的针对性和适用性。uC/OS,Nucleus,ThreadX,Windows CE,是有代表性嵌入式操作系统。
5) 机器视觉机器视觉在国内的运用方兴未艾。机器视觉就是用机器来代替人做检查和判断,属于人工智能一个分支。整个过程实质是模拟人在工作中的某些行为。
6)人工人工的数据采集方式,是采用最普遍方式。实质就是由人完成响应的判断后,借助电脑、手持终端、智能终端,将信息记录到信息管理系统中去的一种方式。这种方式最大的优点是灵活度大,缺点就是过分依赖人的判断在某些疲劳或者执行标准不统一的情况下结果容易失真。应用系统一般会以B/S或C/S方式交互,底层都是支持TCP/IP的通信协议,此类采集难点一般不在技术。