生产过程智能监测

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1、1离散制造过程信息智能监测离散制造过程信息智能监测2主要内容和关键技术主要内容和关键技术项目设计方案项目设计方案概述概述研究成果研究成果 1234目目 录录5存在问题及改进建议存在问题及改进建议 3 1. 1. 概述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的技术改造项目目标项目目标应用平台应用平台设计以设计以“MES+无线网络无线网络+RFID/条码条码”为模式的企业信息为模式的企业信息化智能测控系统化智能

2、测控系统 实现方案实现方案4 2.2 项目研究的关键技术项目研究的关键技术2.1 项目研究的主要内容项目研究的主要内容 2. 2. 主要内容与关键技术主要内容与关键技术52.1 2.1 项目研究的主要内容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研究生产现场的数据采集系统 建立建立MES数据库系统，信息安全和身份认证系统数据库系统，信息安全和身份认证系统6生产过程信息化系统模型生产过程信息化系统模型 计计计计 划划划划 层层层层执执执执 行行行行 层层层层控控控控 制制制制 层层层层决策层使用的管理工具，主决策层使用的管理工具，

3、主要应用系统是要应用系统是ERPERP（企业资源计划）、（企业资源计划）、 CRMCRM（客户关系管理）、（客户关系管理）、SCMSCM（供应链管理）、（供应链管理）、 BPMBPM（企业绩效管理）等（企业绩效管理）等 企业中层使用的工具企业中层使用的工具: :MESMES（制造执行系统）（制造执行系统） 一线操作人员使用的生产过程一线操作人员使用的生产过程监控工具监控工具: :SCADASCADA（数据采集与监视）（数据采集与监视）HMI(HHMI(Human Machine uman Machine Interface)Interface) 2.1 2.1 项目研究的主要内容项目研究的主要

4、内容7系统设计的相关内容系统设计的相关内容计划层计划层执行层（执行层（MES）控制层（控制层（SFC）2.1 2.1 项目研究的主要内容项目研究的主要内容8 MES与与ERP、SFC集成接口集成接口 短途无线网络短途无线网络的设计的设计 产品标识及产品标识及自动识别技术自动识别技术 具有嵌入式控制器的自动测控设备具有嵌入式控制器的自动测控设备 MES MES相关组件及其数据库的研究相关组件及其数据库的研究 OPCOPC等的有关技术等的有关技术开开发发并并应应用用基基于于嵌嵌入入式式操操作作系系统统的的实实时时控控制制器器，改改造造现现有有设设备备，提提高高测测控控设设备备的的智智能能性性、实实

5、时时性性和可靠性；和可靠性； 开开发发面面向向工工业业控控制制的的嵌嵌入入式式无无线智能仪表线智能仪表/ /传感器。传感器。 研究无线网络现场设备的组态方研究无线网络现场设备的组态方 法，开发组态软件；法，开发组态软件；嵌入式无线网络模块的设计：嵌入式无线网络模块的设计： 实现无线网络模块的模块化，实现无线网络模块的模块化， 标准化；标准化； 适于工业控制的无线网格网络适于工业控制的无线网格网络 通讯协议的优化设计：通过冗通讯协议的优化设计：通过冗 余通道、路径优化等技术防堵余通道、路径优化等技术防堵 塞设计，保证数据实时性，新塞设计，保证数据实时性，新 增节点即插即用。增节点即插即用。解解决

6、决产产品品在在生生产产环环节节可可识识别别技术；技术；RFID、条条码码（一一维维、二二维维）的的设设计计及及代代码码定定义义：保保证证包包含含更更多多有有用用生生产产信信息息和和防防止止差差错错功功能能，如如时时间间、类类型型、批批次次号号、需需装装配配零零件件号号、流流水线编号等。水线编号等。解解决决如如何何在在小小尺尺寸寸或或不不规规则则产产品品上上印印制制、粘粘贴贴、识识别别RFID/条码的技术条码的技术2.2.2 2 项目研究的关键技术项目研究的关键技术93.2 具体实施方案具体实施方案3.1 系统设计方案系统设计方案 3. 3. 项目设计方案项目设计方案10控控制制层层 膨胀阀装配

7、生产线过程信息智能测控系统膨胀阀装配生产线过程信息智能测控系统 工作台工作台1 1工作台工作台2 2工作台工作台N N成品确认成品确认OPC XML-DA服务器服务器Zigbee无线网无线网络络无线调度主机无线调度主机控制台控制台数据库服务器数据库服务器现场以太网现场以太网数据库服务器数据库服务器车间控制车间控制计算机计算机车间局域网车间局域网计计划划层层执执行行层层路由器路由器INTERNET路由器路由器公司局域网公司局域网ERPSCMBPM3.1 3.1 系统设计方案系统设计方案11控制台控制台数据库服务器数据库服务器现场以太网现场以太网控控制制层层 膨胀阀装配生产线过程信息智能测控系统膨

8、胀阀装配生产线过程信息智能测控系统 工作台工作台1 1工作台工作台2 2工作台工作台N N成品确认成品确认OPC XML-DA服务器服务器Zigbee无线网无线网络络无线调度主机无线调度主机数据库服务器数据库服务器车间控制车间控制计算机计算机车间局域网车间局域网计计划划层层执执行行层层路由器路由器INTERNET路由器路由器公司局域网公司局域网ERPSCMBPM在控制层完成的主要内容：在控制层完成的主要内容：1.1.开发基于开发基于RFID/RFID/条码、工控机、条码、工控机、PLCPLC、单片机的自动测控设备和仪表；、单片机的自动测控设备和仪表；AAAAAAAA AAAAAAAA 2.2.

9、开发了基于开发了基于ZigbeeZigbee的无线网络系统，实现数据的实时上下传输；的无线网络系统，实现数据的实时上下传输；AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA3.3.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）等设备的操作记录信息，设备故障信息）等 4.4.下传数据：产品规格、装配下传数据：产品规格、装配/ /测试参数，测试参数，生产连锁，操作指令，设备或者产品的预警生产连锁，操作指令，设备或者产品的预警信息等信息等 AAAAAAAAAAAAAAA

10、AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA5.5.现场显示：生产状态、生产总数、不合格数、工艺路线等；现场显示：生产状态、生产总数、不合格数、工艺路线等；AAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAA 6.6.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 。 7.7.JIJI3.1 3.1 系统设计方案系统设计方案12控制台控制台数据库服务器数据库服务器现场以太网现场以太网控控制制层层 膨胀阀装配生产线过程信息智能测控系统膨胀阀装配生产线过程信息智

11、能测控系统 工作台工作台1 1工作台工作台2 2工作台工作台N N成品确认成品确认OPC XML-DA服务器服务器Zigbee无线网无线网络络无线调度主机无线调度主机数据库服务器数据库服务器车间控制车间控制计算机计算机车间局域网车间局域网计计划划层层执执行行层层路由器路由器INTERNET路由器路由器公司局域网公司局域网ERPSCMBPM在执行层完成的主要内容：在执行层完成的主要内容：1.1.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AAAA 2.2.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

12、制主机的数据采集模块实现现场数据的实时上传与下传； ；3.3.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；控制主机的质量控制模块实现加工质量的统计、分析和预测； ；4.4.控制主机的过程控制模块实现生产过程可视化控制主机的过程控制模块实现生产过程可视化监控监控，自动修正生产中的错误；自动修正生产中的错误；5.控制主机的维护管理模块实现生产现场设备的状态监测、分析统计设备的使用情况、控制主机的维护管理模块实现生产现场设备的状态监测、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；生产能力、运行和停工时间，并注明停工的原因； 。6.控制主机的生产单元分配通过生产现场的

13、实时数据和工作单，实现生产单元间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；品和废品进行处理等等； ；3.1 3.1 系统设计方案系统设计方案13 MES制造执行系统制造执行系统 短程无线网络短程无线网络-Zigbee技术技术 OPC技术技术产品标识产品标识-条码技术条码技术自动测试设备的先进检测技术和控制技术自动测试设备的先进检测技术和控制技术ZigbeeZigbee技技术术组组成成的的无无线线网网络络

14、结结构构简简单单、体体积积小小、成成本本低低、抗抗干干扰扰能能力力强强、组组网网灵灵活活；实实现现了了一一点点对对多多点点及及多多点点对对多多点点之之间间的的设设备备间间数数据据的的透透明明传传输输；特特别别适适合工业现场数据传输量不大的场所。合工业现场数据传输量不大的场所。另另外外，网网络络采采用用开开放放式式结结构构，根根据据不不同同需需要要场场合合，还还可可将将令令牌牌式式短短途途无无线线网网络络、工业无线以太网等嵌入网络系统中。工业无线以太网等嵌入网络系统中。 OPCOPC服服务务器器实实现现了了OPC OPC XML-DAXML-DA规规范范。通通过过该该服服务务器器，任任何何支支持

15、持XMLXML的的系系统统都都可可通通过过标标准准的的OPC OPC XML-DAXML-DA接接口口获获取取系系统统服服务务器器的的数数据据。这这大大大大提提高高了了系系统统信信息息共共享享和和互互操操作作能能力力。通通过过XMLXML和和简简单单对对象象访访问问协协议议，为为MES/ERPMES/ERP等等提提供跨平台的数据信息。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，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：科学编码实现了代码信息集成：如产品生如产品生产时间、类型、批次号、需装配零件号、产时间、类型、批次号、需装配零件号、流水线编号等。流水线编号等

16、。通过条码和通过条码和RFIDRFID的自动读写，节省了大量的自动读写，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。度，有效跟踪物流动态。自自动动检检测测设设备备采采用用各各种种检检测测技技术术实实现现压压力力、流流量量、长长度度、应应力力、泄泄露露、形形状状等等指标的测量。指标的测量。 设设计计开开发发了了以以ARMARM为为核核心心自自动动检检测测控控制制器器，该该控控制制器器能能够够实实现现多多种种规规格格的的输输入入参参数数的的检检测测，直直接接输输出出控控制制多多种种现现场场设设备备，同同时时具具有有标标准准的的RS232R

17、S232、PS/2PS/2、RS485RS485、RFID/RFID/条条码码读读写写器器接接口口，人人机机接接口口通通过过液液晶晶屏屏，可可以以自自动动显显示示各各种种工工作作状态和上层的指令和文档。状态和上层的指令和文档。MES： 以以ERP/MES/SFCERP/MES/SFC为为核核心心的的企企业业信信息息集集成成已已成成为为国国内内外外企企业业研研究究、应应用的主要技术之一用的主要技术之一。3.2 3.2 具体实施方案具体实施方案14 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况4.1 主要创新点主要创新点 4. 4. 研究成果研究成果15将国外先进的生产过程信息化理论应用到我国

18、离散制造业的生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、如工位防差错、 工序防差错、流水线防差错、仓储生产防差错等），彻底改变工序防差错、流水线防差错、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。需求。 采用先进的、开放的体系结构，高效的操作系统、数据库，先采用先进的、开放的体系

19、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。关性。4.1 4.1 主要创新点主要创新点将短途无线、条码（二维）将短途无线、条码（二维）/RFID、测控技术集成为一体，通、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，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。为物联网的应用推广开辟新领域。164.1 4.1 主要创新点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。系统具备多种通信接口，保证了多种无线网络

20、的兼容性。 建立建立以生产为中心的无线网络应用层协议：实现了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，轻量计算的高可靠的分级地址结构，快速组网，轻量计算的高可靠 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。判断等。 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA ZIGBEEZIGBEE网络协议中，在网络协议中，在CSMA/CACSMA/CA协议基础上，结合令牌网络优协议基础上，结合令牌网络优势，实现定时采集、保证实时性。势，实现定时采集、保证实时性。 AA

21、AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA17 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 MES制造执行系统制造执行系统18 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 MES制造执行系统制造执行系统19 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 MES制造执行系统制造执行系统20 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 MES制造执行系统制造执行系统21 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 MES制造执行系统制造执行系统22 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 MES制造执行系统制造

22、执行系统23 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 MES制造执行系统制造执行系统24 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况无线通讯模块无线通讯模块25 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 条码的应用条码的应用26 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 生产现场生产现场27 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 车间控制室车间控制室28 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 部分自动化测控设备部分自动化测控设备29 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 部分自动化测控设备部分自动化测控设备30 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 部分自动化测控设备部分自动化测控设备31 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 部分自动化测控设备部分自动化测控设备324.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 部分自动化测控设备部分自动化测控设备33 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 部分自动化测控设备部分自动化测控设备34 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况 部分自动化测控设备部分自动化测控设备35 4.2 4.2 成果转化、产业化情况成果转化、产业化情况