畢業(yè)論文--基于AI+IoT技術實現(xiàn)智能化工廠規(guī)劃PAGEPAGE4論文題目基于AI+IoT技術實現(xiàn)智能化工廠規(guī)劃

摘要隨著科學技術的不斷發(fā)展，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術的大幅度普及,對于制造業(yè)的生產要求也越來越高。近些年來,隨著工廠生產越來越多的利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術等技術,把傳統(tǒng)工廠建設成為一個智慧工廠,實現(xiàn)現(xiàn)代社會要求下的智能制造。智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應等功能的新型生產方式。MES系統(tǒng)是一個能精確調度、發(fā)送、跟蹤、監(jiān)控車間生產信息和過程，且同時能測量和報告其實時性能的制造執(zhí)行系統(tǒng)，它是實現(xiàn)智慧工廠的基本技術手段。本文講通過人工智能（AI）和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術構建智慧工廠,重點介紹MES系統(tǒng)規(guī)劃，并探討建設智慧工廠的意義及未來發(fā)展前景。關鍵詞：智慧工廠；智能制造；MES系統(tǒng)；人工智能；物聯(lián)網(wǎng)技術。

目錄1緒論 41.1選題背景及意義 41.2國內外研究現(xiàn)狀分析 41.2.1國外研究現(xiàn)狀 41.2.2國內研究現(xiàn)狀 52智慧工廠建設必要性分析 62.1工廠現(xiàn)狀分析 62.2智慧工廠建設必要性 63智慧工廠詳細規(guī)劃 83.1項目背景與目標 83.1.1項目背景 83.1.2項目目標 83.2需求分析與整體規(guī)劃 83.2.1需求分析 83.2.2系統(tǒng)整體規(guī)劃 93.3智慧工廠MES系統(tǒng)設計 93.3.1系統(tǒng)管理和二次開發(fā)平臺 93.3.2工廠建模，車間建模，產品建模 103.3.3生產調度排程 103.3.4設備管理 113.3.5工裝夾具，量檢具，刀具管理 123.3.6數(shù)據(jù)采集 133.3.7生產現(xiàn)場管理 153.3.8物料配送 163.3.9物料追溯管理 173.3.10質量管理 173.3.11裝配單件流掃碼 183.3.12現(xiàn)場看板，報表 194人工智能技術在智慧工廠中應用 205物聯(lián)網(wǎng)技術在智慧工廠中應用 216結語 22鳴謝 23參考文獻 24附件： 25

1緒論1.1選題背景及意義隨著新一輪工業(yè)革命的發(fā)展，工業(yè)轉型的呼聲日漸高漲。面對信息技術和工業(yè)技術的革新浪潮，美國人出臺了先進制造業(yè)回流計劃，德國人提出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略，中國加緊推進兩化深度融合，并發(fā)布了中國制造2025戰(zhàn)略。隨著市場競爭的日趨激烈和信息技術的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造方式和管理方式制約了制造企業(yè)的生產效率水平的提高。從傳統(tǒng)工廠到智慧工廠的變革必然會成為未來世界制造業(yè)中最大的一次工業(yè)革命，傳統(tǒng)工廠如何快速實現(xiàn)角色的轉換，制造企業(yè)互聯(lián)互通最為關鍵。從長期來看，智慧工廠的建設投入將遠超過一般工業(yè)建設投入，但項目盈利能力也將顯著提高，并且資本投入越大、投資的回報率越高。無論在何種經(jīng)濟體制下，智慧工廠建設都將是制造業(yè)發(fā)展不可繞開的必由之路。隨著信息技術和智能化革命的深入，特別是人工智能（AI）和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術在制造業(yè)的廣泛應用，對制造業(yè)創(chuàng)新、組織結構、生產模式等方面產生積極的推動作用，，也對制造業(yè)提出了新的要求。企業(yè)為了提高自身競爭力已經(jīng)做了大量的企業(yè)管理信息化、自動化等方面的工作，而AI+IoT技術的發(fā)展為這一工作帶來了新的機遇。應用AI+IoT技術實現(xiàn)智慧工廠建設，可以將制造企業(yè)工廠內的各個單元整合到一起，能夠對工廠內加工情況的進行實時地監(jiān)控、對產品的加工情況實時地追蹤、協(xié)調生產計劃和原料庫存以及成品庫存三者的情況，有效地提高企業(yè)的生產效率和管理水平，提升企業(yè)核心競爭力。1.2國內外研究現(xiàn)狀分析1.2.1國外研究現(xiàn)狀最近幾年，全球技術創(chuàng)新空前活躍，以智能化為核心的新一輪工業(yè)革命席卷國內外。智能化是制造業(yè)的發(fā)展方向，智能制造已成為全球各國競爭的新一輪焦點。隨著智能制造時代的到來，企業(yè)生產管理和競爭格局迎來巨變，智慧工廠隨之出現(xiàn)，并將成為制造業(yè)的新模式。目前，德國、美國等制造業(yè)強國在構建智慧工廠的理論和實踐方面已進行了大量探索。德國政府推出的《高技術戰(zhàn)略2020》中，將工業(yè)4.0作為十大未來項目之一，并投入2億歐元，以奠定德國在關鍵技術上的國際領先地位。而工業(yè)4.0項目主要面向“智慧工廠”和“智能生產”兩大主題。在政府引導下，德國許多知名企業(yè)不斷主動推動“工業(yè)4.0”，積極建設和發(fā)展智慧工廠。例如，寶馬集團的虛擬手勢識別系統(tǒng)使得汽車制造再進一步；大眾用機器人制造汽車，實現(xiàn)了極高的人力替代效率；博世力推用于工廠智能化的射頻碼系統(tǒng)。美國則在2009年便提出了“再工業(yè)化”計劃，提出發(fā)展先進制造業(yè)，實現(xiàn)制造業(yè)的智能化，保持美國制造業(yè)價值鏈上的高端位置和全球控制者地位。此后，還先后頒布了“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”、“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“新工業(yè)戰(zhàn)略”和國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡（NNMI）等，這些政策均有助于智慧工廠行業(yè)的發(fā)展。1.2.2國內研究現(xiàn)狀信息網(wǎng)絡基礎下的數(shù)字轉型、智能升級與融合創(chuàng)新將成為未來發(fā)展重心之一。制造業(yè)智能化升級需求是工業(yè)智能發(fā)展的根本驅動，全球各主要發(fā)達國家已把工業(yè)智能化的發(fā)展放置于戰(zhàn)略地位。我國目前已處于工業(yè)化中后期階段，中國制造業(yè)產能巨大，存在強烈的智能化改造需求。2015年5月國務院發(fā)布《中國制造2025》，明確提出把智能制造作為兩化融合的主攻方向，通過“三步走”實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標：第一步，到2025年邁入制造強國行列；第二步，到2035年我國制造業(yè)整體達到世界制造強國陣營中等水平；第三步，到新中國成立一百年時，我制造業(yè)大國地位更加鞏固，綜合實力進入世界制造強國前列。

2智慧工廠建設必要性分析2.1工廠現(xiàn)狀分析陜西渭河工模具有限公司現(xiàn)有生產還停留在人員操作車床制造模具，生產的產品質量不高，工藝水平參差不齊，產品不良率較高，生產效率較低。模具雖說是專用成型的工具產品，個性化強，但終究是工業(yè)品，所以標準化很重要。公司的模具生產缺乏標準化指導，這勢必影響企業(yè)規(guī)范化生產運營。模具生產技術性很強，現(xiàn)在存在的問題是，技術人才匱乏，青年一代不愿意去模具廠車間，原因是工作環(huán)境較為惡劣?，F(xiàn)有模具產生產主力主要是40歲以上的師傅，過不了幾年，模具廠將出現(xiàn)嚴重的生產力缺失。2.2智慧工廠建設必要性在當今激烈的市場競爭中，如何降本增效、如何提升設備資產可靠性、如何提升精細化管理水平，是企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。著力打造智慧工廠為解決企業(yè)當前挑戰(zhàn)提供了鑰匙。加快推進信息化建設是實現(xiàn)工業(yè)化和信息化高層次深度融合的必然趨勢，通過信息化支撐工業(yè)化，幫助企業(yè)打造智慧工廠，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展模式，提升企業(yè)核心競力優(yōu)勢，從而應對挑戰(zhàn)的必由之路。推進智慧工廠建設，可以實現(xiàn)“五化”融合，即設備管理精細化、生產過程一體化、企業(yè)管理標準化、分析應用數(shù)據(jù)化和決策支持科學化。設備管理精細化實現(xiàn)設備精細化管理是打造智慧工廠的前提。設備作為重要的一項生產要素，應視為企業(yè)管理的重點對象，對重資產企業(yè)來說尤為重要。設備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、可靠運行是企業(yè)運營基礎。因此，管控重點應圍繞如何降低維護費用、節(jié)能降耗、合理安排停機和檢修、實現(xiàn)運行維護成本最小化展開，以實現(xiàn)提高設備可靠性、優(yōu)化設備利用率的目的。生產過程一體化生產全過程無縫融合、信息充分共享和數(shù)據(jù)充分利用是生產過程一體化的重要基礎。在生產過程中，各業(yè)務之間在本質上是無法分割的完整業(yè)務鏈。因此，各業(yè)務之間要實現(xiàn)信息全面融合、貫通，要充分考慮業(yè)務之間內在聯(lián)系和邏輯關聯(lián)，將各業(yè)務通過標準控制、流程控制、數(shù)據(jù)控制實現(xiàn)無縫融合，對重要節(jié)點進行有效控制，將業(yè)務鏈前端、后端全面貫通，才能保證生產過程一體化真實落地。企業(yè)管理標準化從企業(yè)管理入手，實現(xiàn)從經(jīng)驗性管理向標準化管理轉變。建立統(tǒng)一標準，通過規(guī)范、制度、業(yè)務表單、主數(shù)據(jù)、業(yè)務流程等方式落實到信息平臺中，保證規(guī)范、制度、業(yè)務流程得到有效貫徹和執(zhí)行。同時，充分利用信息平臺，從全局角度實現(xiàn)統(tǒng)一資源調配，幫助優(yōu)化組織結構,并通過過程精簡、規(guī)范和無縫銜接達到節(jié)約管理成本、提高管理效率和效益的目的。分析應用數(shù)據(jù)化數(shù)據(jù)價值通過體系化的分析應用來實現(xiàn)。利用實時采集現(xiàn)場DCS數(shù)據(jù)，為生產經(jīng)營管理提供數(shù)據(jù)支撐，同時能滿足遠程診斷需求；通過對歷史數(shù)據(jù)挖掘和主題性綜合分析，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行分類、統(tǒng)計、對標、分析，提高安全生產管理水平和管理效率，實現(xiàn)信息資源綜合性開發(fā)利用。決策支持科學化數(shù)據(jù)分析結果為各級領導層科學決策提供支撐。通過精益化、規(guī)范化決策管理工具、KPI管理、大數(shù)據(jù)搜索應用等技術，為管理服務提供生產經(jīng)營、決策分析實時數(shù)據(jù)，支撐生產經(jīng)營活動持續(xù)優(yōu)化；同時，通過整合內、外部結構化和非結構化數(shù)據(jù)，為管理層和決策層提供多維度、科學、準確、及時的數(shù)據(jù)、信息、知識和決策依據(jù)。

3智慧工廠詳細規(guī)劃3.1項目背景與目標3.1.1項目背景陜西渭河工模具有限公司（國營第七O二廠），創(chuàng)建于1960年【由882廠（原西北精密齒輪廠）與702廠合并組建】，原隸屬電子工業(yè)部，現(xiàn)隸屬于陜西電子信息集團公司獨資企業(yè)，是我國研制和生產小模數(shù)精密傳動類、小規(guī)格刀具類、多工位級進模具類、液壓智能夾具類產品的龍頭企業(yè)，是‘中國諧波減速器的搖籃’，‘軍用諧波減速器的領導者’，‘機器人用諧波減速器的創(chuàng)新者’。公司于2016年9月成功申報工信部智能制造項目，投資額3.5億，建設年產20萬的諧波傳動減速器智能制造車間，包括3條機加工自動線，1條裝配自動線，目標產品為機加零件--鋼輪，柔輪，殼體；裝配--機器人諧波傳動減速器。3.1.2項目目標在諧波傳動減速器智能制造車間成功實施MES系統(tǒng)，構建完善的生產體系和質量管理體系，并與設計體系，計劃體系和物流體系深度集成。協(xié)調各方面資源，在極大可能程度上節(jié)省投入，保障項目順利完成，實現(xiàn)智能制造工廠目標。3.2需求分析與整體規(guī)劃3.2.1需求分析總體需求：1）實現(xiàn)機器人諧波減速器智能制造過程的信息化管理，優(yōu)化現(xiàn)有管理流程，通過系統(tǒng)軟、硬件實施，實現(xiàn)車間實時自動排產、現(xiàn)場設備、產線的狀態(tài)采集、可視化展示；實現(xiàn)生產制造過程的信息的實時采集、管理和反饋，對原材料、在制品、產成品生產過程跟蹤和質量追溯，通過大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)整個生產過程的全生命周期與管理決策的閉環(huán)管理。2）系統(tǒng)在實施前既要考慮前瞻性、先進性、完整性，又要結合實際需求，采取總體規(guī)劃、分級實施的策略。3）系統(tǒng)采用多車間架構，既可以由單車間開始實施，逐步向其他車間擴展；也可以多車間同步實施，實現(xiàn)企業(yè)級的協(xié)同制造。4）系統(tǒng)采用友好的人機交互界面，方便準確地提供生產工藝信息，幫助和提示操作人員進行操作，易學易用。5）智慧工廠創(chuàng)造價值的核心環(huán)節(jié)是車間制造，這個環(huán)節(jié)需要有適當?shù)闹笓]與監(jiān)控系統(tǒng)，它就是MES系統(tǒng)的應用范疇。6）MES系統(tǒng)實現(xiàn)與PLM,CAPP,ERP,WMS,WCS,AGV調度多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，確保數(shù)據(jù)同步準確，基礎資料來源唯一。3.2.2系統(tǒng)整體規(guī)劃根據(jù)渭河工模具公司智慧工廠的需求，該智慧工廠需要通過MES系統(tǒng)的實施與應用，來實現(xiàn)智慧工廠信息化建設，達到信息共享，多系統(tǒng)集成，降本增效，質量管控，過程透明的目的。智慧工廠MES項目是一個業(yè)務覆蓋面廣、實施和培訓時間長的工程，所以建議本MES項目分三步走。第一步，在完成MES規(guī)劃和集成數(shù)據(jù)規(guī)劃的基礎上優(yōu)先導入設備模塊，實現(xiàn)車間設備互聯(lián)互通，模塊包括設備數(shù)據(jù)采集，設備維修，點檢，保養(yǎng)，設備考核指標系統(tǒng)展示并分析。第二步，導入工裝夾，檢，刀具模塊應用同時，對生產調度，現(xiàn)場管理，物料配送，裝配線掃碼，質量管理模塊進行MES系統(tǒng)內集成測試.第三步，用1款產品打造樣板線，打通PLM，ERP,MES,WMS的交互，多系統(tǒng)集成測試無異常情況下，將車間的規(guī)劃的4款產品納入系統(tǒng)管理，并開發(fā)MES相應的電視看板，報表。3.3智慧工廠MES系統(tǒng)設計3.3.1系統(tǒng)管理和二次開發(fā)平臺3.3.1.1系統(tǒng)用戶，權限，日志管理模塊1）系統(tǒng)支持管理人員可以創(chuàng)建和修改系統(tǒng)登錄用戶，包括用戶ID、用戶名稱、所屬用戶組等信息，可以為系統(tǒng)中的用戶或用戶組分配業(yè)務功能、頁面及現(xiàn)場設備等系統(tǒng)資源的訪問權限及角色權限；2）系統(tǒng)關鍵操作日志管理：系統(tǒng)管理人員可以查詢生產管理業(yè)務模塊關鍵操作的日志，例如：增加/刪除和修改數(shù)據(jù)庫操作、業(yè)務模塊執(zhí)行錯誤信息等。3.3.1.2系統(tǒng)開發(fā)平臺MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)基于SQL，采用‘元對象建模’技術，元對象采用MVC設計，實現(xiàn)界面-對象-實體自動映射引擎，用于業(yè)務對象快速建模，其元對象方法，事情，布局均完全參數(shù)化與腳本化，無需C#編程。只需要會SQL語句，經(jīng)過簡單的培訓，用戶就可以自主開發(fā)，技術承接快速。3.3.2工廠建模，車間建模，產品建模3.3.2.1工廠建模，車間建模，線體建模系統(tǒng)采用多車間架構，既可以由單車間開始實施，逐步向其他車間擴展；也可以多車間同步實施，實現(xiàn)企業(yè)級的協(xié)同制造3.3.2.2產品建模系統(tǒng)具備生產工藝模型構建功能，可通過可視化界面維護工藝路線、工序模板、作業(yè)模板等，并能對產品BOM及工藝基礎數(shù)據(jù)進行版本控制。3.3.3生產調度排程3.3.3.1生產調度功能ERP負責MRP的運算，將生產計劃按周匯總生產生產任務單，MES系統(tǒng)集成獲取生產任務單，考慮交貨緊急情況，加工批量，生產節(jié)拍等在MES的調度排程模塊中下達生產派工單，生產派工單精確到班次和具體計劃開工時間和計劃完工時間，現(xiàn)場根據(jù)生產情況，實時上報完工情況和工廢質廢情況，生成報表供業(yè)務人員查看。生產任務單與派工單是1對多或1對1的關系。3.3.3.2生產高級排程MES經(jīng)過二次定制開發(fā)，提供該模塊的應用功能，提供多種高級排產算法，如按交貨期、加工周期、優(yōu)先級等排程，并支持圖形化的高級排程，通過圖形看板的形式，進行設備有限能力的排產；能夠考慮到設備的實際能力，并可根據(jù)實際情況快速做出調整，可對零件加工工序使用剪切、插入功能，系統(tǒng)支持可根據(jù)實際情況進行工序拆分、生產訂單拆分、工序合并、外協(xié)加工的調整。3.3.4設備管理3.3.4.1設備臺賬管理1)建立車間設備臺賬管理，并與ERP的固定資產模塊集成，數(shù)據(jù)共享，臺賬不僅管理設備的數(shù)量，還管理設備的殘值，并形成設備由申購到報廢的全流程管控。2)設備按組分類，維護點檢項目，保養(yǎng)項目和易損檢維護。3.3.4.2設備點檢管理1）設備管理室在MES中根據(jù)設備組編制點檢項目，檢點周期，在每天上班后作業(yè)前，員工通過手持終端，掃描設備上的二維碼銘牌，獲檢點項目，對符合標準的逐一確認，如發(fā)現(xiàn)有異常項，則在系統(tǒng)界面觸發(fā)報修任務給維修室。2)對每天點檢項目的執(zhí)行情況，生成考核報表，供管理層使用。3.3.4.3設備保養(yǎng)管理1）設備室按照設備組分類編制保養(yǎng)周期，保養(yǎng)項目，保養(yǎng)標準及保養(yǎng)所使用的工具。保養(yǎng)計劃會根據(jù)保養(yǎng)周期自動生成，保養(yǎng)人員根據(jù)保養(yǎng)計劃對設備進行保養(yǎng)，并將保養(yǎng)結果錄入系統(tǒng)，如果保養(yǎng)過程中出現(xiàn)需要維修的異常，則在系統(tǒng)中觸發(fā)報修任務給維修室。2）對保養(yǎng)計劃的執(zhí)行情況，生成考核報表，供管理層使用。3.3.4.4設備維修管理1)設備維修包括報修功能，設備維修接單及維修，維修管理人員功能。故障可以自動采集，不能采集的需要人工錄入，根據(jù)故障按維修類型報修，支持維修員微信搶單接單，維修工可在PDA端進行維修掃描及報告填寫，設備報修超時未接單微信推送發(fā)給管理人員。維修完成后，報修人員能進行完工確認。2）對維修任務的執(zhí)行情況，生成考核報表，供管理層使用。3.3.5工裝夾具，量檢具，刀具管理3.3.5.1工裝夾具管理1）工裝夾模具實現(xiàn)夾具圖紙?zhí)柟芾?，夾具工裝分類管理，新夾具編碼管理；夾具出入庫，夾具上下機管理，夾具到期壽命統(tǒng)計與檢測管理，夾具報廢流程2）夾具安裝金屬二維碼銘牌。3）夾具分為外購夾具和自制夾具，外購夾具需要與ERP系統(tǒng)對接基礎資料，采購，外購入庫，領用。4）夾具的管控重點第一是對新制夾具的一個評估流程，第二是在加工到一定數(shù)量后，要進行檢驗，確保加工精度，易損件正常后，才能繼續(xù)投入生產。3.3.5.2量檢具管理1）量檢具實現(xiàn)出入庫管理，量具檢測維修管理（送檢，檢測報告生成，送修，送修報告，工程人員審批），實現(xiàn)月檢測計劃生成與達成統(tǒng)計，量具掛失/恢復管理，到期具量提醒報警，以報表，監(jiān)控看板的形式通知現(xiàn)場。量檢具安全庫存報警管理，已經(jīng)低于安全庫存的量檢具，要自動觸發(fā)生成申請單，與ERP采購模塊集成。量檢具的管控重點在于第一，按照周期進行送檢；第二，送檢不合格的量檢具要將對應產品納入失效管理流程；第三，送檢不合格的量檢具送修前要經(jīng)過審批，并由工程人員出具維修作業(yè)指導書。3.3.5.3刀具管理1）刀具管理實現(xiàn)刀具的批次條碼管理，刀柄的條碼管理，刀具庫存管理，組刀\對刀\上機\下機\換刃\(zhòng)首檢\卸刀管理，報廢（返磨）管理，提供狀態(tài)監(jiān)測，全生命周期記錄，換刀原因統(tǒng)計分析報表，根據(jù)相關數(shù)據(jù)對刀具，投入使用成本進行核算，實現(xiàn)月，季，年車間刀具成本分析，對刀具不同品牌，批次加工給力（質量狀態(tài)）進行分析，能對刀具采購成本改進計劃給出數(shù)據(jù)分析支援，實現(xiàn)刀具安全庫存管理（設置，報警），低于安全庫存自動申報計劃。2）刀具管控的重點在于第一：刀具壽命到期自動提醒功能；第二：刀具的刀補，刀長寫入數(shù)控系統(tǒng)的管控，避免隨意更改；第三，不同供應商刀具品質分析。3）技術難點第一：刀具的唯一標識；第二：數(shù)控機床加工代碼統(tǒng)一版本管理，避免人員私自更改程序中的刀補編號和更改Z軸基準坐標。3.3.6數(shù)據(jù)采集通過MES廠商數(shù)據(jù)采集器與MES數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)設備數(shù)據(jù)采集；通過有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡實現(xiàn)設備聯(lián)網(wǎng)；“即插、即用、即顯”快速部署，實現(xiàn)設備數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)用于設備關鍵指標分析，生產實際進度與計劃進度監(jiān)控，加工參數(shù)監(jiān)控，在線檢測數(shù)據(jù)輸出等。3.3.6.1設備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集概要通過工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、串口服務器等方式連接現(xiàn)場生產設備、檢測設備、物流設備、物料等互聯(lián)互通。MES數(shù)據(jù)采集器以及SCADA系統(tǒng)的應用實現(xiàn)人員數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、刀具夾具數(shù)據(jù)、質量數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)的自動采集/終端錄入采集，改變制造黑匣子現(xiàn)狀，為公司管理決策及時準確的數(shù)據(jù)支持。為實現(xiàn)陜西渭河工模具有限公司模具智能制造車間生產數(shù)據(jù)采集，需要兩款MES廠商產品：MES廠商數(shù)據(jù)采集器與MES數(shù)據(jù)采集模塊。3.3.6.2設備聯(lián)網(wǎng)技術說明穩(wěn)定運行的智能工廠必定需要一個可拓展、可冗余的網(wǎng)絡基礎，基于陜西渭河工模具有限公司模具公司現(xiàn)狀與智能制造項目建設需要。設備網(wǎng)絡拓撲規(guī)劃不合理，網(wǎng)路不穩(wěn)定，網(wǎng)絡硬件故障高都會影響項目的實施與上線，MES廠商設備互聯(lián)方案主要有三層：1）現(xiàn)場層：車間現(xiàn)場生產設備（鏜床、精車、龍門鉆等）有網(wǎng)口設備與網(wǎng)口數(shù)據(jù)采集器連接（一對一）組網(wǎng)；粗車、滾齒機等非數(shù)控設備與串口數(shù)據(jù)采集連接組網(wǎng)；實現(xiàn)設備智能化、可采集化。通過工業(yè)以太網(wǎng)將車間數(shù)據(jù)采集器、工控機、電視看板等設備實現(xiàn)互聯(lián)；通過無線網(wǎng)絡將PDA終端、平板、無線數(shù)據(jù)采集器等設備聯(lián)網(wǎng)。2）采集層：利用數(shù)據(jù)采集器通過各機床設備廠商提供的數(shù)據(jù)接口，對各類生產設備進行狀態(tài)、產量、異常等數(shù)據(jù)進行實時采集；通過每個工位安裝的觸摸屏式工控機（訪問MES系統(tǒng)）采集人員、工藝流轉、自檢等生產數(shù)據(jù)；通過PDA終端、MES數(shù)據(jù)采集模塊采集投入產出、生產報工等生產數(shù)據(jù)。3）存儲應用層：數(shù)據(jù)采集器、PDA終端、MES終端等將采集的生產數(shù)據(jù)，通過工業(yè)以太網(wǎng)存入服務器數(shù)據(jù)庫，也可存到云端數(shù)據(jù)庫。MES系統(tǒng)從云端或本地數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行電視看板生產監(jiān)控、電子報表等應用。設備互聯(lián)的網(wǎng)絡拓撲詳細需求如下：1）車間之間與陜西渭河工模具有限公司模具數(shù)據(jù)中心、機房、辦公區(qū)域為環(huán)網(wǎng)且有備用線路，確保網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡故障的快速維護。2）車間組建兩個局域網(wǎng)，且均為千M網(wǎng)，有設備層的設備網(wǎng)段，包括機床、保溫爐、數(shù)據(jù)采集器等統(tǒng)一連接到設備網(wǎng)段交換機；有辦公用的辦公網(wǎng)段，無線、電視看板、PDA等統(tǒng)一鏈接到辦公網(wǎng)段交換機；設備的采集通過一個雙網(wǎng)卡的工控機來實現(xiàn)兩個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)交互，同時在該工控機上面安裝安全防護軟件確保設備層的安全與穩(wěn)定。工控機與數(shù)據(jù)采集器還有分布式存儲功能，在設備層與數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡斷開時，還能夠收集保存數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡恢復正常時再往數(shù)據(jù)中心傳輸，盡量確保數(shù)據(jù)不丟失。3）數(shù)據(jù)中心與各個車間之間的網(wǎng)絡全為光纖網(wǎng)絡，確保傳輸?shù)乃俣扰c準確性。數(shù)據(jù)中心還有硬件防火墻與軟件防護雙重保護陜西渭河工模具有限公司模具網(wǎng)絡信息安全。3.3.6.3設備數(shù)據(jù)采集技術說明陜西渭河工模具有限公司模具設備種類繁多，既有是數(shù)控化的，也有非數(shù)控化的。針對陜西渭河工模具有限公司模具管理需求以及MES廠商行業(yè)經(jīng)驗，生產設備數(shù)據(jù)采集可以分為兩類。第一類：關鍵工序設備，這類設備數(shù)據(jù)采集內容可以多點，除了設備狀態(tài)、產量、異常等基礎信息，還可以采集設備轉速、進給量、加熱參數(shù)等詳細數(shù)據(jù)。實時采集，上傳頻率是1-3S，這些設備數(shù)據(jù)采集需要這些關鍵工序設備廠商提供數(shù)據(jù)接口。第二類：非關鍵工序設備，這類設備數(shù)據(jù)采集內容可以只包含設備狀態(tài)、產量、異常等基礎信息。比較詳細的數(shù)據(jù)可以不用采集，實時采集，上傳頻率是3-10S，，同時不需要設備廠商提供接口。采集方法都是通過相應型號的MES廠商數(shù)據(jù)采集與生產設備連接，根據(jù)相應采集接口將設備采集，通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)組ES服務器。3.3.6.4設備機代碼管理1）機代碼管理實現(xiàn)版本管理，采用SVN管理工具，將設計端和生產端的機代碼版本進行新增，變更，刪除管理，通過對每個人設置不同的權限，并與PLM的程序管理模塊集成。2）機代碼通過SCADA寫入設備的數(shù)控系統(tǒng)存儲器，避免了人員用U盤拷貝程序，造成版本不一致或更改程序內容的情況發(fā)生，通過對加工程序的版本管理、上傳下達，自動調整參數(shù)，實現(xiàn)加工程序信息化管理。3）加工程序可以在本地-云端-數(shù)控系統(tǒng)之間傳輸，傳輸過程使加密的，傳入數(shù)控系統(tǒng)時，將對程序的格式進行校驗，確保系統(tǒng)和程序的適配性。要實現(xiàn)加工程序的上傳下達，需要數(shù)控系統(tǒng)廠商提供相應的數(shù)據(jù)接口，允許MES系統(tǒng)將加工程序傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，并校驗位置準確性、過程安全性和程序格式正確性。3.3.6.5數(shù)據(jù)采集應用到的相關報表應用了數(shù)據(jù)采集模塊，可以快速自動準確實現(xiàn)設備關鍵指標的統(tǒng)計，生產異常的實時抓取，這些是人工統(tǒng)計所不能比擬的。3.3.7生產現(xiàn)場管理柔性組線對柔性產線支持在系統(tǒng)中快速組線的功能，快速建立產線，產品，設備，工序的對照關系。人員上下工具備人員下上工功能，實現(xiàn)人員有效在崗管理，可以與考勤系統(tǒng)對接。生產報工，工序流轉實現(xiàn)生產過程中的任務選擇，生產投料，自動（手動）報工，異常反饋（設備報修，物料缺料報警），非生產工時統(tǒng)計，使用采集終端解決。投入產出管理據(jù)投料，上料，產出按照任務單或時間段維度統(tǒng)計投入產出比。生產防錯防呆用于生產投料掃描來料條碼時，與計劃的產品BOM進行校驗，不符合項不能上料，人員技能不符合者，無法啟動設備。不良品，返工管理對生產中的不良品，進行工廢，質廢分類，再根據(jù)質量體系要求對不良進行報廢，回用，返工，需要返工的產品需要創(chuàng)建對應的返工計劃和作業(yè)指導書，并收集返工的良品數(shù)量，返工時間，并對二次返工后的產品要單獨批次管理。5M變更管理實現(xiàn)5M變更過程管理，對材料更換批次，產線換人，設備更換刀具，程序，工藝參數(shù)調整，系統(tǒng)都記錄變更時機，用于產品加工過程中的追溯和統(tǒng)計功能。SOP文檔電子化通過MES系統(tǒng)實現(xiàn)SOP電子化管理：預留接口從PLM系統(tǒng)同步圖紙、工藝卡片，或者員工在MES系統(tǒng)中維護相應SOP/工藝卡片，SOP內容可編輯；根據(jù)生產計劃，制造車間每個工控機上顯示相應產品相應工序的SOP相關信息，操作員工根據(jù)SOP/工藝卡片進行操作作業(yè)；生產異常管理在生產管理中，需要對物料數(shù)據(jù)，質量數(shù)據(jù)，CNC加工進給速度，PLC設置的工藝參數(shù)進行監(jiān)控，防止偏離標準范圍，從而造成不良發(fā)生，在該方案中，應用MES的數(shù)據(jù)采集模塊，將實時的需要監(jiān)控的參數(shù)采集到數(shù)據(jù)庫中，再與MES中存儲的標準進行對比，一旦出現(xiàn)差異，則系統(tǒng)激動觸發(fā)警報，將信息根據(jù)分類等級通過微信，電視看板，OA發(fā)送給處理人，并可以進行分級推送推送，異常第一處理人多久時間不處理，則自動推送給第二處理人，一次類推，在有些項目中，分級推送達到6級3.3.8物料配送實現(xiàn)物料配送管理，根據(jù)生產線的節(jié)拍，實時自動更新配送看板數(shù)據(jù)，信息準確，進行缺料信息管理，配送到位消除報警，自動統(tǒng)計次數(shù)和待料時間。集成立體倉庫（WCS,WMS）和AGV(調度系統(tǒng))，保障物流體系運轉。緊急插單和修改計劃后配送計劃即時更新，并顯示優(yōu)先等級。增加缺料跟蹤處理流程，進行到料回復，責任考核流程。3.3.9物料追溯管理實現(xiàn)對毛坯、在制品、成品的正向，方向批次追溯管理,最主要實現(xiàn)物料的跟蹤處理，對使用了單件流的產品，可以實現(xiàn)加工參數(shù)，品質情況的追溯。對批次流可以根據(jù)人員的上下工，夾具，刀具的更換時間點，關聯(lián)到批次是誰加工的，什么時候更換了刀具等。3.3.10質量管理3.3.10.1生產質量管理內容1）質量包括首件，末檢，巡檢，SPC過程檢，變更檢，新品檢驗，生產過程不良管理，返工管理，PPM統(tǒng)計，產線CPK統(tǒng)計分析。2）支持利用SPC軟件采集端對首件，末檢，巡檢SPC過程檢，變更檢的數(shù)據(jù)進行收集，并在SPC系統(tǒng)中以X-R圖等方式統(tǒng)計分析質量情況，3）支持SPC監(jiān)控的CPK情況，按照每天，每月統(tǒng)計，CPK<1.0報警，推送給質量部質量工程師，按照8D報告的步驟分析改進并系統(tǒng)記錄處理的意見，并每月形成報表（每月報警數(shù)量，未處理的數(shù)量及責任人）。4）按照質量部提供的8D報告格式及內容策劃質量信息處理流程，每一步的責任人都是在系統(tǒng)處理，處理完成及驗證之后，問題關閉，且8D報告也在系統(tǒng)形成。5）支持對生產全過程進行全面質量管理，生產中的來料不良和加工不良，按照一級，二級，三級進行分類，一級為直接報廢品，檢驗員權限有限制報廢數(shù)量，二級和三級根據(jù)不同的失效模式，創(chuàng)建不同的不良通知單，根據(jù)不良通知單生成關聯(lián)的報廢單，退貨單，返工作業(yè)指導書。6）支持返工作業(yè)指令由MES下達，同正常派工單一樣，員工需要投料，報工作業(yè)操作。3.3.10.2來料檢驗（在ERP中實現(xiàn)管理）質量部針對外購件來料按照品質檢驗標準進行檢驗判定合格或合格，針對不合格部分進行評審確認是否可回用(回用流程在采購體系中規(guī)劃)，不能回用或沒申請回用的部分拒收。針對緊急放行部分做好品質追溯（免檢需要做抽檢，抽檢頻率由系統(tǒng)根據(jù)檢驗人員的標準工作量和各抽檢產品的來料批次數(shù)量隨機決定）。需要退貨的由采購部負責安排退貨，物流中心監(jiān)控退貨進度3.3.10.3首件,末檢,巡檢,SPC過程檢1）首件檢驗：車間檢驗員必須按《作業(yè)指導書》規(guī)定對車間所加工的產品實施首件檢驗、記錄首檢結果、做好首件標識并將首件產品隔離保留在規(guī)定位置直到班末再隨產品流入下工序。若首件檢驗不合格則必須停止生產查找原因并調整至首件合格后方可繼續(xù)生產。檢驗合格后通知質量部進行復檢（現(xiàn)場檢驗或者三坐標），記錄檢驗結果。檢驗合格后方可加工后續(xù)產品；不合格辦理回用申請或者返工、報廢等。2）自檢：車間檢驗員必須按《作業(yè)指導書》規(guī)定對產品實施自檢和記錄自檢結果。若發(fā)現(xiàn)不合格必須停止生產查找原因并采取糾正措施予以排除后方可恢復生產。對于無法實現(xiàn)自動上傳的質量數(shù)據(jù)，由作業(yè)人員填寫檢驗數(shù)據(jù)并拍照上傳到系統(tǒng)，用于事后質量分析。3）巡檢：制定制程檢驗標準，各班組必須進行日常巡查，巡檢人員按作業(yè)指導書規(guī)定的頻次對生產過程各工序所進行的隨機流動性的檢驗。檢驗的內容不僅要抽檢產品是否合格，同時要檢查生產者的操作是否符合工藝規(guī)范，并做好巡檢記錄，有問題及時通知車間處理。4）SPC數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析：通過MES系統(tǒng)的SPC模塊實現(xiàn)生產過程質量管控3.3.10.4生產過程中不良管理及返工管理支持對生產全過程進行全面質量管理，生產中的來料不良和加工不良，按照一級，二級，三級進行分類，一級為直接報廢品，檢驗員權限有限制報廢數(shù)量，二級和三級根據(jù)不同的失效模式，創(chuàng)建不同的不良通知單，根據(jù)不良通知單生成關聯(lián)的報廢單，退貨單，返工作業(yè)指導書。支持返工作業(yè)指令由MES下達，同正常派工單一樣，員工需要投料，報工作業(yè)操作。詳細見現(xiàn)場管理中的不良管理和返工管理3.3.11裝配單件流掃碼1）裝配線線頭安裝產線MES總控，用于與產線的PLC交互數(shù)據(jù)。2）裝配自動線具備柔性功能，可以加工不同的產品，此處要求PLC的總控臺具備產品切換功能，產線MES總控電腦根據(jù)下達的任務單與PLC總控臺進行匹配生產。3）由產線PLC控制工序互鎖或不良流出管理，如PLC不能控制，則由MES控制。4）符合產線操作技能的人員才能開啟產線PLC總控啟動按鈕，具備技能驗證功能。5）在裝配線上工序間返工或線外返工或全工序返工，要求返工管理在系統(tǒng)進行，有審批機制，返工花費的時間和過程數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中進行管理。6）實現(xiàn)裝配線的物料追溯功能和5M變更點管理。7）包裝工序校驗前工序質量情況，產品碼前綴后綴是否正常，自動可以打印內外部標簽，標簽格式可以用戶自行設計。8）裝配線異常報警處理，包括不合格品報警，工序異常報警，人員技能不相符報警，生產進度慢報警，缺料報警，產線停線異常報警等，報警信息通過電子大屏，看板，微信等方式推送，并形成閉環(huán)管理。9）裝配線上用來校驗設備的樣品納入管理，樣品檢測數(shù)據(jù)與標準不符合則停機維修。10）具備生產進度查詢，質量分析，生產參數(shù)查詢，樣品數(shù)據(jù)查詢，返修數(shù)據(jù)查詢，生產一次合格率，人員資質報表等查詢。11）裝配線設備納入MES保養(yǎng)，點檢，維修管理。3.3.12現(xiàn)場看板，報表車間看板:實時顯示監(jiān)控整個車間計劃達成、投入產出、設備稼動、物料在制等車間生產進度與狀態(tài)產線看板:實時監(jiān)控顯示整體產線的計劃達成、設備工裝狀態(tài)、人員績效等產線級的生產進度。刀具、工裝、模具看板:顯示監(jiān)控車間現(xiàn)場的刀具、工裝、模具的刀具狀態(tài)與壽命。手機移動端報表:在手機端查看車間業(yè)務情況，只要能上網(wǎng)的地方就能查看。

4人工智能技術在智慧工廠中應用在近幾年里，工業(yè)機器人視為人工智能的產物，一直被認作未來工廠的主角，經(jīng)濟學家們預測到2030年將實現(xiàn)自動化，工業(yè)機器人或將替代大部分車間操作崗位，機器學習提高，工業(yè)機器人正在蓬勃發(fā)展。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計過去三年人工智能的就業(yè)人數(shù)增加了近500%。目前就業(yè)人數(shù)比申請人高出一倍以上，企業(yè)爭取搶占最佳人才。人工智能需要大量的組件-波形分析來解釋音頻，機器學習來教授機器如何識別對象，加密以保護信息。創(chuàng)造這種技術的人必須能夠團隊合作，集成由其他團隊創(chuàng)建的解決方案。還有一個技術方面的工作。無論您想成為機器人科學家，開發(fā)人員還是算法專家，都可能需要工作經(jīng)驗或與計算機科學有關的學位。在工業(yè)革命中機器接管了我們以前做過的許多任務。對于模具廠車床控制、產品收集和放置、產品檢測和檢驗等都是工業(yè)機器人的典型運用，作業(yè)的完成都具有準確性、持久性、速度和效率高。其能代替越來越昂貴的勞動力，一同能進步作業(yè)效率和產品品質。機器人可以承受出產線精密零件的組裝任務，更可代替人工在不良作業(yè)環(huán)境中作業(yè)，并可與數(shù)控超精密鐵床等作業(yè)母機結合模具加工出產，進步出產效率，代替部分非技能工人。運用工業(yè)機器人可以降低廢品率和產品成本，進步了機床的利用率，降低了工人誤操作帶來的殘次零件危險等，其帶來的一系列效益也非常明顯，例如減少人工用量、減少機床損耗、加速技能創(chuàng)新速度、進步企業(yè)競爭力等。機器人具有執(zhí)行各種任務特別是高危任務的才能，平均毛病間隔期達60000小時以上，比傳統(tǒng)的自動化工藝更加先進。

5物聯(lián)網(wǎng)技術在智慧工廠中應用基于物聯(lián)網(wǎng)技術構建工廠智慧倉儲，運用傳感器、RFID實現(xiàn)信息的采集，在本地服務器和云存儲服務器實現(xiàn)人機界面的交互，完成智能工廠內部從訂單、采購、生產與設計等信息的實時處理，同時讓材料供應商、客戶等與智能工廠實現(xiàn)互聯(lián)互通。傳統(tǒng)模具企業(yè)通過紙質化或條形碼記錄模具從設計、采購、加工、鉗裝、試模直至領用、還回、維修、保養(yǎng)、報廢全過程，容易造成登記錯誤，記錄丟失，管理混亂，查找極其不便。通過RFID物聯(lián)網(wǎng)技術開發(fā)的管理系統(tǒng)，將徹底改變了這一現(xiàn)狀：RFID標簽寫入標簽采用超高頻抗金屬標簽，每個標簽分配一個唯一ID號，與模具一一對應，將模具信息寫入芯片中，包括：模具編號、生產日期、模具位置、模具類型、加工材料、維修、保養(yǎng)等內容上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。模具生產管理RFID智能識別加工工件，實現(xiàn)加工車間無紙化報工；RFID智能識別加工圖紙，實現(xiàn)自動調取設計圖紙；RFID智能識別加工機臺，實現(xiàn)機臺自動調取加工程序單。模具出入庫管理入庫：通過超高頻天線讀取模具的抗金屬標簽，有源RFID讀寫器自動讀取模具架的吊卡標簽，系統(tǒng)自動綁定模具位置，通過工控電腦上傳數(shù)據(jù)至后臺數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)快速入庫;出庫：通過超高頻天線讀取模具的抗金屬標簽，有源RFID讀寫器自動讀取模具架的吊卡標簽，系統(tǒng)自動釋放模具位置，通過工控電腦上傳數(shù)據(jù)至后臺數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)快速出庫;盤點：通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，及時查詢庫存模具情況，了解模具庫存。模具查詢管理掃描RFID標簽，ERP系統(tǒng)查詢與其相對應標識位置，從而實現(xiàn)模具和加工零件的快速查找。模具履歷管理在日常維修與保養(yǎng)模具時，通過RFID讀寫器及時地錄入使用、維修與保養(yǎng)記錄，通過無線模塊及時上傳至系統(tǒng)，幫助管理層分析模具的損耗原因，評估模