生产过程智能监测

生产过程信息化系统模型
计划层
执行层
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)
6
控制层
2.1
系统设计的相关内容 计划层
客户管理（CRM）
项目研究的主要内容
执行层（MES） 数据采集 维护管理 过程管理 质量管理 控制层（SFC）
数据库服务器
无线调度主机
成品确认
Zigbee无线网 络
工作台N
工作台2
工作台1
10
3.1
系统设计方案
在控制层完成的主要内容： 膨胀阀装配生产线过程信息智能测控系统
1. 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 ERP SCM BPM 计 INTERNET 2. 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 路由器 划 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 3. 公司局域网 设备的操作记录信息，设备故障信息）等 层 4. 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 路由器 警信息等 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA 车间控制 执 数据库服务器 计算机 现场显示：生产状态、生产总数、不合格数、工艺路线等； AAAAAAAAAAAAA 行 5. 车间局域网 层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 。 OPC XML-DA 7. JI
●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。
●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。
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4.1
主要创新点
● 建立以生产为中心的无线网络应用层协议：实现了<生产线>-<
13
MES制造执行系统 力、流量、长度、应力、泄露、形状等
4. 研究成果
4.1 主要创新点
4.2 成果转化、产业化情况
14
4.1
主要创新点
●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。
8

3. 项目设计方案
3.1 系统设计方案
3.2 具体实施方案
9
3.1
计 划 层 执 行 层
ERP 公司局域网
系统设计方案
SCM BPM 路由器
INTERNET
膨胀阀装配生产线过程信息智能测控系统
路由器 车间局域网
数据库服务器
车间控制 计算机 OPC XML-DA 服务器
现场以太网
控 制 层
控制台
部分自动化测控设备
29
4.2 成果转化、产业化情况
部分自动化测控设备
30
4.2 成果转化、产业化情况
部分自动化测控设备
31
4.2 成果转化、产业化情况
部分自动化测控设备
32
4.2 成果转化、产业化情况
部分自动化测控设备
33
4.2 成果转化、产业化情况
部分自动化测控设备
34
4.2 成果转化、产业化情况
3
2. 主要内容与关键技术
2.1 项目研究的主要内容
2.2 项目研究的关键技术
4
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
5
2.1
项目研究的主要内容
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）
工序>-<工位>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 判断等。 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA ●系统具备多种通信接口，保证了多种无线网络的兼容性。
● 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
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4.2 成果转化、产业化情况
MES制造执行系统
17
4.2 成果转化、产业化情况
MES制造执行系统
18
4.2 成果转化、产业化情况
MES制造执行系统
19
4.2 成果转化、产业化情况
MES制造执行系统
20
4.2 成果转化、产业化情况
MES制造执行系统
21
4.2 成果转化、产业化情况
MES制造执行系统
35
12
3.2
具体实施方案
自动检测设备采用各种检测技术实现压
MES ： 以 ERP/MES/SFC 为核心的企业 指标的测量。 信息集成已成为国内外企业研究、应 OPC 服务器实现了 OPC XML-DA 规 ARM 为核心自动检测控 短程无线网络-Zigbee设计开发了以 技术 用的主要技术之一。 范。通过该服务器，任何支持 Zigbee 技术组成的无线网络结构简单、 制器，该控制器能够实现多种规格的输 采用条码，实现了每只产品的身份标识， 体积小、成本低、抗干扰能力强、组网 XML 的系统都可通过标准的 OPC 入参数的检测，直接输出控制多种现场 科学编码实现了代码信息集成：如产品生 灵活；实现了一点对多点及多点对多点 XML-DA 接 口 获 取 系 统 服务 器 的 OPC技术 设备，同时具有标准的 RS232 、 PS/2 、 产时间、类型、批次号、需装配零件号、 之间的设备间数据的透明传输；特别适 数据。这大大提高了系统信息 RS485 、 RFID/ 条码读写器接口，人机接 流水线编号等。 合工业现场数据传输量不大的场所。 共享和互操作能力。通过 XML 和 通过条码和 RFID 的自动读写，节省了大 口通过液晶屏，可以自动显示各种工作 产品标识--条码技术 另外，网络采用开放式结构，根据不同 简单对象访问协议，为 MES/ERP 量 状态和上层的指令和文档。 需要场合，还可将令牌式短途无线网络 等提供跨平台的数据信息。 人工成本，提高作业精确性，加快处理速 、工业无线以太网等嵌入网络系统中。 度，有效跟踪物流动态。 自动测试设备的先进检测技术和控制技术
OPC XML-DA 在执行层完成的主要内容： 服务器
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AA 无线调度主机 控制台 数据库服务器 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 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； ； 制 4. 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； Zigbee无线网 层 成品确认 络 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 、生产能力、运行和停工时间，并注明停工的原因； 。 工作台N 工作台2 工作台1 6. 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； ；
供应链管理（SCM）
企业资源计划（ERP）
SCADA
企业绩效管理（BPM） 生产单元分配 运输与后勤（T&L）
HMI
文档管理
协同制造商产品数据管理
(CMC/PDM）
工序详细调度
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2.2 项目研究的关键技术
解决产品在生产环节可识别 技术； RFID 、 条 码 （ 一 维 、 二 维 MES与ERP、SFC集成接口 ）的设计及代码定义：保证 开发并应用基于嵌入式操作系统 包含更多有用生产信息和防 的实时控制器，改造现有设备， 止差错功能，如时间、类型 MES 相关组件及其数据库的研究 提高测控设备的智能性、实时性 、批次号、需装配零件号、 OPC 等的有关技术 和可靠性； 短途无线网络的设计 流水线编号等。 开发面向工业控制的嵌入式无 解决如何在小尺寸或不规则 研究无线网络现场设备的组态方 线智能仪表 /传感器。 产 品 上 印制、粘贴、识别 法，开发组态软件； RFID/条码的技术 嵌入式无线网络模块的设计： 产品标识及自动识别技术 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 通讯协议的优化设计：通过冗 余通道、路径优化等技术防堵 具有嵌入式控制器的自动测控设备 塞设计，保证数据实时性，新 增节点即插即用。
离散制造过程信息智能监测
1
目
1
录
概述
2
3
主要内容和关键技术
项目设计方案
4
研究成果
5
存在问题及改进建议
2
1. 概述
项目目标
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
应用平台
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
实现方案
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
现场以太网 服务器
控 制 层
控制台
数据库服务器
无线调度主机
成品确认
Zigbee无线网 络
工作台N
工作台2
工作台1
11
3.1
计 划 层 执 行 层
ERP 公司局域网
系统设计方案
SCM BPM 路由器
INTERNET
膨胀阀装配生产线过程信息智能测控系统
路由器 车间局域网
数据库服务器
车间控制 计算机
现场以太网
22
4.2 成果转化、产业化情况
MES制造执行系统
23
4.2 成果转化、产业化情况
无线通讯模块
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4.2wenku.baidu.com成果转化、产业化情况
条码的应用
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4.2 成果转化、产业化情况
生产现场
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4.2 成果转化、产业化情况
车间控制室
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4.2 成果转化、产业化情况
部分自动化测控设备
28
4.2 成果转化、产业化情况