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1、离散制造过程信息智能监测,主要内容和关键技术,项目设计方案,概述,研究成果,1,2,3,4,目 录,5,存在问题及改进建议,1. 概述,建立离散制造过程信息智能测控系统，实现产品生产全过程质量监控,浙江三花汽车控制系统有限公司热力膨胀阀装配生产线的技术改造,项目目标,应用平台,设计以“MES+无线网络+RFID/条码”为模式的企业信息化智能测控系统,实现方案,2.2 项目研究的关键技术,2.1 项目研究的主要内容,2. 主要内容与关键技术,2.1 项目研究的主要内容,研究离散制造业生产管理系统模型,研究生产现场的数据采集系统,建立MES数据库系统，信息安全和身份认证系统,生产过程信息化系统模型
2、,计 划 层,执 行 层,控 制 层,决策层使用的管理工具，主要应用系统是 ERP（企业资源计划）、 CRM（客户关系管理）、 SCM（供应链管理）、 BPM（企业绩效管理）等,企业中层使用的工具: MES（制造执行系统）,一线操作人员使用的生产过程监控工具: SCADA（数据采集与监视） HMI(Human Machine Interface),2.1 项目研究的主要内容,系统设计的相关内容,计划层,执行层（MES）,控制层（SFC）,客户管理（CRM）,供应链管理（SCM）,企业资源计划（ERP）,企业绩效管理（BPM）,运输与后勤（T&L）,协同制造商产品数据管理 (CMC/PDM）,工
3、序详细调度,数 据 采 集,SCADA,HMI,维 护 管 理,过 程 管 理,质 量 管 理,生产单元分配,文 档 管 理,2.1 项目研究的主要内容,MES与ERP、SFC集成接口,短途无线网络的设计,产品标识及自动识别技术,具有嵌入式控制器的自动测控设备,MES相关组件及其数据库的研究 OPC等的有关技术,开发并应用基于嵌入式操作系统的实时控制器，改造现有设备，提高测控设备的智能性、实时性和可靠性； 开发面向工业控制的嵌入式无线智能仪表/传感器。,研究无线网络现场设备的组态方 法，开发组态软件； 嵌入式无线网络模块的设计： 实现无线网络模块的模块化， 标准化； 适于工业控制的无线网格网络
4、 通讯协议的优化设计：通过冗 余通道、路径优化等技术防堵 塞设计，保证数据实时性，新 增节点即插即用。,解决产品在生产环节可识别技术； RFID、条码（一维、二维）的设计及代码定义：保证包含更多有用生产信息和防止差错功能，如时间、类型、批次号、需装配零件号、流水线编号等。 解决如何在小尺寸或不规则产品上印制、粘贴、识别RFID/条码的技术,2.2 项目研究的关键技术,3.2 具体实施方案,3.1 系统设计方案,3. 项目设计方案,控 制 层,膨胀阀装配生产线过程信息智能测控系统,计 划 层,执 行 层,3.1 系统设计方案,控 制 层,膨胀阀装配生产线过程信息智能测控系统,工作台1,工作台2,
5、工作台N,成品确认,Zigbee无线网络,无线调度主机,计 划 层,执 行 层,在控制层完成的主要内容： 开发基于RFID/条码、工控机、PLC、单片机的自动测控设备和仪表；AAAAAAAA 开发了基于Zigbee的无线网络系统，实现数据的实时上下传输；AAAAAAAAAAAA 上传数据：产品编号、工序代码、工位代码、员工代码、测控数据、设备状态（如设备的操作记录信息，设备故障信息）等 下传数据：产品规格、装配/测试参数，生产连锁，操作指令，设备或者产品的预警信息等 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA 现场显示：生产状态、生产总数、不合格数、工艺路线等；AAAAA
6、AAAAAAAA 基于实时数据库管理，实现工序间产品生产闭环控制，从而保证产品质量 。 JI,3.1 系统设计方案,控 制 层,膨胀阀装配生产线过程信息智能测控系统,工作台1,工作台2,工作台N,成品确认,Zigbee无线网络,无线调度主机,计 划 层,执 行 层,在执行层完成的主要内容： 通过实时数据库实现与控制层的接口；通过关系数据库实现与计划层的接口AA 控制主机的数据采集模块实现现场数据的实时上传与下传； ； 控制主机的质量控制模块实现加工质量的统计、分析和预测； ； 控制主机的过程控制模块实现生产过程可视化监控，自动修正生产中的错误； 控制主机的维护管理模块实现生产现场设备的状态监测
7、、分析统计设备的使用情况、生产能力、运行和停工时间，并注明停工的原因； 。 控制主机的生产单元分配通过生产现场的实时数据和工作单，实现生产单元间 的工作流，提供调度信息并以此完成实时在线调整车间已指定的生产进度，对返修品和废品进行处理等等； ；,3.1 系统设计方案,MES制造执行系统,短程无线网络-Zigbee技术,OPC技术,产品标识-条码技术,自动测试设备的先进检测技术和控制技术,Zigbee技术组成的无线网络结构简单、体积小、成本低、抗干扰能力强、组网灵活；实现了一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输；特别适合工业现场数据传输量不大的场所。 另外，网络采用开放式结构，根据不同
8、需要场合，还可将令牌式短途无线网络、工业无线以太网等嵌入网络系统中。,OPC服务器实现了OPC XML-DA规范。通过该服务器，任何支持XML的系统都可通过标准的OPC XML-DA接口获取系统服务器的数据。这大大提高了系统信息共享和互操作能力。通过XML和简单对象访问协议，为MES/ERP等提供跨平台的数据信息。,采用条码，实现了每只产品的身份标识， 科学编码实现了代码信息集成：如产品生 产时间、类型、批次号、需装配零件号、 流水线编号等。 通过条码和RFID的自动读写，节省了大量 人工成本，提高作业精确性，加快处理速 度，有效跟踪物流动态。,自动检测设备采用各种检测技术实现压力、流量、长度
9、、应力、泄露、形状等指标的测量。 设计开发了以ARM为核心自动检测控制器，该控制器能够实现多种规格的输入参数的检测，直接输出控制多种现场设备，同时具有标准的RS232、PS/2、RS485、RFID/条码读写器接口，人机接口通过液晶屏，可以自动显示各种工作状态和上层的指令和文档。,MES： 以ERP/MES/SFC为核心的企业信息集成已成为国内外企业研究、应用的主要技术之一。,3.2 具体实施方案,4.2 成果转化、产业化情况,4.1 主要创新点,4. 研究成果,将国外先进的生产过程信息化理论应用到我国离散制造业的生 产过程，实现了离散生产过程多级防差错要求(如工位防差错、 工序防差错、流水线
10、防差错、仓储生产防差错等），彻底改变 了现在离散生产容易操作失误的缺点，解决了MES系统与我国 企业实际情况的对接，降低投入成本，特别适应中小型企业的 需求。,采用先进的、开放的体系结构，高效的操作系统、数据库，先 进的网络结构，以及网络整体安全体系，保证了系统的平台无 关性。,4.1 主要创新点,将短途无线、条码（二维）/RFID、测控技术集成为一体，通 过生产环节识别技术，实现了离散生产物联网，并投入使用， 为物联网的应用推广开辟新领域。,4.1 主要创新点,系统具备多种通信接口，保证了多种无线网络的兼容性。, 建立以生产为中心的无线网络应用层协议：实现了-的分级地址结构，快速组网，轻量计
11、算的高可靠 性算法：校验、确认回码、错误重发、停机待发、数据合理性判断等。 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA, ZIGBEE网络协议中，在CSMA/CA协议基础上，结合令牌网络优势，实现定时采集、保证实时性。 AAAAAAAAAAAA,4.2 成果转化、产业化情况,MES制造执行系统,4.2 成果转化、产业化情况,MES制造执行系统,4.2 成果转化、产业化情况,MES制造执行系统,4.2 成果转化、产业化情况,MES制造执行系统,4.2 成果转化、产业化情况,MES制造执行系统,4.2 成果转化、产业化情况,MES制造执行系统,4.2 成果转化、产业化情况,MES制造执行系统,4.2 成果转化、产业化情况,无线通讯模块,4.2 成果转化、产业化情况,条码的应用,4.2 成果转化、产业化情况,生产现场,4.2 成果转化、产业化情况,车间控制室,4.2 成果转化、产业化情况,部分自动化测控设备,4.2 成果转化、产业化情况,部分自动化测控设备,4.2 成果转化、产业化情况,部分自动化测控设备,4.2 成果转化、产业化情况,部分自动化测控设备,4.2 成果转化、产业化情况,部分自动化测控设备,4.2 成果转化、产业化情况,部分自动化测控设备,4.2 成果转化、产业化情况,部分自动化测控设备,4.2 成果转化、产业化情况,
