數(shù)據(jù)采集——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)

都知道數(shù)據(jù)采集是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ) 。那對于數(shù)據(jù)采集，大家了解多少呢？

制造數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)分類

由于行業(yè)不同、應(yīng)用場景不同，對制造數(shù)據(jù)的分類也不盡相同。

首先是對制造本身的理解。從狹義上的理解，制造主要是將原材料加工成產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，但如果從廣義的上理解，制造可以涵蓋產(chǎn)品研發(fā)、企業(yè)資源管理、產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)過程、市場營銷、售后維護(hù)等等不同的方面，制造數(shù)據(jù)的范圍就變得非常龐大，數(shù)據(jù)采集的方式自然也就多種多樣了。

其次，不同行業(yè)對制造數(shù)據(jù)的分類也不同。比如流程行業(yè)，可分為工藝數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)以及作業(yè)實績。工藝數(shù)據(jù)主要是指溫度、壓力、電流、電壓等直接影響生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)據(jù)。過程數(shù)據(jù)是指生產(chǎn)過程中所使用或者產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，比如物料、計劃、生產(chǎn)節(jié)拍等等。而實績數(shù)據(jù)包括投入產(chǎn)出數(shù)量、合格率等等。

在離散制造行業(yè)，主要的制造數(shù)據(jù)包括設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)等。

①設(shè)備數(shù)據(jù)：設(shè)備運行狀態(tài)信息、實時工藝參數(shù)信息、故障信息、維修/維護(hù)信息等;

②生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)：生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品加工時間、加工數(shù)量、加工人員、加工參數(shù)、產(chǎn)品完工率等;

③質(zhì)量數(shù)據(jù)：產(chǎn)品質(zhì)量信息、工藝質(zhì)量信息等。

最后，劃分的標(biāo)準(zhǔn)也不同。也有人將能源數(shù)據(jù)、測量測試數(shù)據(jù)等都定為單獨的一類。

本文基于離散行業(yè)的劃分習(xí)慣，按照狹義上的制造進(jìn)行數(shù)據(jù)種類的劃分，即設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)三類，能源數(shù)據(jù)可合并到設(shè)備數(shù)據(jù)，測量測試數(shù)據(jù)可并入質(zhì)量數(shù)據(jù)類。

制造數(shù)據(jù)采集的方式

目前，制造數(shù)據(jù)的主要采集方式有設(shè)備自動采集、人工終端反饋、其他外圍終端采集等。

1.設(shè)備自動采集

這類系統(tǒng)有些是設(shè)備廠家提供，優(yōu)點是對自家設(shè)備研究的很深入，但對其他廠家，特別是競爭對手的產(chǎn)品兼容性就差很多，因此，在市場面上更多的是采用第三方廠家提供的專業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這種設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在離散制造行業(yè)叫MDC(機(jī)床監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，ManufacturingDataCollection)，在流程制造業(yè)用SCADA系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的自動采集。如圖1所示的MDC顯示界面。

設(shè)備數(shù)據(jù)自動采集的手段主要有以下三種：

1）帶網(wǎng)卡的數(shù)控機(jī)床——通過機(jī)床網(wǎng)卡，實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程自動采集。采集的內(nèi)容包括運行參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、主軸功率、刀具坐標(biāo)等)以及加工產(chǎn)品、加工數(shù)量、報警信息等。該種采集方案的優(yōu)點是采集的數(shù)據(jù)種類多、實時性強(qiáng)。缺點是，受控制系統(tǒng)的限制，目前主要是西門子、發(fā)那科、海德漢、華中數(shù)控等部分主流系統(tǒng)支持。當(dāng)然，由于這是智能制造的發(fā)展趨勢，越來越多的機(jī)床控制系統(tǒng)也開始支持網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)采集。

2）PLC采集——通過設(shè)備PLC輸出接口，結(jié)合其通訊協(xié)議，實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)采集，包括溫度、壓力、流量、液位等。優(yōu)點是支持PLC采集的系統(tǒng)比較多，適用面廣。缺點是從采集效果上，略遜色網(wǎng)卡采集的效果，但內(nèi)容也相對豐富，基本滿足制造業(yè)的需求。

3）硬件采集——對一些比較老舊的設(shè)備，因其無數(shù)據(jù)輸出接口或者沒有通訊協(xié)議，可通過此種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。優(yōu)點是幾乎適合任何設(shè)備，缺點是采集的數(shù)據(jù)種類有限。

2.人工終端反饋采集

對于不能實現(xiàn)自動采集的生產(chǎn)工位，可通過現(xiàn)場工位機(jī)、移動終端、條碼掃描槍等數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采集內(nèi)容包括生產(chǎn)開工、完工時間、生產(chǎn)數(shù)量、檢驗項目、檢驗結(jié)果、產(chǎn)品缺陷、設(shè)備故障等。該種采集方式優(yōu)點是對設(shè)備的要求低，適用場景廣，但缺點是受制于人的主動性，在數(shù)據(jù)的實時性、準(zhǔn)確性、客觀性等方面都有所欠缺。

3.其他外圍終端采集

采用RFID、集成等方式實現(xiàn)制造數(shù)據(jù)采集。

1）RFID：RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可應(yīng)用于各種惡劣環(huán)境。

2）與其他設(shè)備集成。如三坐標(biāo)測量機(jī)等檢測設(shè)備，可通過與設(shè)備進(jìn)行集成，讀取產(chǎn)品檢測信息,用于質(zhì)量管理與追溯。

數(shù)據(jù)采集是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ) 。沒有數(shù)據(jù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將是無源之水，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價值在很大程度上取決于采集數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量。