機械設(shè)備的使用為現(xiàn)代工廠減輕了不少負擔。在中國 2025 智能制造的浪潮下，原有的機械設(shè)備已經(jīng)無法完全滿足數(shù)字化工廠建設(shè)的需要，對傳統(tǒng)制造業(yè)中原有的設(shè)備進行改造，使之適應數(shù)字化工廠的需要勢在必行。 在數(shù)字化制造時代，通過設(shè)備在生產(chǎn)過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化采集至關(guān)重要。

背景技術(shù)

在數(shù)字化工廠建設(shè)過程中，須對設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)管理。 但對于原有設(shè)備，不提供 PLN 等通訊裝置，無法聯(lián)網(wǎng)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，主要存在以下方面內(nèi)容：

(1)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)情況：傳統(tǒng)制造業(yè)中，設(shè)備是關(guān)鍵一環(huán)，是原有設(shè)備在設(shè)計及購置過程中沒有進行數(shù)字化工廠建設(shè)的考慮，為提供 PLN，不可直接進行聯(lián)網(wǎng)使用。 但又不可進行報廢另購新設(shè)備，因此對于設(shè)備的改造，使之適應數(shù)字化工廠建設(shè)，實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)是要進行的開始工作。

(2)設(shè)備數(shù)據(jù)采集情況：各零部件尺寸測量多、精度高、質(zhì)量控制嚴格，但是現(xiàn)場仍然普遍采用手動普通測量工具進行操作，尺寸測量精度低、可追溯性差，卡片人工填寫工作量大，影響產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提高，通過研究開發(fā)設(shè)備采集系統(tǒng)來實現(xiàn)制造數(shù)據(jù)的自動上傳，提高現(xiàn)場生產(chǎn)的信息化程度，達到質(zhì)量信息流轉(zhuǎn)的無紙化，且減輕操作工人的工作負擔，操作更簡單，能夠顯著提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

(3)數(shù)據(jù)分析情況：處于大數(shù)據(jù)時代，為了有效利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，有必要進行大數(shù)據(jù)分析，找到數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢，及時發(fā)現(xiàn)問題點，為技術(shù)改進提供科學數(shù)據(jù)依據(jù)。

主要技術(shù)特點

1.設(shè)備改造

根據(jù)工廠的實際情況，針對不同設(shè)備情況采取不同的改造方案。 以盡可能不動設(shè)備本身為原則，通過外裝工控機的方式實現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)的采集，既可以避免對設(shè)備的人為破壞，同時又可以獲取設(shè)備的相關(guān)信息，靈活快捷。 硬件為小型工控機NanoPi(無固態(tài)硬盤，無風扇)作為數(shù)采網(wǎng)關(guān)。 操作系統(tǒng)為 Linux，內(nèi)部組件包括內(nèi)存數(shù)據(jù)庫 Redis。 現(xiàn)場人機交互設(shè)計智能平板，通過現(xiàn)場辦公 wifi 網(wǎng)絡(luò)進行接入，開發(fā)設(shè)計語言為 Python。 通過設(shè)備的改造，獲取設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)采集

采集系統(tǒng)采用 JAVA語言基于B/S + C/S雙重架構(gòu)進行開發(fā)，系統(tǒng)配置界面及用戶操作界面以B/S架構(gòu)下的 Web 端為主，數(shù)據(jù)采集模塊采用C/S架構(gòu)的客戶端程序，兼容底層硬件操作能力，提高數(shù)據(jù)采集的效率與性能。數(shù)據(jù)庫采用輕量、效率的小型關(guān)系數(shù)據(jù)庫 MySQL。 系統(tǒng)采用三層架構(gòu)，數(shù)據(jù)層、服務層和應用層，從而增強系統(tǒng)的穩(wěn)健性和可擴展性。

建立數(shù)據(jù)傳輸接口，將設(shè)備采集數(shù)據(jù)通過訂單作為載體進行數(shù)據(jù)傳遞，與上游生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng) MES進行數(shù)據(jù)貫通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

優(yōu)德普MES系統(tǒng)開發(fā)遵循的原則

(1)兼容性原則：確保軟件改造的兼容性，有利于兼容多種生產(chǎn)工具設(shè)備接入，進行數(shù)據(jù)采集與處理，在保證功能的前提下，更大限度降低系統(tǒng)成本。

(2)易用性原則：對系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計力求操作簡便，維護簡單，易學易懂。

(3)可靠性原則：確保系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運行，同時保證各型配套工具和接收器的連接穩(wěn)定，以保證設(shè)備的可靠性。

(4)安全性原則：系統(tǒng)用戶根據(jù)業(yè)務需求的不同，具有不同的安全級別及操作權(quán)限，以保證數(shù)據(jù)的安全性。

(5)易二次開發(fā)、易維護性原則：采用封裝技巧，建立穩(wěn)定的底層工具，方便后期維護或二次開發(fā)。

優(yōu)德普MES系統(tǒng)設(shè)備管理業(yè)務流程

在生產(chǎn)過程中，以生產(chǎn)工單為數(shù)據(jù)主線，以結(jié)構(gòu)化檢查卡片為數(shù)據(jù)采集點，進行數(shù)據(jù)采集。通過設(shè)備與檢查卡片項點的數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)設(shè)備采集數(shù)據(jù)的自動匹配，獲得準確的檢測數(shù)據(jù)，并通過設(shè)備相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與 MES 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)貫通，提高數(shù)據(jù)準確度，減少操作人員勞動量，并可提供數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，為數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應用提供數(shù)據(jù)支撐。

通過對設(shè)備的分析，視情況對設(shè)備進行改造，設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集、處理軟件系統(tǒng)為核心，實時采集生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類業(yè)務數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理、匯總后傳輸至 MES系統(tǒng)，實現(xiàn)車間生產(chǎn)的精細化管理，為數(shù)字化工廠的建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

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