基于物聯網的離散制造車間制造數據管理關鍵技術分析

劉三平 龔偉

摘? 要：離散制造車間的物聯網系統，可以為整個車間的制造提供數據支撐，降低信息設備運行過程當中的不兼容現象，提高遠程指導的控制效率。在物聯網技術發展的背景下，對這種信息采集方式進行相關的數據分析，可以全面提升信息維護的系統性，對各個離散車間的生產進行優化安排，提高生產的綜合經濟效益。基于此，該文主要從離散制造車間數據管理的關鍵技術內容入手，分析物聯網體系在目前離散制造車間當中的具體應用，從而提高數據管理的效能。

關鍵詞：物聯網;離散車間;制造數據;數據管理

中圖分類號：TP274? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

物聯網技術的飛速發展，大大提高了離散車間生產效率與管理效率，尤其是我國進入21世紀以來，國家和政府大力支持物聯網系統，在離散制造車間的具體應用，很多企業在相關技術領域，進行了自主研發，基本上建成了制造管理數據系統。

1 數據管理關鍵技術在離散車間制造體系中應用的重要性

目前國內外主要應用RFID技術進行離散車間數據管理，該種技術可以在物聯網的基礎上，對離散車間的制造特點進行優化設計，并分析整個離散車間現場制造數據的多元化、海量化需求，建立一個離散模型。通過物聯網系統中不同智能化設備的高度連接，進行相關的體系構建，完成系統的功能模塊建立與運行模塊定義。主要包括以下3個方面。1）離散制造車間可以參照STEP標準化管理系統，應用EXPRESS-G對離散車間數據管理的模型，進行重新劃分，并應用這種數據化的模塊表達方式，對數據映射集合進行多元化掌握。2）運用RFID制造系統，對于整個車間的智能化制造模塊進行優化分析，并通過有限元分析方法，對于不同的狀態數據進行實時把握。3）這種多元化的形式定義可以真實地反映出離散車間目前的工序狀態、制造狀態、制造方案和設計方案等，并且通過優化職能設計對象的方式，對于agent系統進行操作方式上的優化，避免中間技術過于復雜，影響整個企業離散制造的效率。

2 離散制造車間數據管理中存在的問題

物聯網技術主要是基于智能傳感技術、信息技術、網絡技術發展而成的一種集合技術。在未來，基于物聯網的離散制造車間，數據管理效能將會不斷提升，但是，目前很多企業在進行數據管理的過程中，存在4個問題。1）很多企業已經開始廣泛使用ERP/MES/PDM 體系進行關鍵數據的管理，但是這些數據當中，有一些底層數據高度依賴現場工人的手工填寫，這就影響了數據獲取的全面性、真實性和實時性。還有一些工作人員由于工作態度問題，工作能力問題和操作手段問題，在填寫數據的過程當中，無法保障數據的真實準確性，這就影響了數據管理的效能。2）一些離散制造車間在進行信息管理的過程當中，由于缺乏相應的監督與管理機制，導致車間的實際管理人員很難通過傳統的監控網絡，掌握離散制造車間的實際生產運營情況。這些車間由于缺乏現場的實時數據采集體系，整個車間猶如一個黑箱作業，導致管理部門無法按照相關的時間計劃，進行執行計劃的監督，現場存在生產流程混亂、物料浪費嚴重和質量檢查松弛等現象。3）在進行生產的過程當中，車間工人往往不能在第一時間，獲得自己需要的一些加工數據。企業的加工流程不透明，工人無法根據自己目前從事的位置和從事的工作，了解到所有的加工工藝文件和零件圖紙，因此，在進行操作的過程當中，無法按照完整的操作流程進行系統的加工，這也嚴重地影響了離散制造車間數據管理的效率。4）在現代化的數據管理過程中，工作人員往往需要花費大量的時間和精力，進行相關的數據整理與數據歸類工作，這也導致了數據分析的有效性不足，人員配合如果不當，就可能會增加設備的空閑時間，造成比較嚴重的人員浪費與物質浪費。

3 在物聯網環境下提高數據管理效率的路徑

3.1 數據庫分析系統建設

3.1.1 檢具數據表

檢具數據表主要包括檢具名稱、檢具狀態、檢具分類、檢具類型、檢具規格、校驗時間、檢具成本和折舊率。

3.1.2 夾具數據表

夾具數據表主要包括夾具名稱、夾具狀態、夾具分類、夾具類型、夾具規格、夾具成本、夾具折舊率和夾具維修時間。

3.1.3 機床數據表

機床數據表包括機床名稱、機床狀態、機床型號、機床規格、最大走刀量、最小走刀量、最大轉速、加工精度、維修時間和車間編碼。

3.1.4 工藝文件表

工藝文件表主要包括工藝文件名稱、工序編碼、工序名稱、編寫人員、編寫日期、校對人員、校對日期、審核人員和審核日期。

3.1.5 工序數據表

工序數據表主要包括工序文件編碼、工序描述、車間編碼、加工工時、等待時間、工序圖路徑、開始時間、結束時間、夾具編碼、檢具編碼和工序編碼。

3.1.6 在制品數據標識

在制品數據標識主要包括在制品圖號、工藝文件編號、物料牌號、物料類型、物料尺寸、零件圖路徑、工序編碼、下道工序產品編碼、生產計劃編碼和質檢文件編碼。

3.1.7 制造數據源表

制造數據源表主要包括機床編碼、人員編碼、工序狀態和當前時間。

3.1.8 人員數據表

人員數據表包括人員狀態、工作崗位、人員、職稱、性別、家庭住址、聯系方式、系統權限、私人編碼、所屬部門、車間編碼和工位編碼。

3.1.9 工位編碼

工位編碼主要包括工位名稱、綁定機床和工位性質。

3.1.10 產品編碼

產品編碼主要包括產品型號、產品批號、產品數量、零件編號、零件名稱、產品圖路徑、產品進度、產品功能和產品規格。

3.1.11 質檢數據源表

質檢數據源表主要包括工位編碼、人員編碼、質檢狀態、質檢結果和質檢時間。

3.1.12 車間數據標準

車間數據標準主要包括車間名稱、車間溫度、車間濕度和車間粉塵。通過建設這樣的數據庫，可以保證所有的工人在進入車間進行生產的過程當中，只要通過掃描相關的編碼，就可以獲得完整的工人數據、操作數據、產品數據。

3.2 自動信息獲取

這種自動化的信息錄入方式與信息獲取方式，可以利用計算機技術完成整個數據的分類統計和分析。管理層獲得的這些數據是真實、實時的，消除了滯后性對于整個系統造成的負面影響。工人在完成加工時，不需要填寫各種表單，可以顯著提高工作效率和信息獲取的真實性。

3.3 自動流程查詢

在離散制造車間的相關管理網站上，不同人員可以根據自己的管理權限，進行流程的查詢，這樣管理人員就可以明顯地了解車間計劃的執行情況、在制品情況、物料到位情況、質量檢驗情況、破除原本的暗箱操作，對于企業造成的負面影響，同時，車間的管理人員可以按照數據庫當中的自動交貨期、施工進度等，上傳一些施工處理的細節，大大提高事務處理的實時性和敏捷性。

3.4 自動加工信息安排

工人只有在獲得相關的數據允許之后，了解自己目前所從事的加工任務，并獲取相關的加工工藝文件，零件圖紙以及質檢文件，才能夠進行相應的加工施工，這就可以使施工人員可以充分了解自己施工的相關目標要求，大大提高工程的實際效率。這就可以有效解決工人對生產信息了解不全面，從而造成的生產工藝不達標、生產質量不滿足計劃的問題，有利于全面提升產品的質量，促進生產工作的順利進行。

4 結論

綜上所述，建設這種信息管理數據模型，有利于全面提高離散制造車間的數據管理效果。從該文的分析可知，研究數據管理的關鍵技術，有利于我們分析目前數據管理當中存在的不足，因而我們要加強物聯網數據庫的建設，通過完整、實時、全面的數據獲取與數據分類，提高數據管理的一體化程度。

參考文獻

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