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公司智能制造規(guī)劃 智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃篇一
馮劍龍 1043115257 摘要
本文評(píng)述了智能制造技術(shù)與智能制造系統(tǒng)，指出了智能制造確系21世紀(jì)的制造技術(shù)，分析了智能制造在發(fā)展中的問題，提出我國(guó)智能制造的近期研究重點(diǎn)應(yīng)為其關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。
關(guān)鍵詞智能制造智能制造技術(shù)智能制造系統(tǒng)智能機(jī)器 集成化智能化 智能制造系統(tǒng)的研究背景與發(fā)展現(xiàn)狀
近來年，人們對(duì)制造過程的自動(dòng)化程度賦予了極大的研究熱情，這是因?yàn)閺?870年到1980年間，制造過程的效率提高了20倍，而生產(chǎn)管理效率只提高了1.8～2.2倍，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率只提高了1.2倍。這表明體力勞動(dòng)通過采用自動(dòng)化技術(shù)得到了極大的解放，而腦力勞動(dòng)的自動(dòng)化程度(其實(shí)質(zhì)是決策自動(dòng)化程度)則很低，制造過程中人的因素尚未得到充分的認(rèn)識(shí)，人尚未真正地從復(fù)雜的生產(chǎn)過程中解放出來，各種問題求解的最終決策在很大程度上仍依賴于人的智慧。因而，人類群體所面臨的眾多問題(包括社會(huì)問題、生理問題等)在制造過程中都有所反映。面對(duì)批量小、品種多、質(zhì)量高、更新快的產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求以及各種社會(huì)因素的綜臺(tái)影響.制造過程的自動(dòng)化程度的提高面臨眾多問題，譬如；(1)專家人才的短缺和轉(zhuǎn)移致使一些專門技能不能及時(shí)或長(zhǎng)久地得到提供；(2)現(xiàn)代制造過程中信息量大而繁雜，傳統(tǒng)的信息處理方式已不能滿足要求，大量的信息資源需要開發(fā)與共享；(3)制造環(huán)境柔性要求更大，決策過程更加復(fù)雜，決策時(shí)問要求更短。各種跡象表明，“我們正處在制造歷史上的一個(gè)危險(xiǎn)時(shí)期” 幸運(yùn)的是，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)科學(xué)以及其它高技術(shù)的發(fā)展，通過集成制造技術(shù)、人工智能等而發(fā)展起來的一種新型制造工程—— 智能制造技術(shù)(intelligent manufacturing technology，imt)與智能制造系統(tǒng)(inteliigent manufacturingsystem，ims)使我們有可能走出這個(gè)危機(jī)，“帶來真正的第二次工業(yè)革命”。這是因?yàn)?，制造過程所面臨的眾多問題的核心是“制造智能(nlanufacturing iteliigence)”和制造技術(shù)的“智能化(intellecturallzation)。imt是指在制造工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)；并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存貯、完善、共享、繼承與發(fā)展。未來工業(yè)生產(chǎn)的基本特征應(yīng)該是知識(shí)密集型.制造自動(dòng)化的根本是決策自動(dòng)化。目前，imt~ims的研究正迅速受到眾多國(guó)家的政府、工業(yè)界和科學(xué)家們的廣泛重視，研究方向從最初的“人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用”發(fā)展到今天的ims，研究課題涉及的范圍由最初僅一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、制造加工、過程控制、材料處理、信息管理、設(shè)備維護(hù)等技術(shù)型環(huán)節(jié)的自動(dòng)化.發(fā)展到今天的面向世界范圍內(nèi)的整個(gè)制造環(huán)境的集成化與自組織能力+包括制造智能處理技術(shù)、自組織加工單元、自組織機(jī)器人、智能生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、多級(jí)競(jìng)爭(zhēng)式控制網(wǎng)絡(luò)、全球通訊與操作網(wǎng)等?？傊?，智能制造是21世紀(jì)的制造技術(shù)，作為其特征的雙i(integration＆ intelligence)將是21世紀(jì)制造業(yè)賴以行進(jìn)的基本軌道。從更深刻的意義上講，智能制造是從信息時(shí)代走向智能時(shí)代面臨的第一個(gè)嚴(yán)重任務(wù)。存在的問題
總的說來，目前ims的研究仍處在人工智能在制造領(lǐng)域中應(yīng)用的階段，研究課題涉及到市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程控制、材料處理、信息管理、設(shè)備維護(hù)等眾多方面，取得了豐碩的成果.開發(fā)了種類繁多的面向特定領(lǐng)域的專家系統(tǒng)、基于知識(shí)的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)，甚至智能加工工作站(imw)，形成了一系列“智能化孤島”(islands of intelligence)。這中間包括cims研究中所取得的有關(guān)進(jìn)展然而，隨著研究與應(yīng)用工作的深入，人們逐漸地認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高依賴制造系統(tǒng)的自組織能力，研究工作還面臨著一系列理論、技術(shù)和社會(huì)問題，問題的核心是“智能化”。一般說來，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)作為一個(gè)有機(jī)的整體要受技術(shù)(包括生產(chǎn)系統(tǒng))、人(包括間接影響生產(chǎn)過程的社會(huì)群體)和經(jīng)濟(jì)(包括市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和社會(huì)競(jìng)爭(zhēng))-方面因素的制約。從技術(shù)的角度來看，對(duì)于一個(gè)企業(yè)來說，市場(chǎng)預(yù)測(cè)、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原料訂購(gòu)與處理、制造加工、生產(chǎn)管理、原料產(chǎn)品的儲(chǔ)運(yùn)、產(chǎn)品銷售、研究與發(fā)展等環(huán)節(jié)彼此相互影響，構(gòu)成產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程。該過程的自動(dòng)化程度取決于各環(huán)節(jié)的集成自動(dòng)化(integrated automatlon)水平，而生產(chǎn)系統(tǒng)的自組織能力取決于各環(huán)節(jié)的集成智能(inte—grated intelligence)水平。目前，尚缺乏這種“集成”制造智能的技術(shù)，這也是目前“并行工程”的研究重點(diǎn)。由日本提出的國(guó)際合作研究計(jì)劃對(duì)ims的解釋可看出，ims的研究包括三個(gè)基本方面：智能活動(dòng)、智能機(jī)器和兩者的有機(jī)融合技術(shù)，其中智能活動(dòng)是問題的核心。在ims研究的眾多基礎(chǔ)技術(shù)中.制造智能處理技術(shù)(manufacturing in—telligence processing technology)是最為關(guān)鍵和追切需要研究的問題之一，因?yàn)樗?fù)責(zé)各環(huán)節(jié)的制造智能的集成和生成智能機(jī)器的智能活動(dòng)。從人的因素方面來看，其一，企業(yè)內(nèi)部負(fù)責(zé)各個(gè)環(huán)節(jié)的專家和技術(shù)人員有著各自不同的知識(shí)背景和解決問題的策略，他們應(yīng)該“坐”在一起，通過相互之間充分的合作、協(xié)商與理解，“并行”地開睫制造過程中各環(huán)節(jié)的工作，把以后可能出現(xiàn)的“隱患”和“反復(fù)”降低到最低程度。其二，人們參與制造過程的智能行為和知識(shí)存在著多種層次水平、多種類型。因而要采用多種表示方式。其三，參與制造過程的群體，作為社會(huì)中的一子集，受社會(huì)發(fā)展變更的影響，這種影響都將對(duì)制造過程產(chǎn)生既有積極又有消極的作用 最后.人與人之間存在生活、語言、社會(huì)背景等方面的差別。總之，人的因素對(duì)現(xiàn)代生產(chǎn)的自動(dòng)化程度有著關(guān)鍵作用。事實(shí)證明，人的因素是ims中制造智能的重要來源。從經(jīng)濟(jì)因素來看，它包括三個(gè)方面：第一，ims系統(tǒng)的主要目標(biāo)之一是全面提高制造過程的生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益，它將把制造過程自動(dòng)化的概念更新和拓寬到“集成化”和“智能化”的高度，從而具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 但如何設(shè)定和評(píng)價(jià)ims的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和性能則是一個(gè)問題。第二，目前，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍存在著勞動(dòng)力昂貴，所占生產(chǎn)成本的比例越來越高的問題。從當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)利益出發(fā)，大量的制造企業(yè)被轉(zhuǎn)移至發(fā)展中國(guó)家，致使生產(chǎn)技術(shù)和勞動(dòng)者因素等方面受到牽制，存在喪失他們產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的危險(xiǎn)這也是智能制造國(guó)際合作研究計(jì)劃提出的重要原因之一。方向與課題
根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的工作基礎(chǔ)和國(guó)家的需要，以及imt＆ims研究與開發(fā)工作的特點(diǎn)，我們認(rèn)為近期的研究點(diǎn)應(yīng)該放在imt＆ims的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)上，它主要包括以下內(nèi)容：
3.1 智能制造系統(tǒng)理論基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)技術(shù)ims的概念正式提出至今僅二三年時(shí)間。作為制造工程中的一個(gè)全新的概念，ims理論基礎(chǔ)與體系尚未完全形成.它的精確內(nèi)涵和設(shè)計(jì)技術(shù)亟待進(jìn)一步研究，具體研究?jī)?nèi)容應(yīng)包括：
3.1.1 體系結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略 需要建立ims統(tǒng)一的概念體系，研究ims的系統(tǒng)組成和發(fā)展方向以及跟蹤國(guó)際上該領(lǐng)域的研究前沿
3.1.2 開發(fā)環(huán)境與設(shè)計(jì)方法學(xué)ims的開發(fā)與設(shè)計(jì)方法將有別于現(xiàn)有任何制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，因?yàn)閕ms是面向整個(gè)制造過程的系統(tǒng)和各個(gè)環(huán)節(jié)的“智能化”的 因此.有必要研究ims的設(shè)計(jì)策略和開發(fā)環(huán)境(包括開發(fā)語言、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具等)必須強(qiáng)調(diào)ims設(shè)計(jì)過程的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和通用化。
3.1.3 評(píng)價(jià)技術(shù)研究制造過程中的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、生產(chǎn)評(píng)價(jià)、材料評(píng)價(jià)、管理評(píng)價(jià)、市場(chǎng)評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、報(bào)價(jià)評(píng)價(jià)和功能評(píng)價(jià)等問題。
3.2 制造智能理論及處理技術(shù)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)作為一個(gè)有機(jī)整體不僅是指各制造環(huán)節(jié)之間存在的技術(shù)型聯(lián)系，而且還表現(xiàn)在人類專家的制造智能的統(tǒng)一體特性方面。制造智能理論及處理技術(shù)就是要研究整個(gè)制造環(huán)境中的各種智能源的開發(fā)、描述、集成、共享與處理，最后生成智能機(jī)器的智能活動(dòng)，具體研究?jī)?nèi)容包括： 3.2.1 制造環(huán)境的描述與建模研究描述制造環(huán)境的一致性概念體系、制造過程建模，影響制造過程的多因素分析與不確定性處理。
3.2.2 制造智能處理技術(shù)重點(diǎn)研究制造智能源的開發(fā)與獲取、制造智能的表示、制造智能的集成與共享
3.2.3 智能活動(dòng)的生成與融合研究智能活動(dòng)的生成策略，智能活動(dòng)的機(jī)器化技術(shù)。3.3 智能制造單元技術(shù)的集成近10年來，人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用研究取得較大進(jìn)展，建立了一些智能制造單元技術(shù)。為了應(yīng)用于實(shí)際制造過程和面向21世紀(jì)制造工業(yè)，這些單元技術(shù)除了需要進(jìn)一步完善與發(fā)展外，更重要的是研究如何集成這些單元技術(shù)。
3.3.1 并行智能設(shè)計(jì)并行工程方法學(xué)這一概念是1986年由美國(guó)國(guó)防部定義，并首先應(yīng)用于美國(guó)軍事武器系統(tǒng)開發(fā)計(jì)剞dos cals的。.為了制造過程的設(shè)計(jì)階段能有效地模仿由來自各環(huán)節(jié)制造專家組成的專家組(expeit team)的智能行為，集成和共享各環(huán)節(jié)與各方面的制造智能，并行地開展產(chǎn)品環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作，必須研究并行智能設(shè)計(jì)的支撐環(huán)境、產(chǎn)品描述的統(tǒng)一模型、設(shè)計(jì)智能交互和并行智能設(shè)計(jì)方法學(xué)。
3.3.2 生產(chǎn)過程的智能調(diào)度、規(guī)劃、仿真與優(yōu)化現(xiàn)代生產(chǎn)過程要面臨多信息源、多因素、多對(duì)象的及時(shí)處理問題，生產(chǎn)過程的調(diào)度與規(guī)劃中的智能決策問題的研究是迫在眉睫的。仿真與優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和過程評(píng)估的有效途徑。目前，更強(qiáng)調(diào)對(duì)設(shè)計(jì)、制造、裝配、使用、維修等過程的優(yōu)化與動(dòng)態(tài)仿真。3.3 產(chǎn)品質(zhì)量信息的智能處理系統(tǒng)研究整個(gè)制造過程的“全質(zhì)量(total quality)模型和建立相應(yīng)的質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)，研究質(zhì)量狀態(tài)的智能決策和質(zhì)量過程的智能控制.3.3.4 制造過程與系統(tǒng)的智能監(jiān)視、診斷、補(bǔ)償與控制研究面向在強(qiáng)干擾、多因素條件下監(jiān)視與診斷模型，研究制造過程的動(dòng)態(tài)辨識(shí)與自適應(yīng)技術(shù)。
3.3.5 生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)管理的智能決策系統(tǒng)研究多因素、多目標(biāo)智能決策模型，研究生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)，研究產(chǎn)品市場(chǎng)評(píng)估與預(yù)測(cè)模型。
3.4 知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是制造過程的系統(tǒng)與各環(huán)節(jié)“集成智能化”的支撐，在imt＆ims研究中占有重要地位。
3.4.1 分布式異構(gòu)聯(lián)想知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)研究知識(shí)庫(kù)異構(gòu)、知識(shí)庫(kù)分布式策略與維修、知識(shí)庫(kù)聯(lián)想和分布數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。
3.4.2 信息控制與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)研究ims中各種信息的交換接el、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、系統(tǒng)操作控制策略。
3.5 智能機(jī)器的設(shè)計(jì)智能機(jī)器是ims中模仿人類專家智能活動(dòng)的工具之一，是新一代的制造工具，因而，研究智能機(jī)器的設(shè)計(jì)方法及其相關(guān)技術(shù)將有劃時(shí)代的意義。
3.5.1 機(jī)器人智能技術(shù)智能機(jī)器人將在ims中占有重要的地位，主要體現(xiàn)在機(jī)器的視覺和機(jī)器^控制兩個(gè)方面。有必要研究智能機(jī)器眼(視覺)、信息感知與智能傳感器、智能機(jī)器手(控制)和智能機(jī)器的自適應(yīng)定位與夾具設(shè)計(jì)等技術(shù)。
3.5.2 機(jī)器自學(xué)習(xí)與自維護(hù)技術(shù)研究智能機(jī)器的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型，系統(tǒng)誤差的自動(dòng)恢復(fù)與維護(hù)技術(shù)。
3.5.3 智能制造單元機(jī)的設(shè)計(jì)與制造研究智能制造單元機(jī)的結(jié)構(gòu)組成與設(shè)計(jì)方法、新型材料的應(yīng)用技術(shù)。
3.6 制造中人的因素ims的宗旨之一就是減輕人類制造專家的艱苦的腦力勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，因此.與腦力勞動(dòng)有密切聯(lián)系的制造中人的因素理應(yīng)受到充分的重視，研究?jī)?nèi)容包括：
3.6.1 人一系統(tǒng)柔性交互技術(shù)研究人一系統(tǒng)柔性、聯(lián)想、容錯(cuò)交互模型以及交互環(huán)境。3 6.2 未來制造環(huán)境的設(shè)計(jì)研究人在未來制造環(huán)境中的地位和作用以及未來舒適、友好的制造環(huán)境的設(shè)計(jì)。
3.6.3 人才培養(yǎng)與教學(xué)系統(tǒng)研究面向imt＆ims的^才培養(yǎng)計(jì)劃.研制教學(xué)示范系統(tǒng)。
公司智能制造規(guī)劃 智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃篇二
智能 制造規(guī)劃 擬
制：
審
核：
批
準(zhǔn)：
日
期：
目錄 1.概述..........................................................
2.需求分析......................................................
2.1
倉(cāng)儲(chǔ)....................................................2.2
生產(chǎn)....................................................2.3
其他....................................................3.企業(yè)信息化現(xiàn)狀分析............................................
4.智能制造方案..................................................
4.1
系統(tǒng)架構(gòu)................................................4.2
子系統(tǒng)耦合關(guān)系分析......................................4.3
工業(yè)大數(shù)據(jù)中心方案......................................4.3.1
工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架..................................4.3.2
工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)特點(diǎn)..................................4.4
現(xiàn)場(chǎng)層系統(tǒng)..............................................4.4.1
數(shù)據(jù)采集方案........................................4.4.2
機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)....................................4.4.3
生產(chǎn)測(cè)試管理平臺(tái)....................................4.5
應(yīng)用層系統(tǒng)..............................................4.5.1
智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)方案....................................4.5.2
項(xiàng)目管理系統(tǒng)方案....................................4.5.3
設(shè)備管理系統(tǒng)方案....................................4.5.4
plm 系統(tǒng)方案.........................................4.5.5
能耗管理系統(tǒng)........................................4.5.6
crm 系統(tǒng)方案.........................................4.5.7
gis+bim 構(gòu)建虛擬車間.................................5.系統(tǒng)建設(shè)路線..................................................
5.1
實(shí)施策略................................................5.2
實(shí)施路線（建議）........................................版本信息 日期 作者 版本 備注 2016.10.24 蔣中能 pa1 初版方案 2016.10.25 蔣中能 pa2 修改實(shí)施路線內(nèi)容；在第一章前增加“閱讀說明”
閱讀 說明
1.概述：簡(jiǎn)述背景和本案的基本內(nèi)容；
2.需求分析：主要描述現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況及簡(jiǎn)要分析； 3.企業(yè)信息化現(xiàn)狀：描述企業(yè)現(xiàn)階段的信息化系統(tǒng)及使用情況，作出簡(jiǎn)要分析； 4.智能制造方案：描述總體架構(gòu)；按照三個(gè)層級(jí)（數(shù)據(jù)層、現(xiàn)場(chǎng)層、應(yīng)用層）進(jìn)行系統(tǒng)方案描述； 5.系統(tǒng)建設(shè)路線：闡述天衡電科的智能制造實(shí)施策略，針對(duì)九州實(shí)際情況給出簡(jiǎn)要的實(shí)施路線建議。1.概述
在工業(yè) 4.0、互聯(lián)網(wǎng)+以及大數(shù)據(jù)、機(jī)器人和人工智能等技術(shù)日趨成熟的背景下，智能工廠建設(shè)的可能性逐漸明朗。根據(jù)目前的技術(shù)成熟度，當(dāng)前制造業(yè)轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是建設(shè)數(shù)字化工廠、探索數(shù)字化管理和重構(gòu)優(yōu)化工作流程以滿足數(shù)字化的要求。其主要原因有二：
其一：人工智能方法的成熟度上不能完全被可靠的利用到制造過程中，在當(dāng)前只能通過數(shù)據(jù)感知獲取一些知識(shí)，而判斷的工作依然需要人來完成。因此，希望一步到位的實(shí)現(xiàn)智能工廠還不現(xiàn)實(shí)。但實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的工廠，將所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集和流轉(zhuǎn)全部實(shí)現(xiàn)虛擬化并提供交互功能是完全可以做到的，這種形態(tài)的工廠即數(shù)字化工廠。
其二：數(shù)字化工廠是走向智能化工廠的必經(jīng)道路。目前科學(xué)界普遍的共識(shí)是通過數(shù)據(jù)感知是獲取智能的途徑，因此數(shù)據(jù)是智能工廠最為核心和關(guān)鍵的部分，也是實(shí)現(xiàn)智能的基礎(chǔ)。
而數(shù)字化工廠建設(shè)最為核心的內(nèi)容是數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)。包括了數(shù)據(jù)的采集、傳輸、預(yù)處理、分類、規(guī)約、訪問控制、相干性保證等諸多方面的內(nèi)容；需要?jiǎng)佑脗鞲衅骷夹g(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、軟件技術(shù)、web 技術(shù)等眾多 ict 領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。
數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)是一個(gè)有意義而又有挑戰(zhàn)的工作。
在這一背景下，本案擬對(duì)數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)作一個(gè)方案規(guī)劃。為數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的實(shí)施提供指導(dǎo)和依據(jù)。
本案的主要內(nèi)容包括：
1.數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)介紹：一般意義上的框架性介紹，建立一個(gè)基本的廣泛適應(yīng)性的數(shù)據(jù)平臺(tái)框架，并標(biāo)明其關(guān)鍵技術(shù)。
2.數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用背景：針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用，對(duì)企業(yè)的規(guī)模、業(yè)務(wù)過程、數(shù)據(jù)采集的類型和要求、數(shù)據(jù)量等具體應(yīng)用相關(guān)情況進(jìn)行描述。
3.數(shù)據(jù)平臺(tái)方案規(guī)劃：依據(jù)框架和具體的應(yīng)用背景，具體給出某企業(yè)的數(shù)據(jù)平臺(tái)的方案，指明需要的數(shù)據(jù)類型、數(shù)量以及實(shí)現(xiàn)方法等。
4.軟硬件部署設(shè)計(jì)：對(duì)系統(tǒng)部署實(shí)施階段所需的軟件和硬件環(huán)境做出規(guī)定。
2.需求
分析2.1
倉(cāng)儲(chǔ) 調(diào)研情況 ：1.儲(chǔ)藏類型有三種：器件、半成品（原材料）、成品
2.所有三種類型的產(chǎn)品都存在外購(gòu)和自產(chǎn)。3.入庫(kù)流程為：待驗(yàn)——檢驗(yàn)——入庫(kù)。
其中待驗(yàn)環(huán)節(jié)主要是核對(duì)物料信息（外包裝銘牌）以及抽樣檢查數(shù)量；檢驗(yàn)為全檢。4.出庫(kù)分為領(lǐng)料和銷售出庫(kù)兩種。
5.領(lǐng)料流程為：技術(shù)中心下發(fā)
bom 清單——pmc 部做計(jì)劃單，發(fā)送領(lǐng)料單——庫(kù)管發(fā)料——生產(chǎn)配套區(qū) 6.銷售流程為：營(yíng)銷公司——運(yùn)輸中心——庫(kù)管 7.入庫(kù)數(shù)據(jù)為人工在 erp 軟件中錄入對(duì)應(yīng)號(hào)碼。分析 ：
1.出入庫(kù)數(shù)據(jù)需人工在
erp 軟件中錄入，較繁瑣。2.倉(cāng)庫(kù)堆料為人工，存在擺放不合理以及快速查找響應(yīng)慢等問題。
2.2
生產(chǎn) 調(diào)研情況 ：1.有
11 條產(chǎn)線，每條產(chǎn)線獨(dú)立工作。2.每條產(chǎn)線的生產(chǎn)情況由人工統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)為小黑板展示，在后臺(tái)為人工輸入電腦。
3.華為專線生產(chǎn)線有
mes 系統(tǒng)，并配套掃碼槍。部向生產(chǎn)部門下發(fā)總生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)部門根據(jù)實(shí)際產(chǎn)線情況制定排產(chǎn)計(jì)劃。
部下發(fā)的 bom 清單會(huì)在生產(chǎn)部做一次比對(duì)，如果發(fā)現(xiàn)有問題則反追溯；如果沒問題，則實(shí)施配料。
6.新產(chǎn)線數(shù)據(jù)目前已做到在上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，使用的是設(shè)備配套的軟件，讀取的信息類型較豐富；
舊產(chǎn)線數(shù)據(jù)能否讀取尚不清楚。7.新產(chǎn)線設(shè)備的數(shù)據(jù)傳遞口為
lan 口。分析 ：
系統(tǒng)產(chǎn)生的 bom 清單在修改時(shí)，由于系統(tǒng)間傳遞信息的時(shí)間不對(duì)稱，會(huì)造成生產(chǎn)部門的 bom 清單與最新的 bom 清單不匹配的問題，使配料環(huán)節(jié)產(chǎn)生問題。
2.華為專線的
mes 系統(tǒng)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員反應(yīng)，并不好用，原因有幾點(diǎn)：a)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確，主要原因?yàn)閽叽a槍有時(shí)讀取不到產(chǎn)品信息。
b)mes 系統(tǒng)上線倉(cāng)促，在流程和功能匹配度上存在問題。
2.3
其他 1.提供制造前端的物理量數(shù)據(jù)采集；如各類傳感器數(shù)據(jù)。2.提供制造前端各種設(shè)備（裝備）的狀態(tài)數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等關(guān)心的數(shù)據(jù)采集（針對(duì)現(xiàn)階段沒有的設(shè)備）
3.提供制造前端所需的數(shù)據(jù)錄入和搜集所需的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)人工錄入信息的采集。
4.保證數(shù)據(jù)采集過程中的數(shù)據(jù)傳輸安全。
5.保證設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)后的工作狀態(tài)可靠和信息安全。
6.提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、分析等所需的軟件。
7.提供該數(shù)據(jù)平臺(tái)與其他應(yīng)用系統(tǒng)集成時(shí)所需的軟件接口。
8.數(shù)據(jù)采集前端的類型、數(shù)量能夠在不影響原有數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展。
9.數(shù)據(jù)接口完全開發(fā)，具備自生長(zhǎng)和可擴(kuò)展性。
3.企業(yè)信息化
現(xiàn)狀 分析 現(xiàn)狀：1.具備五個(gè)系統(tǒng)，分別是：erp（金蝶
k3，12.3 版）、oa（大通 2015）、plm（金蝶 13.1 版）、條形碼系統(tǒng)、mes 系統(tǒng)。系統(tǒng)上線于 2007 年，功能：
a)供應(yīng)鏈 b)生產(chǎn)制造（生產(chǎn)計(jì)劃、bom 清單、車間管理）
c)財(cái)務(wù)結(jié)算 d)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（與 plm 系統(tǒng)的 bom 清單同步）
系統(tǒng)上線于 2015 年，功能：
a)審批流 b)財(cái)務(wù)報(bào)銷
c)初步的 bi 分析（財(cái)務(wù)報(bào)表）
d)集成應(yīng)用（物資借用、付款申請(qǐng)、基礎(chǔ)資料）
系統(tǒng)上線于 2014 年，功能：
a)資料電子化（審批流程）
b)資料數(shù)據(jù)化（bom）
c)物料申請(qǐng)（與 erp 系統(tǒng)同步）
d)項(xiàng)目管理（下一步目標(biāo)）
5.條形碼系統(tǒng)上線于
2005 年，功能：a)成品下線、質(zhì)檢、出入庫(kù)、售后 b)物料信息、出入庫(kù)單與 erp 系統(tǒng)同步 系統(tǒng)上線于 2015 年，功能：
a)smt 管理（追溯物料，板卡與批次綁定）
b)dip（插件）追溯 c)組測(cè)包（生產(chǎn)過程管控）
d)庫(kù)存發(fā)貨管理 e)物料信息、出入庫(kù)單、bom 與 erp 系統(tǒng)同步 分析 ：
1.所有系統(tǒng)以
erp 系統(tǒng)為核心，其余系統(tǒng)與 erp 系統(tǒng)進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)交互，由于各系統(tǒng)中有自己獨(dú)立的流程，所以在數(shù)據(jù)共時(shí)性上會(huì)存在數(shù)據(jù)同步的問題。2.每個(gè)系統(tǒng)有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)和自身的數(shù)據(jù)格式，在進(jìn)行系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳遞時(shí)有報(bào)錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)（目前九州內(nèi)部采用各系統(tǒng)中加審批流程來進(jìn)行規(guī)避）。
4.智能
制造 方案 4.1 系統(tǒng) 架構(gòu)工業(yè)人工智能引擎生產(chǎn)計(jì)劃管理平臺(tái)集中采購(gòu)管理平臺(tái)物料管理平臺(tái)生產(chǎn)過程管理平臺(tái)生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺(tái)生產(chǎn)測(cè)試管理平臺(tái)用電側(cè)能耗管理平臺(tái)mes系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)維平臺(tái)……存儲(chǔ)服務(wù) 計(jì)算服務(wù)工業(yè)大數(shù)據(jù)中心工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)電子測(cè)量系統(tǒng)智能裝備 自動(dòng)化設(shè)備 機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用層數(shù)據(jù)層現(xiàn)場(chǎng)層圖 4-1 數(shù)字化制造系統(tǒng)架構(gòu)圖 按照工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建數(shù)字系統(tǒng)的思路，數(shù)字化工廠的總體框架和子系統(tǒng)劃分定義如下圖所示：
圖 4-2 數(shù)字化工廠的總體框架 上圖給出了該車間可能用到的系統(tǒng)模塊。按照功能關(guān)系劃分為三大部分，每一個(gè)部分的功能也稍作了細(xì)化。
子系統(tǒng) 1.1~1.8 都是部署在現(xiàn)場(chǎng)的各種軟硬件系統(tǒng)。
子系統(tǒng) 2.1 是大數(shù)據(jù)平臺(tái)。
子系統(tǒng) 3.1~3.7 是應(yīng)用軟件系統(tǒng)。
需要指出：1.1~1.8 之外，還可以擴(kuò)展其他的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，只要其數(shù)據(jù)接口和通信協(xié)議與大數(shù)據(jù)平臺(tái)的要求相符即可；3.1~3.7 之外，還可以擴(kuò)展其他應(yīng)用管理系統(tǒng)，包括 erp、oa 等相關(guān)功能都可以在這一層實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。
4.2
子系統(tǒng) 耦合關(guān)系分析 表 4-1 子系統(tǒng)耦合關(guān)系表從耦合關(guān)系可以看出，前端系統(tǒng)（1.x）各個(gè)部分之間耦合很小，應(yīng)用系統(tǒng)（3.x）各個(gè)部分之間的耦合也很小。所有的耦合關(guān)系都集中在大數(shù)據(jù)平臺(tái)，因此大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)是最為關(guān)鍵的步驟。
4.3
工業(yè) 大數(shù)據(jù)中心 方案 4.3.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái) 框架 4.數(shù)據(jù)中心各類數(shù)據(jù)庫(kù)（關(guān)系、非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器計(jì)算服務(wù)器3.數(shù)據(jù)網(wǎng)1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻 …… …… 企業(yè)網(wǎng)其他應(yīng)用系統(tǒng)（mes、erp、crm、pdm、plm等）圖 4-3 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)一般性框架 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)分為三部分：1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集器、嵌入式軟硬件、已經(jīng)必要的數(shù)據(jù)調(diào)理設(shè)備等。
實(shí)現(xiàn)前端的各種數(shù)據(jù)提取，并進(jìn)行傳輸編碼、協(xié)議封裝等預(yù)處理工作。
2.工業(yè)防火墻：實(shí)現(xiàn)前端設(shè)備與數(shù)據(jù)網(wǎng)中其他設(shè)備之間的隔離，以保護(hù)設(shè)備本身工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，不受威脅。
plc、rtu 等設(shè)備在過去一般是不接入網(wǎng)絡(luò)的，自然也不需要安全防護(hù)，但在數(shù)字化工廠建設(shè)的大背景下，設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)是不可回避的問題，因此安全隔離自然也成為必須要考慮的要素。3.數(shù)據(jù)網(wǎng)：指工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳輸協(xié)議，常見的有
rs485、modbus 等總線形式，大多數(shù)采用通用的協(xié)議控制器連接即可，技術(shù)很成熟，不再贅述。4.數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心的主要任務(wù)是:1）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)
2）數(shù)據(jù)計(jì)算 3）數(shù)據(jù)請(qǐng)求服務(wù)響應(yīng)。在數(shù)字化工廠建設(shè)的背景下，要求各個(gè)業(yè)務(wù)端的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)、實(shí)時(shí)交叉分析，對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系和時(shí)間關(guān)系的正確性提出了嚴(yán)格的要求，只有用大數(shù)據(jù)技術(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整體統(tǒng)籌才能解決這個(gè)問題。同時(shí)，鑒于數(shù)字化工廠網(wǎng)智能工廠進(jìn)化的過程中，需要不斷的增加各種數(shù)據(jù)，添加系統(tǒng)功能等，這要求數(shù)據(jù)平臺(tái)具有可擴(kuò)展性，或者稱之為自生長(zhǎng)性。因此，本案采用大數(shù)據(jù)架構(gòu)來搭建數(shù)據(jù)中心，可以保證系統(tǒng)良好的開放性，為未來擴(kuò)展做好準(zhǔn)備。4.3.2
工業(yè) 大數(shù)據(jù)平臺(tái) 特點(diǎn) 該數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)的主要特點(diǎn)有：1.采用大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)，保證系統(tǒng)的開放性。
如此一來，其他的數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)都可以隨時(shí)方便的接入到該平臺(tái)上。同時(shí)，也可以保證整個(gè)系統(tǒng)的功能可擴(kuò)展性。因此，這是一個(gè)可生長(zhǎng)的平臺(tái)。2.引入工業(yè)防火墻。
在保證數(shù)據(jù)采集全面的情況下，兼顧設(shè)備運(yùn)行的安全性。制造型企業(yè)設(shè)備運(yùn)行可靠性一旦受到威脅，其后果和損失十分巨大，因此必須仔細(xì)考慮前端的信息安全防護(hù)。3.采用分布式計(jì)算架構(gòu)。
有兩層含義：1）采集前端部署計(jì)算資源，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集所需的信號(hào)處理、協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)預(yù)處理或必要的實(shí)時(shí)處理進(jìn)行直接計(jì)算，將結(jié)果直接反饋給數(shù)據(jù)中心；2）數(shù)據(jù)中心中，采用虛擬化的方法，實(shí)現(xiàn)并行的分布式計(jì)算，提高系統(tǒng)運(yùn)行和計(jì)算效率。4.平臺(tái)軟件采用
soa 架構(gòu)。以服務(wù)為中心，將數(shù)據(jù)與應(yīng)用軟件剝離開，在軟件功能增加、修改的時(shí)候不影響數(shù)據(jù)；使系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性大大增強(qiáng)。4.4
現(xiàn)場(chǎng)層系統(tǒng) 4.4.1 數(shù)據(jù) 采集方案 4.4.1.1 生產(chǎn) 數(shù)據(jù)采集 生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括但不限于：1)產(chǎn)品型號(hào) 2)產(chǎn)品批次號(hào) 3)產(chǎn)品原料來源 4)產(chǎn)品數(shù)量 5)產(chǎn)品質(zhì)檢結(jié)論 6)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間戳 數(shù)字化工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集來源于四種：
1)設(shè)備自讀取：具備通信接口的設(shè)備有自帶軟件將產(chǎn)品生產(chǎn)信息導(dǎo)出，該數(shù)據(jù)的格式存在不確定性，可能需要規(guī)約之后放入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。
2)傳感器采集：在生產(chǎn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)加裝傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這種方式應(yīng)科學(xué)規(guī)劃傳感器的部署，否則可能會(huì)造成數(shù)據(jù)記錄遺漏或錯(cuò)誤。
3)電子計(jì)數(shù)設(shè)備：例如掃碼槍等，其原理與(2)類似。
4)其他系統(tǒng)導(dǎo)入：通過開放的數(shù)據(jù)接口，從其他系統(tǒng)導(dǎo)入或?qū)С觥?/p>
4.4.1.2
設(shè)備 數(shù)據(jù)采集 設(shè)備數(shù)據(jù)包括但不限于：1)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)：來源于設(shè)備本身，以時(shí)間戳來標(biāo)示 2)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)：異常信息記錄 3)設(shè)備檔案數(shù)據(jù)：設(shè)備 pdm 系統(tǒng) 4)設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)：設(shè)備保養(yǎng)、維修數(shù)據(jù)記錄 4.4.1.3 環(huán)境 數(shù)據(jù)采集 環(huán)境數(shù)據(jù)的采集有三種：
1.無線
傳感模塊無線傳感模塊集成了大量傳感器，如：煙霧傳感器、灰塵傳感器、濕度
傳感器、溫度傳感器、熱釋電傳感器、光線傳感器、氣體傳感器等。其通信方式采用 wifi、zigbee、mqtt 等，根據(jù)需要也可采用有線以太網(wǎng)通信的方式。
模塊由嵌入式處理器控制，尺寸小巧，架設(shè)方便。在接入網(wǎng)絡(luò)后直接將現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集上傳至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景不限于安防、環(huán)境監(jiān)控、工廠虛擬再現(xiàn)等。
圖 4-4 無線傳感器模塊 2.生物 識(shí)別
生物識(shí)別技術(shù)，常見的是指紋、虹膜、臉相等一系列生物特征提取和識(shí)別方法。本案中，采用人體手掌靜脈識(shí)別技術(shù)作為身份識(shí)別和授權(quán)依據(jù)，具有更高的安全性。
該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
1)活體識(shí)別：掌靜脈圖像只有活體才有，非活體是得不到掌靜脈特征的；因此無法偽造。
2)無損傷：采用非接觸式被動(dòng)方法獲取生物內(nèi)部特征，對(duì)生物體無任何損害。
3)安全級(jí)別高：由于無法偽造，且提取的是生物體的內(nèi)部特征，其總體安全級(jí)別是目前所有生物識(shí)別技術(shù)中安全級(jí)別最高的一種。
生物識(shí)別技術(shù)可用于車間出入人員管理，設(shè)備使用授權(quán)等，其授權(quán)記錄也被納入大數(shù)據(jù)平臺(tái)中。
3.室內(nèi)
定位position 室內(nèi)定位系統(tǒng)采用超寬帶技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員動(dòng)行動(dòng)軌跡進(jìn)行記錄。其接入點(diǎn)可達(dá)上萬個(gè)，選用多維定位模式，定位精度達(dá)到厘米級(jí)并提供開放的軟件接口。
在車間安防應(yīng)用中，其采集的數(shù)據(jù)可用軌跡回溯、互監(jiān)放單，多樣報(bào)警等。在保密性較高的場(chǎng)合尤為適用。
4.4.1.4
數(shù)據(jù) 服務(wù) ? 數(shù)據(jù)庫(kù)制造現(xiàn)場(chǎng)屬離散制造，其數(shù)據(jù)基數(shù)適中，可采用 orale 或 mssql 數(shù)據(jù)庫(kù)
作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。mssql 可搭建于 windows server 操作系統(tǒng)上，便于后期維護(hù)管理。
數(shù)據(jù)庫(kù)采用主備架構(gòu)，該架構(gòu)可提供了一個(gè)高效、全面的災(zāi)難恢復(fù)和高可用性解決方案。自動(dòng)故障切換和易于管理的轉(zhuǎn)換功能允許主數(shù)據(jù)庫(kù)和備用數(shù)據(jù)庫(kù)之間的快速角色轉(zhuǎn)換，從而使主數(shù)據(jù)庫(kù)因計(jì)劃中和計(jì)劃外的中斷所導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間減到最少。主備數(shù)據(jù)庫(kù)可在兩臺(tái)服務(wù)器上分別布置，見下圖：
圖 4-5 oracle data guard 系統(tǒng) ? 工業(yè) 防火墻
在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)智能設(shè)備的安全防護(hù)是必不可少的，在通信技術(shù)高速發(fā)展，設(shè)備智能化不斷提高的同時(shí)，也帶來了安全隱患。
尤其是在自動(dòng)化程度較高的制造現(xiàn)場(chǎng)，如果設(shè)備受到惡意代碼的攻擊，其帶來的損失將不堪設(shè)想。所以，在設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)接口之間架設(shè)工業(yè)防火墻是十分必要的。
工業(yè)防火墻的目的是提供一套可控、可靠、可管理的工控網(wǎng)絡(luò)縱深安全防御體系。工控防火墻可信網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的功能包括：檢測(cè)流經(jīng)的異常數(shù)據(jù)，收集、管理黑白名單、智能學(xué)習(xí)、漏洞挖掘和制定相應(yīng)安全策略。結(jié)合監(jiān)控、審計(jì)模塊，有效組織惡意攻擊的滲透，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作站的“白環(huán)境”。
圖 4-6 工業(yè)控制系統(tǒng)安全保障體系 4.4.2 機(jī)器 視覺檢測(cè)系統(tǒng) 4.4.2.1 總體 架構(gòu) 完整的視覺檢測(cè)系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：現(xiàn)場(chǎng)工作站、視覺算法層以及數(shù)據(jù)中心。
首先是現(xiàn)場(chǎng)工作站，它是視覺檢測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是整個(gè)軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)工作站主要由一些光學(xué)設(shè)備及自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)成。光學(xué)系統(tǒng)一般包括工業(yè)相機(jī)、光源、棱鏡等。工業(yè)相機(jī)一般采用觸發(fā)式，由檢測(cè)平臺(tái)發(fā)出的信號(hào)觸發(fā)拍照。自動(dòng)化設(shè)備主要負(fù)責(zé)傳送帶運(yùn)行和篩選環(huán)境，這部分可以根據(jù)實(shí)際情況簡(jiǎn)化。光學(xué)系統(tǒng)的選型和布置是和待測(cè)件密切相關(guān)的，應(yīng)根據(jù)待測(cè)件的狀態(tài)選擇合適的光學(xué)配置，這樣就可以減少軟件系統(tǒng)在處理過程中的壓力，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
高性能電腦則是視覺算法的載體，它將負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)相機(jī)通信，獲取圖片，并執(zhí)行檢測(cè)。除此之外，它還負(fù)責(zé)將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制器，并如對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，則可能需要高性能的處理器及 gpu。視覺檢測(cè)系統(tǒng)總體方案見下圖：
圖 4-7 視覺檢測(cè)系統(tǒng)總體方案 4.4.2.2 工作 流程 當(dāng)物料經(jīng)過相機(jī)時(shí)，傳感器將觸發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)通知相機(jī)進(jìn)行拍照。視覺軟件的數(shù)據(jù)接收線程將通過千兆以太網(wǎng)或 usb 從相機(jī)中異步獲取圖片數(shù)據(jù)。在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，相機(jī)應(yīng)根據(jù)需要慎重選擇。圖片的分辨率、清晰度、物體在圖中的大小、圖像曝光度及圖像的顏色通道等都應(yīng)該被綜合考慮，拍攝的照片應(yīng)盡可能的減少圖像算法的預(yù)處理工作量，以保證對(duì)運(yùn)行時(shí)間的優(yōu)化集中在軟件層面，下圖為 led 視覺檢測(cè)流程示意：
圖 4-8 led 視覺檢測(cè)軟件流程圖 軟件將在現(xiàn)場(chǎng)終端上實(shí)現(xiàn)。在收到圖片信息后，接收線程準(zhǔn)備異步讀取下一張圖片，并等待殘次檢測(cè)完畢。同時(shí)，缺陷檢測(cè)線程池內(nèi)的線程將被激活，開始對(duì)圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，圖形算法的主體將在此過程中完成。
線程池采用等待句柄保持同步，即當(dāng)某一線程執(zhí)行完畢后將結(jié)果放入傳輸隊(duì)列，隨即被掛起，等待其他所有線程進(jìn)入終止態(tài)。當(dāng)所有檢測(cè)線程進(jìn)入終止態(tài)后，數(shù)據(jù)處理線程被激活，同時(shí)觸發(fā)下一次圖像采集。
數(shù)據(jù)處理線程將在第一時(shí)間判斷是否存在瑕疵，根據(jù)瑕疵優(yōu)先級(jí)向 plc 發(fā)出對(duì)應(yīng) ng 信號(hào)，數(shù)據(jù)同時(shí)被送往其他線程。這些數(shù)據(jù)包括每項(xiàng)檢測(cè)的基本參數(shù)指標(biāo)、瑕疵品的細(xì)節(jié)參數(shù)、時(shí)間戳以及產(chǎn)品批次等信息。這些數(shù)據(jù)將存放在大數(shù)據(jù)中心，供其他系統(tǒng)調(diào)用，向企業(yè)管理者和工藝人員提供產(chǎn)線狀態(tài)報(bào)告。
4.4.2.3
數(shù)據(jù) 集成 圖 4-9 視覺系統(tǒng)在企業(yè)生態(tài)圈示意圖 機(jī)器視覺核心是視覺算法，而經(jīng)過的復(fù)雜算法產(chǎn)出的珍貴數(shù)據(jù)應(yīng)該被充分的利用起來。將檢測(cè)結(jié)果發(fā)給自動(dòng)化設(shè)備完成視覺篩選是視覺系統(tǒng)的主要職責(zé)，但是這樣并沒有對(duì)產(chǎn)品出現(xiàn)殘次的根源進(jìn)行進(jìn)一步的挖掘。所以視覺算法產(chǎn)出的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被放入企業(yè)數(shù)據(jù)中心，從中提取有用數(shù)據(jù)。例如，對(duì)于每件檢測(cè)到的殘次品，它的批次、產(chǎn)品制造工藝、原料供應(yīng)商、缺陷類型、缺陷程度、生產(chǎn)人員等信息都將在數(shù)據(jù)中心中體現(xiàn)。其中視覺系統(tǒng)提供與缺陷相關(guān)的參數(shù)，這便和企業(yè)原有的產(chǎn)品管理、供應(yīng)商管理、客戶管理、制造執(zhí)行等系統(tǒng)互聯(lián)起來。通過分布式計(jì)算從中發(fā)掘出有用的信息，從而進(jìn)一步提升產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。
4.4.2.4
實(shí)際 應(yīng)用 激光 io 觸發(fā)的方式通常要求機(jī)械臂在抓取待測(cè)件前待測(cè)件的姿態(tài)保持固定。因?yàn)橄到y(tǒng)中不存在反饋，機(jī)械臂只知道有待測(cè)件進(jìn)入測(cè)試區(qū)域，并不知道待測(cè)件的姿態(tài)，這就要求在傳送帶末端設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)是的 io 觸發(fā)時(shí)被測(cè)件處于特定姿態(tài)，讓機(jī)械臂進(jìn)行準(zhǔn)確的抓取和放置。圖 4-10 待測(cè)物體識(shí)別 圖 4-11 抓取位置獲取 引入機(jī)器視覺系統(tǒng)可以很好的解決這個(gè)問題。機(jī)器人和工業(yè)相機(jī)的結(jié)合使整套系統(tǒng)形成了一個(gè)閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)。無論待測(cè)件以什么姿態(tài)進(jìn)入，工業(yè)相機(jī)和機(jī)械臂都可形成一條的反饋回路，實(shí)時(shí)追蹤被測(cè)件的位置和姿態(tài)，從特定的位置抓起被測(cè)件并插入測(cè)試槽中。即使有多個(gè)被測(cè)件進(jìn)入，視覺系統(tǒng)也能從容應(yīng)對(duì)。如有雜物進(jìn)入識(shí)別區(qū)，還可將其識(shí)別觸發(fā)報(bào)警，避免可能帶來的損失。
針對(duì)本案，測(cè)試平臺(tái)可采用固定式相機(jī)搭配線性光源的結(jié)構(gòu)，易于安裝和配置。視覺系統(tǒng)同樣采用千兆以太網(wǎng)通信，其數(shù)據(jù)吞吐量大，不但可以與機(jī)械臂協(xié)同工作，還可以將出現(xiàn)的異?；驕y(cè)試不過的圖像信息經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送至云端數(shù)據(jù)中心。
視覺機(jī)器人系統(tǒng)可以充分發(fā)揮信息自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)與大數(shù)據(jù)平臺(tái)和 mes系統(tǒng)對(duì)接，為技術(shù)人員提供完備的數(shù)據(jù)流，從而形成更加系統(tǒng)的測(cè)試體系。
4.4.3
生產(chǎn) 測(cè)試 管理平臺(tái) 4.4.3.1 總體 框架 圖 4-12 測(cè)試互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu) 從圖中可以看到，每個(gè)測(cè)試臺(tái)被當(dāng)做一個(gè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)終端，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，構(gòu)成測(cè)試互聯(lián)網(wǎng)。測(cè)試臺(tái)之間通過通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，而每一個(gè)測(cè)試臺(tái)內(nèi)部則采用 visa（virtual instrument software architecture）協(xié)議實(shí)現(xiàn)控制指
令和數(shù)據(jù)交互，而支持的主要總線形式包括 rs232、rs485、usb、gpib、tcp/ip等。
系統(tǒng)的功能邏輯關(guān)系見下圖：
測(cè)試臺(tái)1測(cè)試上位機(jī)及自動(dòng)測(cè)試軟件visa測(cè)試儀器溫箱其他測(cè)試設(shè)備測(cè)試臺(tái)2測(cè)試上位機(jī)及自動(dòng)測(cè)試軟件visa測(cè)試儀器溫箱其他測(cè)試設(shè)備測(cè)試臺(tái)n測(cè)試上位機(jī)及自動(dòng)測(cè)試軟件visa測(cè)試儀器溫箱其他測(cè)試設(shè)備… … 交換機(jī)安全隔離數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)平臺(tái) 測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù) 其他數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器圖 4-13 測(cè)試互聯(lián)網(wǎng)功能邏輯框圖 4.4.3.2平臺(tái) 功能 在數(shù)字化工廠的測(cè)試管理平臺(tái)不能單純的當(dāng)做一個(gè)個(gè)獨(dú)立工作的測(cè)試臺(tái)來考慮，另外，測(cè)試管理平臺(tái)的軟件功能也不再只是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的自動(dòng)化測(cè)試和數(shù)據(jù)采集，而是應(yīng)當(dāng)把被測(cè)產(chǎn)品的信息、測(cè)試工具管理、測(cè)試數(shù)據(jù)管理、測(cè)試任務(wù)管理等功能進(jìn)行融合，滿足測(cè)試工作在數(shù)字化工廠運(yùn)作方式中的要求。
本案的測(cè)試管理平臺(tái)軟件的主要功能有：
1.測(cè)試任務(wù)管理功能：根據(jù)生產(chǎn)的需要，對(duì)指定型號(hào)的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試任務(wù)定義和下發(fā)，并跟蹤測(cè)試過程，檢查測(cè)試任務(wù)進(jìn)展的狀態(tài)。
2.被測(cè)產(chǎn)品信息管理：將被測(cè)產(chǎn)品與測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，便于未來對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)與產(chǎn)品之間的交叉分析。
如果企業(yè)已有 pdm 系統(tǒng)，則可以與之對(duì)接，直接使用其提供的產(chǎn)品信息。3.測(cè)試軟件工具集成化管理：該軟件平臺(tái)提供一個(gè)綜合的集成圖形界面，將測(cè)試過程中需要使用的各種測(cè)試工具都“包”在該界面中，類似于一
個(gè)軟件容器，用戶可以通過該用戶界面對(duì)測(cè)試工具進(jìn)行訪問，避免測(cè)試工具的碎片化，易于管理。且測(cè)試工具的添加和刪除可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行增減。4.測(cè)試設(shè)備狀態(tài)管理：產(chǎn)線中的測(cè)試設(shè)備由于使用頻率高，維護(hù)頻率也遠(yuǎn)高于研發(fā)使用場(chǎng)景。
該軟件同時(shí)提供測(cè)試設(shè)備的健康狀態(tài)管理，以協(xié)助用戶對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行維修、校準(zhǔn)等維護(hù)。5.測(cè)試數(shù)據(jù)管理：該軟件以大數(shù)據(jù)架構(gòu)的工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)作為數(shù)據(jù)管理支撐，為用戶提供數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、導(dǎo)出、計(jì)算等功能。
6.測(cè)試數(shù)據(jù)分析功能：為用戶提供數(shù)據(jù)的常見統(tǒng)計(jì)、交叉、可視化等處理軟件工具。
7.自動(dòng)報(bào)表功能：自動(dòng)生成用戶需要的測(cè)試報(bào)告，并自動(dòng)存入數(shù)據(jù)平臺(tái)中，便于未來查閱和追溯。
測(cè)試數(shù)據(jù)管理平臺(tái)軟件界面截圖如下：圖 4-14 測(cè)試數(shù)據(jù)管理平臺(tái)軟件截圖 4.4.3.3平臺(tái) 特點(diǎn) 1.是一個(gè)完全按照數(shù)字化工廠需求設(shè)計(jì)的基于互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的測(cè)試平臺(tái)。
2.采用
visa 架構(gòu)設(shè)計(jì)測(cè)試工具軟件，對(duì)儀器設(shè)備的型號(hào)有廣泛的支持性。3.采用分布式部署架構(gòu)，特別適合生產(chǎn)測(cè)試場(chǎng)景。
4.集成化的測(cè)試工具和數(shù)據(jù)管理客戶端軟件，將生產(chǎn)測(cè)試過程中的各種過程數(shù)據(jù)采集工具都進(jìn)行了整合，避免了工具的碎片化。
5.以大數(shù)據(jù)架構(gòu)的數(shù)據(jù)平臺(tái)支撐測(cè)試數(shù)據(jù)的后處理，可以很方便的與工廠的數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接和融合。
6.系統(tǒng)架構(gòu)為開放式。
可以不影響原有系統(tǒng)工作的情況下自由的增加測(cè)試臺(tái)或測(cè)試軟件工具。7.是一個(gè)以測(cè)試數(shù)據(jù)為核心設(shè)計(jì)的測(cè)試管理平臺(tái)。
一開始的時(shí)候就是為測(cè)試數(shù)據(jù)的采集和利用設(shè)計(jì)的，數(shù)據(jù)的后處理功能和可擴(kuò)展性好。8.儀器驅(qū)動(dòng)層為開放式設(shè)計(jì)。
可以很方便的添加新的儀器型號(hào)，或利用原有的儀器設(shè)備，而不需要對(duì)測(cè)試流程管理軟件進(jìn)行修改。軟件架構(gòu)。
4.4.3.4
操作 自動(dòng)化 方案 操作自動(dòng)化的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)將待測(cè)件從傳送帶入口到測(cè)試平臺(tái)再到傳送帶出口的過程。整個(gè)過程無需人工干預(yù)，結(jié)合自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)無人測(cè)試。圖 4-15 自動(dòng)測(cè)試流程圖 當(dāng)被測(cè)件加工完畢后，從傳送帶上被分配到測(cè)試子系統(tǒng)，在進(jìn)入測(cè)試系統(tǒng)范圍后通過激光或機(jī)器視覺發(fā)出一個(gè)就位信號(hào)。這時(shí)機(jī)械臂開始動(dòng)作，將待測(cè)件抓起，準(zhǔn)確放置到指定地點(diǎn)，測(cè)試過程啟動(dòng)。測(cè)試完成后將返回測(cè)試結(jié)果，如果不通過則機(jī)械臂將其分配到殘次品流水線，合格則分配到良品流水線。在這期間產(chǎn)生的所有流程數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)都將被記錄。
圖 4-16 自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖 采用工業(yè)機(jī)器人作為生產(chǎn)與自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)間的橋梁，不僅可以提高效率，還為今后進(jìn)一步升級(jí)改造打下了基礎(chǔ)，其帶來的優(yōu)勢(shì)主要有：
1)快速、準(zhǔn)確、高效； 2)便于集成，提供以太網(wǎng)口，可與大數(shù)據(jù)平臺(tái)及 mes 系統(tǒng)高效融合； 3)安裝角度自定； 4)編程門檻低，靈活度高，可根據(jù)具體需求進(jìn)行二次開發(fā)； 5)可搭配機(jī)器視覺等子系統(tǒng)，持續(xù)升級(jí)。
工業(yè)領(lǐng)域中使用的四軸、六軸的小型機(jī)器人已具有很高的靈活性和快速性，同時(shí)兼顧了準(zhǔn)確性，其重復(fù)定位精度通常可達(dá)±0.02mm，可滿足九州公司中對(duì)測(cè)試件抓取、放置，甚至接插的需求。
小型機(jī)器人的負(fù)載通常在 3kg 至 10kg，可根據(jù)待測(cè)件類型進(jìn)行考慮，如成品測(cè)試通常比板測(cè)要求負(fù)載量更大。末端的抓取結(jié)構(gòu)可根據(jù)被測(cè)件選用機(jī)器爪或真空氣泵，在對(duì)空氣氣體潔凈度需求較高的場(chǎng)合，通常選用前者，當(dāng)然也可以選用實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的機(jī)械臂。
4.4.3.5
測(cè)試 自動(dòng)化方案 測(cè)試臺(tái)的自動(dòng)化主要通過兩個(gè)渠道來實(shí)現(xiàn)：1.通過矩陣開關(guān)和適配器實(shí)現(xiàn)被測(cè)件和測(cè)試設(shè)備之間連線關(guān)系的自動(dòng)化切換。
2.通過軟件控制被測(cè)件、矩陣開關(guān)、適配器和測(cè)試儀器實(shí)現(xiàn)測(cè)試流程，完成自動(dòng)化的測(cè)試和數(shù)據(jù)采集，并通過數(shù)據(jù)通信接口將測(cè)試數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心。
測(cè)試臺(tái)的系統(tǒng)邏輯構(gòu)成框圖如下：圖 4-17 測(cè)試臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成邏輯框圖 測(cè)試平臺(tái)為面向各種不同型號(hào)的被測(cè)件，需要充分考慮被測(cè)信號(hào)與測(cè)試儀表的連接和路由問題。通常采取通用開關(guān)矩陣解決測(cè)試信號(hào)與儀表的路由問題、采取專用適配器解決被測(cè)件信號(hào)與通用開關(guān)矩陣連接問題。示意圖如下：
圖 4-18 通用開關(guān)矩陣及適配網(wǎng)絡(luò)路由方式示意圖 開關(guān)矩陣采用 mxn 的網(wǎng)絡(luò)形式，可以將開關(guān)矩陣兩側(cè)的任意兩個(gè)端口或多個(gè)端口進(jìn)行路由和導(dǎo)通。為控制矩陣規(guī)模和可靠性考慮，將測(cè)試信號(hào)按頻率的高低進(jìn)行劃分，高頻信號(hào)配備高頻開關(guān)矩陣網(wǎng)絡(luò)，低頻信號(hào)配備低頻開關(guān)矩陣網(wǎng)絡(luò)。開關(guān)一般由 ttl 電平進(jìn)行控制，而 ttl 電平的產(chǎn)生由控制電路板構(gòu)成?？刂齐娐钒宓妮斎虢涌谑?rs232、gpib、usb 或 tcp/ip 等常見的 visa 協(xié)議，其輸出口是gpio，可以配置為需要的 ttl 電平輸出。
專用適配器作為被測(cè)件與通用開關(guān)矩陣的接口轉(zhuǎn)換匹配模塊，可以將不同被測(cè)件的借口類型轉(zhuǎn)換為高頻、低頻信號(hào)連接端口集合，與通用開關(guān)矩陣相連。因此，針對(duì)不同型號(hào)的被測(cè)件，需要專門設(shè)計(jì)專用適配網(wǎng)絡(luò)，以匹配不同信號(hào)被測(cè)件的不同接口形式和數(shù)目的要求。專用適配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)示意如下：
圖 4-19 接插線適配器設(shè)計(jì)示意圖 航空電子設(shè)備模塊的接口類型和數(shù)量較多，更換被測(cè)模塊時(shí)相關(guān)的連線操作較為繁瑣和浪費(fèi)時(shí)間。適配器的接口設(shè)計(jì)和特定模塊的接頭類型、位置、數(shù)量相對(duì)應(yīng)的相匹配，將模塊的所有接頭集成在適配器上，通過操作適配器，一次性完成對(duì)整個(gè)模塊的接插線操作。通過適配器內(nèi)部的轉(zhuǎn)換，可以將各個(gè)信號(hào)經(jīng)由相對(duì)比較統(tǒng)一的接線簇與通用開關(guān)矩陣相連。同時(shí)，可以將各模塊測(cè)試所需的一些外部配件，如衰減器、功分器、合路器、濾波器等集成在專用適配盒內(nèi)，最大程度避免接線難度。
4.5
應(yīng)用層 系統(tǒng) 4.5.1 智能倉(cāng)儲(chǔ) 系統(tǒng) 方案4.5.1.1
倉(cāng)儲(chǔ) 管理 倉(cāng)庫(kù)管理的目標(biāo)如下：1.系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存信息能夠?qū)崟r(shí)地、準(zhǔn)確地共享,方便各部門、科室、人員的查詢和使用。
2.實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)對(duì)物料的信息化管理,將區(qū)位化和等精細(xì)化管理思想運(yùn)用于系統(tǒng)中，相關(guān)人員通過對(duì)系統(tǒng)的查詢，均能夠得到所需查詢物料準(zhǔn)確的數(shù)量信息和精確的位置信息。
3.系統(tǒng)的庫(kù)存信息可以實(shí)時(shí)反饋給數(shù)據(jù)流上游的采購(gòu)部門、財(cái)務(wù)部門等,具體信息由系統(tǒng)按規(guī)范格式自動(dòng)生成，從而減少相關(guān)人員對(duì)物料信息的人工輸入，大大降低由人工二次輸入引起的錯(cuò)誤。
4.系統(tǒng)能夠保證信息的安全性，區(qū)分各類人員對(duì)系統(tǒng)的使用范圍和操作權(quán)限，權(quán)責(zé)明晰。
倉(cāng)庫(kù)管理可分為 5 個(gè)主要功能模塊：出入庫(kù)管理、庫(kù)存管理、盤存管理、庫(kù)存預(yù)警管理。? 出入庫(kù)管理 主要分為出庫(kù)管理和入庫(kù)管理兩個(gè)部分。入庫(kù)管理又可以分為入庫(kù)和入庫(kù)記錄查詢。入庫(kù)是指對(duì)庫(kù)存進(jìn)行一次增加操作，入庫(kù)記錄查詢指的是對(duì)歷史的入庫(kù)操作信息進(jìn)行查詢。出庫(kù)管理與入庫(kù)管理類似，也包括出庫(kù)和出庫(kù)記錄查詢。
圖 4-20 出入庫(kù)管理用例圖 ? 庫(kù)存 管理 庫(kù)存管理模塊主要是對(duì)倉(cāng)庫(kù)信息、物料信息的維護(hù),以及庫(kù)存信息的展示。倉(cāng)庫(kù)信息、物料信息的維護(hù)主要包括倉(cāng)庫(kù)信息和物料信息的添加、刪除、修改等功能。庫(kù)存信息的展示包括當(dāng)前庫(kù)存狀態(tài)以及庫(kù)存查詢統(tǒng)計(jì)和各種報(bào)表生成。其中當(dāng)前庫(kù)存狀態(tài)能提供即時(shí)庫(kù)存；信息查詢要提供對(duì)各類信息的綜合查詢功能，主要包括倉(cāng)庫(kù)基本信息查詢，物料基本信息查詢，庫(kù)存信息查詢以及出入庫(kù)記錄查詢。
圖 4-21 庫(kù)存管理用例圖 其中信息查詢又包括倉(cāng)庫(kù)基本信息查詢，貨物基本信息查詢，庫(kù)存
信息查詢以及出入庫(kù)記錄查詢。
圖 4-22 庫(kù)存信息查詢用例圖 ? 盤存管理：
：
庫(kù)存盤點(diǎn)是庫(kù)存管理的日常工作。該模塊主要分為庫(kù)存盤點(diǎn)和物料報(bào)損兩部分，其中庫(kù)存盤點(diǎn)又包括凍結(jié)盤點(diǎn)和循環(huán)盤點(diǎn)兩種。庫(kù)存盤點(diǎn)提供年終、月終結(jié)算處理；支持按數(shù)量、單價(jià)、金額的明細(xì)核算及統(tǒng)計(jì)分析；完成物料收發(fā)存的成本核算，能夠正確及時(shí)的核算出材料成本；提供暫估入出庫(kù)成本計(jì)算、差異核算、出庫(kù)差異分?jǐn)偂{證生成等業(yè)務(wù)處理；提供業(yè)務(wù)和財(cái)務(wù)的對(duì)帳功能能與業(yè)務(wù)及財(cái)務(wù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)集成，保證業(yè)務(wù)財(cái)務(wù)信息的一致。
圖 4-23 盤存管理用例圖 ? 庫(kù)存 預(yù)警管理：
適量的庫(kù)存是保證生產(chǎn)不間斷進(jìn)行的重要保證,隨著生產(chǎn)過程的持續(xù)進(jìn)行,物料不斷的被消耗。由于物料的采購(gòu)?fù)ǔＲ艿焦┓缴a(chǎn)周期、貨運(yùn)周期等諸多因素的影響,因此從采購(gòu)指令下達(dá)到物料進(jìn)入庫(kù)房之間存在著一個(gè)提前期。所以,物料補(bǔ)充指令的下達(dá)應(yīng)該在提前期之前做出。因此,為了確保在最合適的時(shí)間發(fā)出物料補(bǔ)充指令,從而保證供應(yīng)安全,必須對(duì)庫(kù)存進(jìn)行監(jiān)測(cè)。另一方面,如果有庫(kù)存過量,會(huì)造成資金的極大占用和浪費(fèi),因此在庫(kù)存管理過程中,一方面要預(yù)防缺貨的發(fā)生,另一方面還要防止出現(xiàn)庫(kù)存積壓狀態(tài)。
圖 4-24 庫(kù)存預(yù)警管理用例圖 關(guān)于庫(kù)存的控制有多種方法,其中定期訂貨法需要對(duì)庫(kù)存進(jìn)行固定周期的監(jiān)測(cè),由于這種檢測(cè)方法的固有周期性,其監(jiān)測(cè)結(jié)果經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)尚未到達(dá)臨界訂貨點(diǎn)即進(jìn)行補(bǔ)充的狀況；mrp 對(duì)庫(kù)存的控制則是基于對(duì)物料需求進(jìn)行統(tǒng)籌、有效的科學(xué)分析基礎(chǔ)之上的；jit 則是在庫(kù)存管理高度有效運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下追求零庫(kù)存控制策略。
4.5.1.2
備料 輔助 傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)具有空間利用率低、靈活性差、差錯(cuò)率高、擴(kuò)展性能差、聯(lián)動(dòng)性差等缺點(diǎn)。在數(shù)字化倉(cāng)庫(kù)建設(shè)中，備料輔助系統(tǒng)（可看做是倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)）的作用是快速存放和取用所需的器件或產(chǎn)品。其結(jié)構(gòu)如下圖：
備料輔助系統(tǒng)自動(dòng)化高架庫(kù) 自動(dòng)化輸送 自動(dòng)物料追蹤 人機(jī)交互 倉(cāng)儲(chǔ)綜合管理端拾器具存儲(chǔ) 端拾器具輸送 端拾器具追蹤 人員操作指示倉(cāng)庫(kù)管理相關(guān)內(nèi)容圖 4-25 備料輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ? 自動(dòng)化高架庫(kù)：用自動(dòng)化堆垛機(jī)、貨架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物料存??； ? 自動(dòng)化輸送系統(tǒng)：用自動(dòng)化輸送裝備實(shí)現(xiàn)物料的交接和搬運(yùn)； ? 自動(dòng)物料追蹤系統(tǒng)：用 rfid 實(shí)現(xiàn)物料操作過程的追蹤； 下圖為一個(gè)自動(dòng)化備料系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)圖：
圖 4-26 自動(dòng)化備料系統(tǒng)仿真示意圖 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮的因素有如下：
? 托盤物品：存放對(duì)象、物料重量、物料尺寸等 ? 空托盤垛：存放位置、頂層高度等 ? 組合式貨架：材料、尺寸、間隙等 ? 堆垛機(jī)：載荷參數(shù)、控制方式、速度 ? 輸送機(jī)：agv 小車參數(shù)、傳送帶參數(shù) 下圖為一個(gè)備料系統(tǒng)硬件組成示意圖：
圖 4-27 自動(dòng)化備料系統(tǒng)物理組成示意圖 自動(dòng)化備料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以物料管理系統(tǒng)提供的信息為參考，在生產(chǎn)計(jì)劃階段，下發(fā)命令到倉(cāng)庫(kù)，取料，并更新倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)；在采購(gòu)階段，物料入庫(kù)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新，并反饋給生產(chǎn)計(jì)劃部門以準(zhǔn)備生產(chǎn)。
4.5.2
項(xiàng)目 管理 系統(tǒng) 方案 4.5.2.1 項(xiàng)目 管理 項(xiàng)目管理的一般流程見下圖：圖 4-28 項(xiàng)目管理一般流程
項(xiàng)目管理包括如下內(nèi)容：
1.項(xiàng)目任務(wù)管理
根據(jù)企業(yè)情況，項(xiàng)目任務(wù)的來源分為訂單來源和生產(chǎn)預(yù)估計(jì)劃來源。訂單來源指企業(yè)接收到新產(chǎn)品訂單后，成立項(xiàng)目管理小組，任命項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)該項(xiàng)目的全過程進(jìn)行管理，其過程包括研發(fā)規(guī)劃、設(shè)計(jì)定型、產(chǎn)品試制、生產(chǎn)準(zhǔn)備、小批量生產(chǎn)、批量生產(chǎn)。生產(chǎn)預(yù)估計(jì)劃來源，指企業(yè)根據(jù)往年情況，能預(yù)估其固化產(chǎn)品在今年的需求量，從而指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃的制定，對(duì)于這種項(xiàng)目來源，項(xiàng)目流程一般僅為批量生產(chǎn)。2.項(xiàng)目狀態(tài)管理
項(xiàng)目立項(xiàng)之后，項(xiàng)目組成員即可根據(jù)對(duì)應(yīng)權(quán)限對(duì)項(xiàng)目狀態(tài)進(jìn)行管理。包括項(xiàng)目狀態(tài)及進(jìn)度查詢、項(xiàng)目狀態(tài)更新、項(xiàng)目暫停、項(xiàng)目終止、項(xiàng)目?jī)?nèi)容更改、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人更改、項(xiàng)目合并等。4.5.2.2
成本 管理 成本控制是企業(yè)的一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。企業(yè)通過對(duì)成本的計(jì)劃、控制、監(jiān)督、考核和分析等來促使企業(yè)各單位與部門加強(qiáng)管理，不斷優(yōu)化資源的利用，努力降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。成本管理系統(tǒng)就是通過對(duì)于成本的不同方式的確認(rèn)、計(jì)量、分析和比較，確保這種系統(tǒng)控制能最終落實(shí)到資源消耗上。使得企業(yè)的管理者能夠得到更加準(zhǔn)確和及時(shí)的數(shù)據(jù)。成本管理 er 關(guān)系見如下幾圖：
圖 4-29 成本用例示意圖 圖 4-30 成本核算分析用例示意圖 圖 4-31 多系統(tǒng)集成管理用例示意圖 成本管理系統(tǒng)承擔(dān)的工作是計(jì)算出生產(chǎn)計(jì)劃中，成本消耗和產(chǎn)品的產(chǎn)出之間的投入產(chǎn)出比。針對(duì)產(chǎn)品和項(xiàng)目核算出產(chǎn)品料工費(fèi)，可以統(tǒng)計(jì)出單位產(chǎn)品的材料成本消耗。另外成本管理系統(tǒng)還可以根據(jù)采購(gòu)的原材料而把成本細(xì)分，根據(jù)產(chǎn)品的工序和結(jié)構(gòu)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行成本細(xì)化分析。
圖 4-32 項(xiàng)目成本信息 er 圖 同時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的常規(guī)投入，制定產(chǎn)品的成本標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是在一定的物價(jià)水平和勞動(dòng)力價(jià)格下制定的成本標(biāo)準(zhǔn)，而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成本，在每一批次的產(chǎn)品中
計(jì)算出實(shí)際成本在各項(xiàng)之間，計(jì)算出實(shí)際成本和標(biāo)準(zhǔn)成本之間的數(shù)據(jù)差額，從而改進(jìn)成產(chǎn)工序等，從而更好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本或者項(xiàng)目成本的更好控制。
圖 4-33 產(chǎn)品成本信息 er 圖 在項(xiàng)目的成本核算分析中，根據(jù)項(xiàng)目的周期，首先進(jìn)行事前成本分析，根據(jù)項(xiàng)目的程度，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行事前的成本的預(yù)估計(jì)，對(duì)包括勞動(dòng)力、原材料成本、車床損耗、生產(chǎn)損耗等進(jìn)行預(yù)先的成本估計(jì)，以期對(duì)項(xiàng)目的成本進(jìn)行大概的預(yù)估計(jì)。
然后在項(xiàng)目進(jìn)行的過程中，分階段，分周期的對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行階段性分析，對(duì)之前的成本花費(fèi)進(jìn)行匯總，并且根據(jù)原先制定的計(jì)劃，對(duì)成本花費(fèi)與以后的花費(fèi)進(jìn)行修正或者調(diào)整，以使其按照預(yù)先估計(jì)的方向進(jìn)行發(fā)展。最后，項(xiàng)目的完成階段，對(duì)成本進(jìn)行事后分析，對(duì)項(xiàng)目成本的事后分析，包括多方面的分析，包括對(duì)項(xiàng)目中花費(fèi)的匯總和總結(jié)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行完整的成本分析。
同時(shí)，每一個(gè)產(chǎn)品是由多個(gè)工序?qū)崿F(xiàn)的，在計(jì)算整體生產(chǎn)成本的同時(shí)，還需要對(duì)每一步驟，或者分產(chǎn)品進(jìn)行投入產(chǎn)出分析，以使其達(dá)到最高的成本效率控制。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品成本和項(xiàng)目的成本分析結(jié)果都應(yīng)該在多系統(tǒng)子模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。使各個(gè)模塊都可以對(duì)產(chǎn)品或者項(xiàng)目的成本進(jìn)行更好的把握和掌控，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)效率的完美提高。
4.5.2.3
風(fēng)險(xiǎn) 管理 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理是指對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)從識(shí)別到分析乃至采取應(yīng)對(duì)措施等一系列過程，它包括將積極因素所產(chǎn)生項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理流程的影響最大化和使消極因素產(chǎn)生的影響最小化兩方面內(nèi)容。風(fēng)險(xiǎn)管理的主要內(nèi)容是風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，包含兩方面內(nèi)容：
1.識(shí)別哪些風(fēng)險(xiǎn)可能影響項(xiàng)目進(jìn)展及記錄具體風(fēng)險(xiǎn)的各方面特征。
風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別 不是一次性行為，而應(yīng)有規(guī)律的貫穿整個(gè)項(xiàng)目中。2.風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別包括識(shí)別內(nèi)在風(fēng)險(xiǎn)及外在風(fēng)險(xiǎn)。
內(nèi)在風(fēng)險(xiǎn)指項(xiàng)目工作組能加以控制和影響的風(fēng)險(xiǎn)，如人事任免和成本估計(jì)等。外在風(fēng)險(xiǎn)指超出項(xiàng)目工作組控制力和影響力之外的風(fēng)險(xiǎn)，如市場(chǎng)轉(zhuǎn)向或政府行為等。風(fēng)險(xiǎn)管理的工具和方法如下：
1.核對(duì)表一般根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)要素編纂。
包括項(xiàng)目的環(huán)境，其它程序的輸出，項(xiàng)目產(chǎn)品或技術(shù)資料，以及內(nèi)部因素。2.流量表能幫助項(xiàng)目組易于理解風(fēng)險(xiǎn)的緣由和影響。
3.風(fēng)險(xiǎn)量化。
風(fēng)險(xiǎn)控制的基本措施為：1.對(duì)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策控制的輸入項(xiàng)
? 風(fēng)險(xiǎn)管理方案。? ? 實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)事件。有些已識(shí)別了的風(fēng)險(xiǎn)事件會(huì)發(fā)生，有些則不會(huì)。發(fā)生了的風(fēng)險(xiǎn)事件是實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)事件或說是風(fēng)險(xiǎn)的起源，而項(xiàng)目管理人員應(yīng)總結(jié)已發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)事件以便進(jìn)行進(jìn)一步的對(duì)策研究。? ? 附加風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。當(dāng)項(xiàng)目進(jìn)程受到評(píng)價(jià)和總結(jié)時(shí)，事先未被識(shí)別的潛在風(fēng)險(xiǎn)事件或風(fēng)險(xiǎn)的起源將會(huì)浮出水面。2.風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策實(shí)施控制的工具和方法
? 工作區(qū)：對(duì)消極的風(fēng)險(xiǎn)事件而言，工作區(qū)是一種不列入方案的對(duì)策。所謂不列入方案是指在感覺上它并未定義在風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生前。? ? 附加風(fēng)險(xiǎn)策略研究。如果風(fēng)險(xiǎn)事件未被預(yù)料到，或后果遠(yuǎn)大于預(yù)料，那么計(jì)劃的風(fēng)險(xiǎn)策略將會(huì)不充分，這時(shí)就有必要再次重復(fù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策研究甚至風(fēng)險(xiǎn)管理程序。3.風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策實(shí)施控制輸出項(xiàng)
? 校正行為：校正行為首先包括實(shí)施已計(jì)劃的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策（比如實(shí)施預(yù)防性計(jì)劃或工作區(qū)計(jì)劃）。實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃。一個(gè)預(yù)料之中的風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生或沒發(fā)生，對(duì)實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)事件后果的評(píng)估，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)機(jī)率的評(píng)估，以及風(fēng)險(xiǎn)管理方案的其它方面，都應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新調(diào)整。
4.5.3
設(shè)備 管理系統(tǒng)方案 設(shè)備狀態(tài)管理主要包括：設(shè)備檔案管理、運(yùn)行監(jiān)控、保養(yǎng)及維修管理等。? 設(shè)備檔案管理 設(shè)備檔案管理將基礎(chǔ)信息分類與查詢-型號(hào)，采購(gòu)價(jià)格，供應(yīng)商信息，設(shè)備折舊信息，關(guān)鍵參數(shù)信息，產(chǎn)品說明書，維修手冊(cè)，提供設(shè)備檔案與之關(guān)聯(lián)，形成數(shù)字化模型進(jìn)行設(shè)備的檔案管理。同時(shí)提供計(jì)算設(shè)備在其全生命周期過程中發(fā)生的采購(gòu)費(fèi)用、折舊費(fèi)用、保險(xiǎn)費(fèi)用、保修費(fèi)用，為財(cái)務(wù)提供全面的成本信息。
? 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控包括運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)，便于實(shí)時(shí)掌握各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警，統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷信息，實(shí)現(xiàn)保養(yǎng)提醒。
該功能為一線的生產(chǎn)運(yùn)行人員提供設(shè)備運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)記錄與查詢功能，使運(yùn)行管理人員準(zhǔn)確記錄設(shè)備的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)及時(shí)報(bào)修。
其方式包括：
1.調(diào)取視頻監(jiān)控畫面和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集
設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控與現(xiàn)場(chǎng)的視頻監(jiān)控集成，同時(shí)與眾多工程現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行集成。視頻監(jiān)控的調(diào)取不但可以立體顯示標(biāo)定所有視頻監(jiān)視設(shè)備的安裝位置，而且可以遠(yuǎn)程遙控視頻設(shè)備的云臺(tái)控制視角和景深，通過網(wǎng)絡(luò)鏈接使控制中心能及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的情況。2.設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)直觀展示與分析
通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，可以通過相應(yīng)設(shè)備對(duì)應(yīng)的三維模型進(jìn)行顏色的區(qū)分，以及設(shè)備運(yùn)行曲線等直觀方式展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于處于亞健康以及報(bào)警預(yù)警設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的提醒和分析。3.設(shè)備運(yùn)行健康狀態(tài)自診斷、自適應(yīng)
該功能利用設(shè)備，環(huán)境，操作，維修，保養(yǎng)，供應(yīng)商等多個(gè)類型的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)設(shè)備故障，提升設(shè)備效能，降低維護(hù)成本。正是因綜合不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)檢測(cè)故障模式，主動(dòng)部署維護(hù)和維修資源，可大大節(jié)省下游成本。自適應(yīng)自診斷，包括電子系統(tǒng)自動(dòng)診斷和模塊式置換裝置，把遠(yuǎn)距離設(shè)備的傳感器數(shù)據(jù)連續(xù)提供給中央工作站。通過這個(gè)工作站，維護(hù)專家可以得到專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能支持，以完成決策任務(wù)。然后將向遠(yuǎn)方的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布命令，開始維護(hù)例行程序，這些程序可能涉及調(diào)整報(bào)警參數(shù)值、啟動(dòng)機(jī)器上的試驗(yàn)振動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)備用系統(tǒng)或子系統(tǒng)。
? 保養(yǎng)及維修管理 設(shè)備保養(yǎng)及維修管理貫徹“預(yù)防為主”和“維護(hù)與計(jì)劃?rùn)z修相結(jié)合”的原則，通過平臺(tái)設(shè)備保養(yǎng)和維修管理，做到正確使用、精心維護(hù)，使設(shè)備經(jīng)常處于良好狀態(tài)，以保證設(shè)備的長(zhǎng)周期、安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，并可通過歷史數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和維修周期提示。
4.5.4
plm 系統(tǒng)方案 4.5.4.1 數(shù)據(jù) 關(guān)系管理 圖 4-34 產(chǎn)品數(shù)據(jù) er 圖 產(chǎn)品數(shù)據(jù)包括：1.需求數(shù)據(jù)：主要指產(chǎn)品在設(shè)計(jì)前期從各渠道得到的技術(shù)需求，包括功能及技術(shù)指標(biāo)等。
2.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：產(chǎn)品在實(shí)際開發(fā)過程中的所有數(shù)據(jù)。
包括文檔、圖紙、技術(shù)參數(shù)、bom 清單等。3.質(zhì)量數(shù)據(jù)：產(chǎn)品在開發(fā)完成之后的質(zhì)檢數(shù)據(jù)，一般以報(bào)表的形式展現(xiàn)。
文檔 數(shù)據(jù) 版本 管理規(guī)則 文檔作為 plm 系統(tǒng)中最為常見的數(shù)據(jù)形式，其生命周期管理是最為關(guān)鍵的部分。而實(shí)現(xiàn)其生命周期管理的途徑是版本管理。圖 4-35 文檔版本管理流程 產(chǎn)品 分層編號(hào)規(guī)則
在常見的 plm 系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的層級(jí)管理，一般需要按照一定的規(guī)則對(duì)本單位所使用的各種產(chǎn)品按照層級(jí)編號(hào)，這樣才能按照 bom 有序的索引到所有的產(chǎn)品，并進(jìn)行管理。
一般而做法是通過前綴來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分級(jí)區(qū)分，而為了控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，產(chǎn)品的層級(jí)劃分一般不超過 4 級(jí)。下圖是一個(gè) 4 級(jí)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品層級(jí)劃分示意圖：
圖 4-36 產(chǎn)品層級(jí)劃分 數(shù)據(jù) 關(guān)系管理規(guī)則
一般而言，在 plm 系統(tǒng)中，以產(chǎn)品和項(xiàng)目?jī)煞N實(shí)體作為數(shù)據(jù)關(guān)系實(shí)體的綱領(lǐng)，這種方法是十分清晰和易于管理的方式。所有的工程數(shù)據(jù)以文檔的形式體現(xiàn)，因此在 plm 系統(tǒng)中的 data 指的就是文檔，這一點(diǎn)首先需要明確。至此，已經(jīng)可以明確的確定 plm 系統(tǒng)的任務(wù)是處理產(chǎn)品、項(xiàng)目和文檔三者之間的關(guān)系。其邏輯關(guān)系見下圖：
圖 4-37 產(chǎn)品、項(xiàng)目、文檔邏輯關(guān)系圖
plm 系統(tǒng)中，產(chǎn)品和文檔都有版本跟蹤，項(xiàng)目需要有狀態(tài)變化和跟蹤；也就是說，產(chǎn)品、項(xiàng)目和文檔的狀態(tài)都隨時(shí)在發(fā)生改變，怎樣實(shí)現(xiàn)版本關(guān)系的跟蹤是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮的問題。詳細(xì)的處理過程見下圖：
圖 4-38 版本跟蹤處理 其中的基本原則如下：
? 在項(xiàng)目或產(chǎn)品狀態(tài)開放時(shí)間區(qū)間內(nèi)才能建立或修改文檔與之對(duì)應(yīng)的關(guān)系； ? 項(xiàng)目或產(chǎn)品狀態(tài)一旦鎖定，關(guān)聯(lián)關(guān)系同時(shí)被鎖定； ? 只有被批準(zhǔn)過的文檔才能與項(xiàng)目狀態(tài)或產(chǎn)品狀態(tài)相關(guān)聯(lián)； 4.5.4.2 plm 系統(tǒng) plm 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則包括：功能定制化、開放性、易維護(hù)性和可靠性。
產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，主要任務(wù)是管理如下數(shù)據(jù)：
1.產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)文檔，包括但不限于：設(shè)計(jì)需求、cad
圖紙、工藝要求規(guī)范、bom 表、驗(yàn)證規(guī)范、驗(yàn)證報(bào)告； 2.零部件相關(guān)技術(shù)文檔，包括但不限于：零部件規(guī)格資料、零部件圖紙； 3.項(xiàng)目文檔，包括但不限于：項(xiàng)目預(yù)算、項(xiàng)目結(jié)算報(bào)告、項(xiàng)目時(shí)間計(jì)劃、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理、項(xiàng)目總結(jié)；（該部分主要針對(duì)以研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)的企業(yè)）4.運(yùn)維文檔，包括但不限于：維修記錄、產(chǎn)品缺陷報(bào)告、產(chǎn)品使用反饋調(diào)查表。
顧名思義，該系統(tǒng)的主要任務(wù)是管理數(shù)據(jù)，在實(shí)際過程中，數(shù)據(jù)都是以各種各樣的計(jì)算機(jī)文件的形式進(jìn)行保存...公司智能制造規(guī)劃 智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃篇三
智能 制造規(guī)劃
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制：
審
核：
批
準(zhǔn)：
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目錄 1.概述...................................................................................................................................1 2.需求分析...........................................................................................................................1 2.1 倉(cāng)儲(chǔ).......................................................................................................................1 2.2 生產(chǎn).......................................................................................................................2 2.3 其他.......................................................................................................................3 3.企業(yè)信息化現(xiàn)狀分析.......................................................................................................3 4.智能制造方案...................................................................................................................4 4.1 系統(tǒng)架構(gòu)...............................................................................................................4 4.2 子系統(tǒng)耦合關(guān)系分析...........................................................................................6 4.3 工業(yè)大數(shù)據(jù)中心方案...........................................................................................6 4.3.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架..................................................................................7 4.3.2 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)特點(diǎn)..................................................................................7 4.4 現(xiàn)場(chǎng)層系統(tǒng)...........................................................................................................8 4.4.1 數(shù)據(jù)采集方案..............................................................................................8 4.4.2 機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)....................................................................................12 4.4.3 生產(chǎn)測(cè)試管理平臺(tái)....................................................................................16 4.5 應(yīng)用層系統(tǒng).........................................................................................................22 4.5.1 智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)方案....................................................................................22 4.5.2 項(xiàng)目管理系統(tǒng)方案....................................................................................28 4.5.3 設(shè)備管理系統(tǒng)方案....................................................................................34 4.5.4 plm 系統(tǒng)方案.............................................................................................35 4.5.5 能耗管理系統(tǒng)............................................................................................40 4.5.6 crm 系統(tǒng)方案............................................................................................41 4.5.7 gis+bim 構(gòu)建虛擬車間..............................................................................42 5.系統(tǒng)建設(shè)路線.................................................................................................................44 5.1 實(shí)施策略.............................................................................................................44 5.2 實(shí)施路線（建議）
.............................................................................................45
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版本信息 日期 作者 版本 備注 2016.10.24 蔣中能 pa1 初版方案 2016.10.25 蔣中能 pa2 修改實(shí)施路線內(nèi)容；在第一章前增加“閱讀說明”
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閱讀 說明 1.概述：簡(jiǎn)述背景和本案的基本內(nèi)容； 2.需求分析：主要描述現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況及簡(jiǎn)要分析； 3.企業(yè)信息化現(xiàn)狀：描述企業(yè)現(xiàn)階段的信息化系統(tǒng)及使用情況，作出簡(jiǎn)要分析； 4.智能制造方案：描述總體架構(gòu)；按照三個(gè)層級(jí)（數(shù)據(jù)層、現(xiàn)場(chǎng)層、應(yīng)用層）進(jìn)行系統(tǒng)方案描述； 5.系統(tǒng)建設(shè)路線：闡述天衡電科的智能制造實(shí)施策略，針對(duì)九州實(shí)際情況給出簡(jiǎn)要的實(shí)施路線建議。
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1.概述
在工業(yè) 4.0、互聯(lián)網(wǎng)+以及大數(shù)據(jù)、機(jī)器人和人工智能等技術(shù)日趨成熟的背景下，智能工廠建設(shè)的可能性逐漸明朗。根據(jù)目前的技術(shù)成熟度，當(dāng)前制造業(yè)轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是建設(shè)數(shù)字化工廠、探索數(shù)字化管理和重構(gòu)優(yōu)化工作流程以滿足數(shù)字化的要求。其主要原因有二：
其一：人工智能方法的成熟度上不能完全被可靠的利用到制造過程中，在當(dāng)前只能通過數(shù)據(jù)感知獲取一些知識(shí)，而判斷的工作依然需要人來完成。因此，希望一步到位的實(shí)現(xiàn)智能工廠還不現(xiàn)實(shí)。但實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的工廠，將所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集和流轉(zhuǎn)全部實(shí)現(xiàn)虛擬化并提供交互功能是完全可以做到的，這種形態(tài)的工廠即數(shù)字化工廠。
其二：數(shù)字化工廠是走向智能化工廠的必經(jīng)道路。目前科學(xué)界普遍的共識(shí)是通過數(shù)據(jù)感知是獲取智能的途徑，因此數(shù)據(jù)是智能工廠最為核心和關(guān)鍵的部分，也是實(shí)現(xiàn)智能的基礎(chǔ)。
而數(shù)字化工廠建設(shè)最為核心的內(nèi)容是數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)。包括了數(shù)據(jù)的采集、傳輸、預(yù)處理、分類、規(guī)約、訪問控制、相干性保證等諸多方面的內(nèi)容；需要?jiǎng)佑脗鞲衅骷夹g(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、軟件技術(shù)、web 技術(shù)等眾多 ict領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。
數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)是一個(gè)有意義而又有挑戰(zhàn)的工作。
在這一背景下，本案擬對(duì)數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)作一個(gè)方案規(guī)劃。為數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的實(shí)施提供指導(dǎo)和依據(jù)。
本案的主要內(nèi)容包括：
1.數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)介紹：一般意義上的框架性介紹，建立一個(gè)基本的廣泛適應(yīng)性的數(shù)據(jù)平臺(tái)框架，并標(biāo)明其關(guān)鍵技術(shù)。
2.數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用背景：針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用，對(duì)企業(yè)的規(guī)模、業(yè)務(wù)過程、數(shù)據(jù)采集的類型和要求、數(shù)據(jù)量等具體應(yīng)用相關(guān)情況進(jìn)行描述。
3.數(shù)據(jù)平臺(tái)方案規(guī)劃：依據(jù)框架和具體的應(yīng)用背景，具體給出某企業(yè)的數(shù)據(jù)平臺(tái)的方案，指明需要的數(shù)據(jù)類型、數(shù)量以及實(shí)現(xiàn)方法等。
4.軟硬件部署設(shè)計(jì)：對(duì)系統(tǒng)部署實(shí)施階段所需的軟件和硬件環(huán)境做出規(guī)定。
2.需求分析
2.1 倉(cāng)儲(chǔ)專業(yè)文檔
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調(diào)研情況 ：
1.儲(chǔ)藏類型有三種：器件、半成品（原材料）、成品
2.所有三種類型的產(chǎn)品都存在外購(gòu)和自產(chǎn)。3.入庫(kù)流程為：待驗(yàn)——檢驗(yàn)——入庫(kù)。
其中待驗(yàn)環(huán)節(jié)主要是核對(duì)物料信息（外包裝銘牌）以及抽樣檢查數(shù)量；檢驗(yàn)為全檢。4.出庫(kù)分為領(lǐng)料和銷售出庫(kù)兩種。
5.領(lǐng)料流程為：技術(shù)中心下發(fā)
bom 清單——pmc 部做計(jì)劃單，發(fā)送領(lǐng)料單——庫(kù)管發(fā)料——生產(chǎn)配套區(qū) 6.銷售流程為：營(yíng)銷公司——運(yùn)輸中心——庫(kù)管 7.入庫(kù)數(shù)據(jù)為人工在 erp 軟件中錄入對(duì)應(yīng)號(hào)碼。分析 ：
1.出入庫(kù)數(shù)據(jù)需人工在
erp 軟件中錄入，較繁瑣。2.倉(cāng)庫(kù)堆料為人工，存在擺放不合理以及快速查找響應(yīng)慢等問題。
2.2
生產(chǎn) 調(diào)研情況 ：1.有
11 條產(chǎn)線，每條產(chǎn)線獨(dú)立工作。2.每條產(chǎn)線的生產(chǎn)情況由人工統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)為小黑板展示，在后臺(tái)為人工輸入電腦。
3.華為專線生產(chǎn)線有
mes 系統(tǒng)，并配套掃碼槍。部向生產(chǎn)部門下發(fā)總生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)部門根據(jù)實(shí)際產(chǎn)線情況制定排產(chǎn)計(jì)劃。
部下發(fā)的 bom 清單會(huì)在生產(chǎn)部做一次比對(duì)，如果發(fā)現(xiàn)有問題則反追溯；如果沒問題，則實(shí)施配料。
6.新產(chǎn)線數(shù)據(jù)目前已做到在上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，使用的是設(shè)備配套的軟件，讀取的信息類型較豐富；
舊產(chǎn)線數(shù)據(jù)能否讀取尚不清楚。7.新產(chǎn)線設(shè)備的數(shù)據(jù)傳遞口為
lan 口。分析 ：
系統(tǒng)產(chǎn)生的 bom 清單在修改時(shí)，由于系統(tǒng)間傳遞信息的時(shí)間不對(duì)稱，會(huì)造成生產(chǎn)部門的 bom 清單與最新的 bom 清單不匹配的問題，使配料環(huán)節(jié)產(chǎn)生問題。
2.華為專線的
mes 系統(tǒng)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員反應(yīng)，并不好用，原因有幾點(diǎn)：專業(yè)文檔
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a)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確，主要原因?yàn)閽叽a槍有時(shí)讀取不到產(chǎn)品信息。
b)mes 系統(tǒng)上線倉(cāng)促，在流程和功能匹配度上存在問題。
2.3
其他 1.提供制造前端的物理量數(shù)據(jù)采集；如各類傳感器數(shù)據(jù)。2.提供制造前端各種設(shè)備（裝備）的狀態(tài)數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等關(guān)心的數(shù)據(jù)采集（針對(duì)現(xiàn)階段沒有的設(shè)備）
3.提供制造前端所需的數(shù)據(jù)錄入和搜集所需的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)人工錄入信息的采集。
4.保證數(shù)據(jù)采集過程中的數(shù)據(jù)傳輸安全。
5.保證設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)后的工作狀態(tài)可靠和信息安全。
6.提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、分析等所需的軟件。
7.提供該數(shù)據(jù)平臺(tái)與其他應(yīng)用系統(tǒng)集成時(shí)所需的軟件接口。
8.數(shù)據(jù)采集前端的類型、數(shù)量能夠在不影響原有數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展。
9.數(shù)據(jù)接口完全開發(fā)，具備自生長(zhǎng)和可擴(kuò)展性。
3.企業(yè)信息化
現(xiàn)狀 分析 現(xiàn)狀：1.具備五個(gè)系統(tǒng)，分別是：erp（金蝶
k3，12.3 版）、oa（大通 2015）、plm（金蝶13.1 版）、條形碼系統(tǒng)、mes 系統(tǒng)。系統(tǒng)上線于 2007 年，功能：
a)供應(yīng)鏈 b)生產(chǎn)制造（生產(chǎn)計(jì)劃、bom 清單、車間管理）
c)財(cái)務(wù)結(jié)算 d)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（與 plm 系統(tǒng)的 bom 清單同步）
系統(tǒng)上線于 2015 年，功能：
a)審批流 b)財(cái)務(wù)報(bào)銷 c)初步的 bi 分析（財(cái)務(wù)報(bào)表）
d)集成應(yīng)用（物資借用、付款申請(qǐng)、基礎(chǔ)資料）
系統(tǒng)上線于 2014 年，功能：
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a)資料電子化（審批流程）
b)資料數(shù)據(jù)化（bom）
c)物料申請(qǐng)（與 erp 系統(tǒng)同步）
d)項(xiàng)目管理（下一步目標(biāo)）
5.條形碼系統(tǒng)上線于
2005 年，功能：a)成品下線、質(zhì)檢、出入庫(kù)、售后 b)物料信息、出入庫(kù)單與 erp 系統(tǒng)同步 系統(tǒng)上線于 2015 年，功能：
a)smt 管理（追溯物料，板卡與批次綁定）
b)dip（插件）追溯 c)組測(cè)包（生產(chǎn)過程管控）
d)庫(kù)存發(fā)貨管理 e)物料信息、出入庫(kù)單、bom 與 erp 系統(tǒng)同步 分析：
1.所有系統(tǒng)以
erp 系統(tǒng)為核心，其余系統(tǒng)與 erp 系統(tǒng)進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)交互，由于各系統(tǒng)中有自己獨(dú)立的流程，所以在數(shù)據(jù)共時(shí)性上會(huì)存在數(shù)據(jù)同步的問題。2.每個(gè)系統(tǒng)有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)和自身的數(shù)據(jù)格式，在進(jìn)行系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳遞時(shí)有報(bào)錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)（目前九州內(nèi)部采用各系統(tǒng)中加審批流程來進(jìn)行規(guī)避）。
4.智能
制造 方案 4.1 系統(tǒng) 架構(gòu)專業(yè)文檔
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工業(yè)人工智能引擎生產(chǎn)計(jì)劃管理平臺(tái)集中采購(gòu)管理平臺(tái)物料管理平臺(tái)生產(chǎn)過程管理平臺(tái)生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺(tái)生產(chǎn)測(cè)試管理平臺(tái)用電側(cè)能耗管理平臺(tái)mes系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)維平臺(tái)……存儲(chǔ)服務(wù) 計(jì)算服務(wù)工業(yè)大數(shù)據(jù)中心工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)電子測(cè)量系統(tǒng)智能裝備 自動(dòng)化設(shè)備 機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用層數(shù)據(jù)層現(xiàn)場(chǎng)層圖 4-1 數(shù)字化制造系統(tǒng)架構(gòu)圖 按照工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建數(shù)字系統(tǒng)的思路，數(shù)字化工廠的總體框架和子系統(tǒng)劃分定義如下圖所示：
2.1數(shù)字化車間（工廠）大數(shù)據(jù)平臺(tái)檢測(cè)和測(cè)試數(shù)據(jù)
能耗數(shù)據(jù) 工藝過程跟蹤數(shù)據(jù) 設(shè)備狀態(tài)參數(shù) 環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 工序工時(shí)模型數(shù)據(jù)1.1機(jī)械加工機(jī)器視覺視檢系統(tǒng)1.2用電側(cè)能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備輕量化bim模型數(shù)據(jù) 車間gis模型數(shù)據(jù)1.3自動(dòng)化電性能測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.4自動(dòng)化環(huán)境適應(yīng)性能測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.5設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.6條碼數(shù)據(jù)采集和跟蹤系統(tǒng)1.7現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.8現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)3.1生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度管理系統(tǒng)3.2集中采購(gòu)管理系統(tǒng)3.3制造執(zhí)行管理系統(tǒng)3.4用電側(cè)能耗管理系統(tǒng)3.5設(shè)備管理維護(hù)系統(tǒng)3.6指揮控制系統(tǒng)（大廳）3.7系統(tǒng)運(yùn)維工具3.3.1質(zhì)量管理3.3.2工藝管理3.3.3過程管理3.1.1計(jì)劃分解3.1.2資源狀態(tài)報(bào)告3.1.3異常過程管理3.4.1設(shè)備能耗管理3.4.2能耗優(yōu)化1.1.1視覺尺寸檢測(cè)1.1.2視覺表面檢測(cè)1.1.3視覺形狀檢測(cè)1.3.1自動(dòng)調(diào)試臺(tái)1.3.2kp i自動(dòng)測(cè)試臺(tái)3.2.1庫(kù)房管理系統(tǒng)3.2.2采購(gòu)過程管理3.2.3供應(yīng)商管理3.6.1虛擬工廠漫游3.6.2kp i展示系統(tǒng)3.6.3調(diào)度和指揮3.5.1設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)3.5.2資產(chǎn)管理系統(tǒng) 圖 4-2 數(shù)字化工廠的總體框架 上圖給出了該車間可能用到的系統(tǒng)模塊。按照功能關(guān)系劃分為三大部分，每一個(gè)部分的功能也稍作了細(xì)化。專業(yè)文檔
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子系統(tǒng) 1.1~1.8 都是部署在現(xiàn)場(chǎng)的各種軟硬件系統(tǒng)。
子系統(tǒng) 2.1 是大數(shù)據(jù)平臺(tái)。
子系統(tǒng) 3.1~3.7 是應(yīng)用軟件系統(tǒng)。
需要指出：1.1~1.8 之外，還可以擴(kuò)展其他的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，只要其數(shù)據(jù)接口和通信協(xié)議與大數(shù)據(jù)平臺(tái)的要求相符即可；3.1~3.7 之外，還可以擴(kuò)展其他應(yīng)用管理系統(tǒng)，包括 erp、oa 等相關(guān)功能都可以在這一層實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。
4.2
子系統(tǒng) 耦合關(guān)系分析 表 4-1 子系統(tǒng)耦合關(guān)系表1.1視檢系統(tǒng)
1.2能耗數(shù)據(jù)采集 1.3 ate系統(tǒng) 1.4 env測(cè)試系統(tǒng) 1.5設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集 1.6條碼數(shù)據(jù)采集 1.7現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集 1.8現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng) 2.1工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái) 3.1生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度管理 3.2集中采購(gòu)管理 3.3制造執(zhí)行管理 3.4用電側(cè)管理 3.5設(shè)備管理 3.6指揮控制 3.7系統(tǒng)運(yùn)維工具 1.1 視檢系統(tǒng)-y
1.2
能耗數(shù)據(jù)采集y
1.3ate
系統(tǒng)-y
y
1.4
env 測(cè)試系統(tǒng)y-
y
1.5
設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集y
1.6
條碼數(shù)據(jù)采集y
1.7
現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集y
1.8
現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)-y
2.1
工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái) y y y y y y y y-y y y y y y y 3.1 生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度管理y-y
3.2
集中采購(gòu)管理y
3.3
制造執(zhí)行管理y
3.4 用電側(cè)管理
y
3.5
設(shè)備管理y
3.6 指揮控制
y
3.7
系統(tǒng)運(yùn)維工具y
-從耦合關(guān)系可以看出，前端系統(tǒng)（1.x）各個(gè)部分之間耦合很小，應(yīng)用系統(tǒng)（3.x）各個(gè)部分之間的耦合也很小。所有的耦合關(guān)系都集中在大數(shù)據(jù)平臺(tái)，因此大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)是最為關(guān)鍵的步驟。
4.3
工業(yè) 大數(shù)據(jù)中心 方案專業(yè)文檔
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4.3.1
工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái) 框架 4.數(shù)據(jù)中心各類數(shù)據(jù)庫(kù)（關(guān)系、非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器計(jì)算服務(wù)器3.數(shù)據(jù)網(wǎng)1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻 …… …… 企業(yè)網(wǎng)其他應(yīng)用系統(tǒng)（mes、erp、crm、pdm、plm等）圖 4-3 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)一般性框架 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)分為三部分：1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集器、嵌入式軟硬件、已經(jīng)必要的數(shù)據(jù)調(diào)理設(shè)備等。
實(shí)現(xiàn)前端的各種數(shù)據(jù)提取，并進(jìn)行傳輸編碼、協(xié)議封裝等預(yù)處理工作。2.工業(yè)防火墻：實(shí)現(xiàn)前端設(shè)備與數(shù)據(jù)網(wǎng)中其他設(shè)備之間的隔離，以保護(hù)設(shè)備本身工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，不受威脅。
plc、rtu 等設(shè)備在過去一般是不接入網(wǎng)絡(luò)的，自然也不需要安全防護(hù)，但在數(shù)字化工廠建設(shè)的大背景下，設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)是不可回避的問題，因此安全隔離自然也成為必須要考慮的要素。3.數(shù)據(jù)網(wǎng)：指工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳輸協(xié)議，常見的有
rs485、modbus 等總線形式，大多數(shù)采用通用的協(xié)議控制器連接即可，技術(shù)很成熟，不再贅述。4.數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心的主要任務(wù)是:1）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)
2）數(shù)據(jù)計(jì)算 3）數(shù)據(jù)請(qǐng)求服務(wù)響應(yīng)。在數(shù)字化工廠建設(shè)的背景下，要求各個(gè)業(yè)務(wù)端的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)、實(shí)時(shí)交叉分析，對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系和時(shí)間關(guān)系的正確性提出了嚴(yán)格的要求，只有用大數(shù)據(jù)技術(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整體統(tǒng)籌才能解決這個(gè)問題。同時(shí)，鑒于數(shù)字化工廠網(wǎng)智能工廠進(jìn)化的過程中，需要不斷的增加各種數(shù)據(jù)，添加系統(tǒng)功能等，這要求數(shù)據(jù)平臺(tái)具有可擴(kuò)展性，或者稱之為自生長(zhǎng)性。因此，本案采用大數(shù)據(jù)架構(gòu)來搭建數(shù)據(jù)中心，可以保證系統(tǒng)良好的開放性，為未來擴(kuò)展做好準(zhǔn)備。4.3.2
工業(yè) 大數(shù)據(jù)平臺(tái) 特點(diǎn) 該數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)的主要特點(diǎn)有：1.采用大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)，保證系統(tǒng)的開放性。
如此一來，其他的數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)都可以專業(yè)文檔
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隨時(shí)方便的接入到該平臺(tái)上。同時(shí)，也可以保證整個(gè)系統(tǒng)的功能可擴(kuò)展性。因此，這是一個(gè)可生長(zhǎng)的平臺(tái)。
2.引入工業(yè)防火墻。
在保證數(shù)據(jù)采集全面的情況下，兼顧設(shè)備運(yùn)行的安全性。制造型企業(yè)設(shè)備運(yùn)行可靠性一旦受到威脅，其后果和損失十分巨大，因此必須仔細(xì)考慮前端的信息安全防護(hù)。3.采用分布式計(jì)算架構(gòu)。
有兩層含義：1）采集前端部署計(jì)算資源，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集所需的信號(hào)處理、協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)預(yù)處理或必要的實(shí)時(shí)處理進(jìn)行直接計(jì)算，將結(jié)果直接反饋給數(shù)據(jù)中心；2）數(shù)據(jù)中心中，采用虛擬化的方法，實(shí)現(xiàn)并行的分布式計(jì)算，提高系統(tǒng)運(yùn)行和計(jì)算效率。4.平臺(tái)軟件采用
soa 架構(gòu)。以服務(wù)為中心，將數(shù)據(jù)與應(yīng)用軟件剝離開，在軟件功能增加、修改的時(shí)候不影響數(shù)據(jù)；使系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性大大增強(qiáng)。4.4
現(xiàn)場(chǎng)層系統(tǒng) 4.4.1 數(shù)據(jù) 采集方案 4.4.1.1 生產(chǎn) 數(shù)據(jù)采集 生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括但不限于：1)產(chǎn)品型號(hào) 2)產(chǎn)品批次號(hào) 3)產(chǎn)品原料來源 4)產(chǎn)品數(shù)量 5)產(chǎn)品質(zhì)檢結(jié)論 6)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間戳 數(shù)字化工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集來源于四種：
1)設(shè)備自讀?。壕邆渫ㄐ沤涌诘脑O(shè)備有自帶軟件將產(chǎn)品生產(chǎn)信息導(dǎo)出，該數(shù)據(jù)的格式存在不確定性，可能需要規(guī)約之后放入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。
2)傳感器采集：在生產(chǎn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)加裝傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這種方式應(yīng)科學(xué)規(guī)劃傳感器的部署，否則可能會(huì)造成數(shù)據(jù)記錄遺漏或錯(cuò)誤。
3)電子計(jì)數(shù)設(shè)備：例如掃碼槍等，其原理與(2)類似。
4)其他系統(tǒng)導(dǎo)入：通過開放的數(shù)據(jù)接口，從其他系統(tǒng)導(dǎo)入或?qū)С觥?/p>
4.4.1.2
設(shè)備 數(shù)據(jù)采集專業(yè)文檔
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設(shè)備數(shù)據(jù)包括但不限于：
1)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)：來源于設(shè)備本身，以時(shí)間戳來標(biāo)示 2)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)：異常信息記錄 3)設(shè)備檔案數(shù)據(jù)：設(shè)備 pdm 系統(tǒng) 4)設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)：設(shè)備保養(yǎng)、維修數(shù)據(jù)記錄 4.4.1.3 環(huán)境 數(shù)據(jù)采集 環(huán)境數(shù)據(jù)的采集有三種：
1.無線
傳感模塊 無線傳感模塊集成了大量傳感器，如：煙霧傳感器、灰塵傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、熱釋電傳感器、光線傳感器、氣體傳感器等。其通信方式采用 wifi、zigbee、mqtt 等，根據(jù)需要也可采用有線以太網(wǎng)通信的方式。模塊由嵌入式處理器控制，尺寸小巧，架設(shè)方便。在接入網(wǎng)絡(luò)后直接將現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集上傳至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景不限于安防、環(huán)境監(jiān)控、工廠虛擬再現(xiàn)等。
無線傳感模塊制造現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中心 圖 4-4 無線傳感器模塊 2.生物 識(shí)別 生物識(shí)別技術(shù)，常見的是指紋、虹膜、臉相等一系列生物特征提取和識(shí)別方法。本案中，采用人體手掌靜脈識(shí)別技術(shù)作為身份識(shí)別和授權(quán)依據(jù)，具有更高的安全性。
該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
1)活體識(shí)別：掌靜脈圖像只有活體才有，非活體是得不到掌靜脈特征的；因此無法偽造。
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2)無損傷：采用非接觸式被動(dòng)方法獲取生物內(nèi)部特征，對(duì)生物體無任何損害。
3)安全級(jí)別高：由于無法偽造，且提取的是生物體的內(nèi)部特征，其總體安全級(jí)別是目前所有生物識(shí)別技術(shù)中安全級(jí)別最高的一種。
生物識(shí)別技術(shù)可用于車間出入人員管理，設(shè)備使用授權(quán)等，其授權(quán)記錄也被納入大數(shù)據(jù)平臺(tái)中。
3.室內(nèi)
定位 position 室內(nèi)定位系統(tǒng)采用超寬帶技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員動(dòng)行動(dòng)軌跡進(jìn)行記錄。其接入點(diǎn)可達(dá)上萬個(gè)，選用多維定位模式，定位精度達(dá)到厘米級(jí)并提供開放的軟件接口。在車間安防應(yīng)用中，其采集的數(shù)據(jù)可用軌跡回溯、互監(jiān)放單，多樣報(bào)警等。在保密性較高的場(chǎng)合尤為適用。
4.4.1.4
數(shù)據(jù) 服務(wù) ? 數(shù)據(jù)庫(kù) 制造現(xiàn)場(chǎng)屬離散制造，其數(shù)據(jù)基數(shù)適中，可采用 orale 或 mssql 數(shù)據(jù)庫(kù)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。mssql 可搭建于 windows server 操作系統(tǒng)上，便于后期維護(hù)管理。數(shù)據(jù)庫(kù)采用主備架構(gòu)，該架構(gòu)可提供了一個(gè)高效、全面的災(zāi)難恢復(fù)和高可用性解決方案。自動(dòng)故障切換和易于管理的轉(zhuǎn)換功能允許主數(shù)據(jù)庫(kù)和備用數(shù)據(jù)庫(kù)之間的快速角色轉(zhuǎn)換，從而使主數(shù)據(jù)庫(kù)因計(jì)劃中和計(jì)劃外的中斷所導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間減到最少。主備數(shù)據(jù)庫(kù)可在兩臺(tái)服務(wù)器上分別布置，見下圖：
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圖 4-5 oracle data guard 系統(tǒng) ? 工業(yè) 防火墻 在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)智能設(shè)備的安全防護(hù)是必不可少的，在通信技術(shù)高速發(fā)展，設(shè)備智能化不斷提高的同時(shí)，也帶來了安全隱患。
尤其是在自動(dòng)化程度較高的制造現(xiàn)場(chǎng)，如果設(shè)備受到惡意代碼的攻擊，其帶來的損失將不堪設(shè)想。所以，在設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)接口之間架設(shè)工業(yè)防火墻是十分必要的。
工業(yè)防火墻的目的是提供一套可控、可靠、可管理的工控網(wǎng)絡(luò)縱深安全防御體系。工控防火墻可信網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的功能包括：檢測(cè)流經(jīng)的異常數(shù)據(jù)，收集、管理黑白名單、智能學(xué)習(xí)、漏洞挖掘和制定相應(yīng)安全策略。結(jié)合監(jiān)控、審計(jì)模塊，有效組織惡意攻擊的滲透，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作站的“白環(huán)境”。
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圖 4-6 工業(yè)控制系統(tǒng)安全保障體系 4.4.2 機(jī)器 視覺檢測(cè)系統(tǒng) 4.4.2.1 總體 架構(gòu) 完整的視覺檢測(cè)系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：現(xiàn)場(chǎng)工作站、視覺算法層以及數(shù)據(jù)中心。
首先是現(xiàn)場(chǎng)工作站，它是視覺檢測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是整個(gè)軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)工作站主要由一些光學(xué)設(shè)備及自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)成。光學(xué)系統(tǒng)一般包括工業(yè)相機(jī)、光源、棱鏡等。工業(yè)相機(jī)一般采用觸發(fā)式，由檢測(cè)平臺(tái)發(fā)出的信號(hào)觸發(fā)拍照。自動(dòng)化設(shè)備主要負(fù)責(zé)傳送帶運(yùn)行和篩選環(huán)境，這部分可以根據(jù)實(shí)際情況簡(jiǎn)化。光學(xué)系統(tǒng)的選型和布置是和待測(cè)件密切相關(guān)的，應(yīng)根據(jù)待測(cè)件的狀態(tài)選擇合適的光學(xué)配置，這樣就可以減少軟件系統(tǒng)在處理過程中的壓力，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
高性能電腦則是視覺算法的載體，它將負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)相機(jī)通信，獲取圖片，并執(zhí)行檢測(cè)。除此之外，它還負(fù)責(zé)將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制器，并如對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，則可能需要高性能的處理器及 gpu。視覺檢測(cè)系統(tǒng)總體方案見下圖：
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圖 4-7 視覺檢測(cè)系統(tǒng)總體方案 4.4.2.2 工作 流程 當(dāng)物料經(jīng)過相機(jī)時(shí)，傳感器將觸發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)通知相機(jī)進(jìn)行拍照。視覺軟件的數(shù)據(jù)接收線程將通過千兆以太網(wǎng)或 usb 從相機(jī)中異步獲取圖片數(shù)據(jù)。在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，相機(jī)應(yīng)根據(jù)需要慎重選擇。圖片的分辨率、清晰度、物體在圖中的大小、圖像曝光度及圖像的顏色通道等都應(yīng)該被綜合考慮，拍攝的照片應(yīng)盡可能的減少圖像算法的預(yù)處理工作量，以保證對(duì)運(yùn)行時(shí)間的優(yōu)化集中在軟件層面，下圖為 led 視覺檢測(cè)流程示意：
圖 4-8 led 視覺檢測(cè)軟件流程圖
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軟件將在現(xiàn)場(chǎng)終端上實(shí)現(xiàn)。在收到圖片信息后，接收線程準(zhǔn)備異步讀取下一張圖片，并等待殘次檢測(cè)完畢。同時(shí)，缺陷檢測(cè)線程池內(nèi)的線程將被激活，開始對(duì)圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，圖形算法的主體將在此過程中完成。
線程池采用等待句柄保持同步，即當(dāng)某一線程執(zhí)行完畢后將結(jié)果放入傳輸隊(duì)列，隨即被掛起，等待其他所有線程進(jìn)入終止態(tài)。當(dāng)所有檢測(cè)線程進(jìn)入終止態(tài)后，數(shù)據(jù)處理線程被激活，同時(shí)觸發(fā)下一次圖像采集。
數(shù)據(jù)處理線程將在第一時(shí)間判斷是否存在瑕疵，根據(jù)瑕疵優(yōu)先級(jí)向 plc 發(fā)出對(duì)應(yīng) ng 信號(hào)，數(shù)據(jù)同時(shí)被送往其他線程。這些數(shù)據(jù)包括每項(xiàng)檢測(cè)的基本參數(shù)指標(biāo)、瑕疵品的細(xì)節(jié)參數(shù)、時(shí)間戳以及產(chǎn)品批次等信息。這些數(shù)據(jù)將存放在大數(shù)據(jù)中心，供其他系統(tǒng)調(diào)用，向企業(yè)管理者和工藝人員提供產(chǎn)線狀態(tài)報(bào)告。
4.4.2.3
數(shù)據(jù) 集成圖 4-9 視覺系統(tǒng)在企業(yè)生態(tài)圈示意圖 機(jī)器視覺核心是視覺算法，而經(jīng)過的復(fù)雜算法產(chǎn)出的珍貴數(shù)據(jù)應(yīng)該被充分的利用起來。將檢測(cè)結(jié)果發(fā)給自動(dòng)化設(shè)備完成視覺篩選是視覺系統(tǒng)的主要職責(zé)，但是這樣并沒有對(duì)產(chǎn)品出現(xiàn)殘次的根源進(jìn)行進(jìn)一步的挖掘。所以視覺算法產(chǎn)出的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被放入企業(yè)數(shù)據(jù)中心，從中提取有用數(shù)據(jù)。例如，對(duì)于每件檢測(cè)到的殘次品，它的批次、產(chǎn)品制造工藝、原料供應(yīng)商、缺陷類型、缺陷程度、生產(chǎn)人員等信息都將在數(shù)據(jù)中心中體現(xiàn)。其中視覺系統(tǒng)提供與缺陷相關(guān)的參數(shù)，這便和企業(yè)原有的產(chǎn)品管理、供應(yīng)商管理、客戶管理、制造執(zhí)行等系統(tǒng)互聯(lián)起來。通過分布式計(jì)算從中發(fā)掘出有用的信息，從而進(jìn)一步提升產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。
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4.4.2.4
實(shí)際 應(yīng)用 激光 io 觸發(fā)的方式通常要求機(jī)械臂在抓取待測(cè)件前待測(cè)件的姿態(tài)保持固定。因?yàn)橄到y(tǒng)中不存在反饋，機(jī)械臂只知道有待測(cè)件進(jìn)入測(cè)試區(qū)域，并不知道待測(cè)件的姿態(tài)，這就要求在傳送帶末端設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)是的 io 觸發(fā)時(shí)被測(cè)件處于特定姿態(tài)，讓機(jī)械臂進(jìn)行準(zhǔn)確的抓取和放置。圖 4-10 待測(cè)物體識(shí)別
圖 4-11 抓取位置獲取 引入機(jī)器視覺系統(tǒng)可以很好的解決這個(gè)問題。機(jī)器人和工業(yè)相機(jī)的結(jié)合使整套系統(tǒng)形成了一個(gè)閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)。無論待測(cè)件以什么姿態(tài)進(jìn)入，工業(yè)相機(jī)和機(jī)械臂都可形成一條的反饋回路，實(shí)時(shí)追蹤被測(cè)件的位置和姿態(tài)，從特定的位置抓起被測(cè)件并插入測(cè)試槽中。即使有多個(gè)被測(cè)件進(jìn)入，視覺系統(tǒng)也能從容應(yīng)對(duì)。如有雜物進(jìn)入識(shí)別區(qū)，還可將其識(shí)別觸發(fā)報(bào)警，避免可能帶來的損失。
針對(duì)本案，測(cè)試平臺(tái)可采用固定式相機(jī)搭配線性光源的結(jié)構(gòu)，易于安裝和配置。視覺系統(tǒng)同樣采用千兆以太網(wǎng)通信，其數(shù)據(jù)吞吐量大，不但可以與機(jī)械臂協(xié)同工作，還可以將出現(xiàn)
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歡迎下載的異?；驕y(cè)試不過的圖像信息經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送至云端數(shù)據(jù)中心。
視覺機(jī)器人系統(tǒng)可以充分發(fā)揮信息自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)與大數(shù)據(jù)平臺(tái)和 mes 系統(tǒng)對(duì)接，為技術(shù)人員提供完備的數(shù)據(jù)流，從而形成更加系統(tǒng)的測(cè)試體系。
4.4.3
生產(chǎn) 測(cè)試 管理平臺(tái) 4.4.3.1 總體 框架圖 4-12 測(cè)試互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu) 從圖中可以看到，每個(gè)測(cè)試臺(tái)被當(dāng)做一個(gè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)終端，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，構(gòu)成測(cè)試互聯(lián)網(wǎng)。
測(cè)試臺(tái)之間通過通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，而每一個(gè)測(cè)試臺(tái)內(nèi)部則采用 visa（virtual instrument software architecture）協(xié)議實(shí)現(xiàn)控制指令和數(shù)據(jù)交互，而支持的主要總線形式包括 rs232、rs485、usb、gpib、tcp/ip 等。
系統(tǒng)的功能邏輯關(guān)系見下圖：
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測(cè)試臺(tái)1測(cè)試上位機(jī)及自動(dòng)測(cè)試軟件visa測(cè)試儀器溫箱其他測(cè)試設(shè)備測(cè)試臺(tái)2測(cè)試上位機(jī)及自動(dòng)測(cè)試軟件visa測(cè)試儀器溫箱其他測(cè)試設(shè)備測(cè)試臺(tái)n測(cè)試上位機(jī)及自動(dòng)測(cè)試軟件visa測(cè)試儀器溫箱其他測(cè)試設(shè)備… … 交換機(jī)安全隔離數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)平臺(tái) 測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù) 其他數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器圖 4-13 測(cè)試互聯(lián)網(wǎng)功能邏輯框圖 4.4.3.2平臺(tái) 功能 在數(shù)字化工廠的測(cè)試管理平臺(tái)不能單純的當(dāng)做一個(gè)個(gè)獨(dú)立工作的測(cè)試臺(tái)來考慮，另外，測(cè)試管理平臺(tái)的軟件功能也不再只是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的自動(dòng)化測(cè)試和數(shù)據(jù)采集，而是應(yīng)當(dāng)把被測(cè)產(chǎn)品的信息、測(cè)試工具管理、測(cè)試數(shù)據(jù)管理、測(cè)試任務(wù)管理等功能進(jìn)行融合，滿足測(cè)試工作在數(shù)字化工廠運(yùn)作方式中的要求。
本案的測(cè)試管理平臺(tái)軟件的主要功能有：
1.測(cè)試任務(wù)管理功能：根據(jù)生產(chǎn)的需要，對(duì)指定型號(hào)的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試任務(wù)定義和下發(fā)，并跟蹤測(cè)試過程，檢查測(cè)試任務(wù)進(jìn)展的狀態(tài)。
2.被測(cè)產(chǎn)品信息管理：將被測(cè)產(chǎn)品與測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，便于未來對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)與產(chǎn)品之間的交叉分析。
如果企業(yè)已有 pdm 系統(tǒng)，則可以與之對(duì)接，直接使用其提供的產(chǎn)品信息。3.測(cè)試軟件工具集成化管理：該軟件平臺(tái)提供一個(gè)綜合的集成圖形界面，將測(cè)試過程中需要使用的各種測(cè)試工具都“包”在該界面中，類似于一個(gè)軟件容器，用戶可以通過該用戶界面對(duì)測(cè)試工具進(jìn)行訪問，避免測(cè)試工具的碎片化，易于管理。
且測(cè)試工具的添加和刪除可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行增減。4.測(cè)試設(shè)備狀態(tài)管理：產(chǎn)線中的測(cè)試設(shè)備由于使用頻率高，維護(hù)頻率也遠(yuǎn)高于研發(fā)使用場(chǎng)景。
該軟件同時(shí)提供測(cè)試設(shè)備的健康狀態(tài)管理，以協(xié)助用戶對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行維專業(yè)文檔
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修、校準(zhǔn)等維護(hù)。
5.測(cè)試數(shù)據(jù)管理：該軟件以大數(shù)據(jù)架構(gòu)的工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)作為數(shù)據(jù)管理支撐，為用戶提供數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、導(dǎo)出、計(jì)算等功能。
6.測(cè)試數(shù)據(jù)分析功能：為用戶提供數(shù)據(jù)的常見統(tǒng)計(jì)、交叉、可視化等處理軟件工具。
7.自動(dòng)報(bào)表功能：自動(dòng)生成用戶需要的測(cè)試報(bào)告，并自動(dòng)存入數(shù)據(jù)平臺(tái)中，便于未來查閱和追溯。
測(cè)試數(shù)據(jù)管理平臺(tái)軟件界面截圖如下：圖 4-14 測(cè)試數(shù)據(jù)管理平臺(tái)軟件截圖 4.4.3.3平臺(tái) 特點(diǎn) 1.是一個(gè)完全按照數(shù)字化工廠需求設(shè)計(jì)的基于互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的測(cè)試平臺(tái)。
2.采用
visa 架構(gòu)設(shè)計(jì)測(cè)試工具軟件，對(duì)儀器設(shè)備的型號(hào)有廣泛的支持性。3.采用分布式部署架構(gòu)，特別適合生產(chǎn)測(cè)試場(chǎng)景。
4.集成化的測(cè)試工具和數(shù)據(jù)管理客戶端軟件，將生產(chǎn)測(cè)試過程中的各種過程數(shù)據(jù)采集工具都進(jìn)行了整合，避免了工具的碎片化。
5.以大數(shù)據(jù)架構(gòu)的數(shù)據(jù)平臺(tái)支撐測(cè)試數(shù)據(jù)的后處理，可以很方便的與工廠的數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接和融合。
6.系統(tǒng)架構(gòu)為開放式。
可以不影響原有系統(tǒng)工作的情況下自由的增加測(cè)試臺(tái)或測(cè)試軟專業(yè)文檔
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件工具。
7.是一個(gè)以測(cè)試數(shù)據(jù)為核心設(shè)計(jì)的測(cè)試管理平臺(tái)。
一開始的時(shí)候就是為測(cè)試數(shù)據(jù)的采集和利用設(shè)計(jì)的，數(shù)據(jù)的后處理功能和可擴(kuò)展性好。8.儀器驅(qū)動(dòng)層為開放式設(shè)計(jì)。
可以很方便的添加新的儀器型號(hào)，或利用原有的儀器設(shè)備，而不需要對(duì)測(cè)試流程管理軟件進(jìn)行修改。軟件架構(gòu)。
4.4.3.4
操作 自動(dòng)化 方案 操作自動(dòng)化的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)將待測(cè)件從傳送帶入口到測(cè)試平臺(tái)再到傳送帶出口的過程。整個(gè)過程無需人工干預(yù)，結(jié)合自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)無人測(cè)試。待測(cè)件機(jī)器人測(cè)試平臺(tái)良品次品生產(chǎn)部以太網(wǎng) 圖 4-15 自動(dòng)測(cè)試流程圖 當(dāng)被測(cè)件加工完畢后，從傳送帶上被分配到測(cè)試子系統(tǒng)，在進(jìn)入測(cè)試系統(tǒng)范圍后通過激光或機(jī)器視覺發(fā)出一個(gè)就位信號(hào)。這時(shí)機(jī)械臂開始動(dòng)作，將待測(cè)件抓起，準(zhǔn)確放置到指定地點(diǎn)，測(cè)試過程啟動(dòng)。測(cè)試完成后將返回測(cè)試結(jié)果，如果不通過則機(jī)械臂將其分配到殘次品流水線，合格則分配到良品流水線。在這期間產(chǎn)生的所有流程數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)都將被記錄。
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圖 4-16 自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖 采用工業(yè)機(jī)器人作為生產(chǎn)與自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)間的橋梁，不僅可以提高效率，還為今后進(jìn)一步升級(jí)改造打下了基礎(chǔ)，其帶來的優(yōu)勢(shì)主要有：
1)快速、準(zhǔn)確、高效； 2)便于集成，提供以太網(wǎng)口，可與大數(shù)據(jù)平臺(tái)及 mes 系統(tǒng)高效融合； 3)安裝角度自定； 4)編程門檻低，靈活度高，可根據(jù)具體需求進(jìn)行二次開發(fā)； 5)可搭配機(jī)器視覺等子系統(tǒng)，持續(xù)升級(jí)。
工業(yè)領(lǐng)域中使用的四軸、六軸的小型機(jī)器人已具有很高的靈活性和快速性，同時(shí)兼顧了準(zhǔn)確性，其重復(fù)定位精度通?？蛇_(dá)±0.02mm，可滿足九州公司中對(duì)測(cè)試件抓取、放置，甚至接插的需求。
小型機(jī)器人的負(fù)載通常在 3kg 至 10kg，可根據(jù)待測(cè)件類型進(jìn)行考慮，如成品測(cè)試通常比板測(cè)要求負(fù)載量更大。末端的抓取結(jié)構(gòu)可根據(jù)被測(cè)件選用機(jī)器爪或真空氣泵，在對(duì)空氣氣體潔凈度需求較高的場(chǎng)合，通常選用前者，當(dāng)然也可以選用實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的機(jī)械臂。
4.4.3.5
測(cè)試 自動(dòng)化方案 測(cè)試臺(tái)的自動(dòng)化主要通過兩個(gè)渠道來實(shí)現(xiàn)：1.通過矩陣開關(guān)和適配器實(shí)現(xiàn)被測(cè)件和測(cè)試設(shè)備之間連線關(guān)系的自動(dòng)化切換。
2.通過軟件控制被測(cè)件、矩陣開關(guān)、適配器和測(cè)試儀器實(shí)現(xiàn)測(cè)試流程，完成自動(dòng)化的測(cè)試和數(shù)據(jù)采集，并通過數(shù)據(jù)通信接口將測(cè)試數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心。
測(cè)試臺(tái)的系統(tǒng)邏輯構(gòu)成框圖如下：專業(yè)文檔
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環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備工作站或pcdut儀器設(shè)備矩陣開關(guān)、適配器visa協(xié)議總線 圖 4-17 測(cè)試臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成邏輯框圖 測(cè)試平臺(tái)為面向各種不同型號(hào)的被測(cè)件，需要充分考慮被測(cè)信號(hào)與測(cè)試儀表的連接和路由問題。通常采取通用開關(guān)矩陣解決測(cè)試信號(hào)與儀表的路由問題、采取專用適配器解決被測(cè)件信號(hào)與通用開關(guān)矩陣連接問題。示意圖如下：
高頻通用開關(guān)矩陣mxn網(wǎng)絡(luò)低頻通用開關(guān)矩陣mxn網(wǎng)絡(luò)儀表1 儀表2 儀表n … 儀表1 儀表2 儀表n …專用適配網(wǎng)絡(luò)高頻低頻被測(cè)件 圖 4-18 通用開關(guān)矩陣及適配網(wǎng)絡(luò)路由方式示意圖 開關(guān)矩陣采用 mxn 的網(wǎng)絡(luò)形式，可以將開關(guān)矩陣兩側(cè)的任意兩個(gè)端口或多個(gè)端口進(jìn)行路由和導(dǎo)通。為控制矩陣規(guī)模和可靠性考慮，將測(cè)試信號(hào)按頻率的高低進(jìn)行劃分，高頻信號(hào)配備高頻開關(guān)矩陣網(wǎng)絡(luò)，低頻信號(hào)配備低頻開關(guān)矩陣網(wǎng)絡(luò)。開關(guān)一般由 ttl 電平進(jìn)行控制，而 ttl 電平的產(chǎn)生由控制電路板構(gòu)成?？刂齐娐钒宓妮斎虢涌谑?rs232、gpib、usb 或 tcp/ip等常見的 visa 協(xié)議，其輸出口是 gpio，可以配置為需要的 ttl 電平輸出。
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專用適配器作為被測(cè)件與通用開關(guān)矩陣的接口轉(zhuǎn)換匹配模塊，可以將不同被測(cè)件的借口類型轉(zhuǎn)換為高頻、低頻信號(hào)連接端口集合，與通用開關(guān)矩陣相連。因此，針對(duì)不同型號(hào)的被測(cè)件，需要專門設(shè)計(jì)專用適配網(wǎng)絡(luò)，以匹配不同信號(hào)被測(cè)件的不同接口形式和數(shù)目的要求。專用適配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)示意如下：
圖 4-19 接插線適配器設(shè)計(jì)示意圖 航空電子設(shè)備模塊的接口類型和數(shù)量較多，更換被測(cè)模塊時(shí)相關(guān)的連線操作較為繁瑣和浪費(fèi)時(shí)間。適配器的接口設(shè)計(jì)和特定模塊的接頭類型、位置、數(shù)量相對(duì)應(yīng)的相匹配，將模塊的所有接頭集成在適配器上，通過操作適配器，一次性完成對(duì)整個(gè)模塊的接插線操作。通過適配器內(nèi)部的轉(zhuǎn)換，可以將各個(gè)信號(hào)經(jīng)由相對(duì)比較統(tǒng)一的接線簇與通用開關(guān)矩陣相連。同時(shí)，可以將各模塊測(cè)試所需的一些外部配件，如衰減器、功分器、合路器、濾波器等集成在專用適配盒內(nèi)，最大程度避免接線難度。
4.5
應(yīng)用層 系統(tǒng) 4.5.1 智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng) 方案 4.5.1.1 倉(cāng)儲(chǔ) 管理 倉(cāng)庫(kù)管理的目標(biāo)如下：1.系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存信息能夠?qū)崟r(shí)地、準(zhǔn)確地共享,方便各部門、科室、人員的查詢和使用。
2.實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)對(duì)物料的信息化管理,將區(qū)位化和等精細(xì)化管理思想運(yùn)用于系統(tǒng)中，相關(guān)人員通過對(duì)系統(tǒng)的查詢，均能夠得到所需查詢物料準(zhǔn)確的數(shù)量信息和精確的位置信
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息。
3.系統(tǒng)的庫(kù)存信息可以實(shí)時(shí)反饋給數(shù)據(jù)流上游的采購(gòu)部門、財(cái)務(wù)部門等,具體信息由系統(tǒng)按規(guī)范格式自動(dòng)生成，從而減少相關(guān)人員對(duì)物料信息的人工輸入，大大降低由人工二次輸入引起的錯(cuò)誤。
4.系統(tǒng)能夠保證信息的安全性，區(qū)分各類人員對(duì)系統(tǒng)的使用范圍和操作權(quán)限，權(quán)責(zé)明晰。
倉(cāng)庫(kù)管理可分為 5 個(gè)主要功能模塊：出入庫(kù)管理、庫(kù)存管理、盤存管理、庫(kù)存預(yù)警管理。? 出入庫(kù)管理 主要分為出庫(kù)管理和入庫(kù)管理兩個(gè)部分。入庫(kù)管理又可以分為入庫(kù)和入庫(kù)記錄查詢。入庫(kù)是指對(duì)庫(kù)存進(jìn)行一次增加操作，入庫(kù)記錄查詢指的是對(duì)歷史的入庫(kù)操作信息進(jìn)行查詢。出庫(kù)管理與入庫(kù)管理類似，也包括出庫(kù)和出庫(kù)記錄查詢。
出入庫(kù)管理模塊出入庫(kù)管理員入庫(kù)入庫(kù)信息查詢出庫(kù)出庫(kù)信息管理 圖 4-20 出入庫(kù)管理用例圖 ? 庫(kù)存 管理 庫(kù)存管理模塊主要是對(duì)倉(cāng)庫(kù)信息、物料信息的維護(hù),以及庫(kù)存信息的展示。倉(cāng)庫(kù)信息、物料信息的維護(hù)主要包括倉(cāng)庫(kù)信息和物料信息的添加、刪除、修改等功能。庫(kù)存信息的展示包括當(dāng)前庫(kù)存狀態(tài)以及庫(kù)存查詢統(tǒng)計(jì)和各種報(bào)表生成。其中當(dāng)前庫(kù)
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存狀態(tài)能提供即時(shí)庫(kù)存；信息查詢要提供對(duì)各類信息的綜合查詢功能，主要包括倉(cāng)庫(kù)基本信息查詢，物料基本信息查詢，庫(kù)存信息查詢以及出入庫(kù)記錄查詢。
庫(kù)存管理模塊庫(kù)存管理員貨物信息維護(hù)倉(cāng)庫(kù)信息維護(hù)庫(kù)存展示出庫(kù)入庫(kù)移庫(kù)修改物料信息刪除倉(cāng)庫(kù)修改倉(cāng)庫(kù)信息當(dāng)前庫(kù)存信息信息查詢生成各種報(bào)表還庫(kù) 圖 4-21 庫(kù)存管理用例圖 其中信息查詢又包括倉(cāng)庫(kù)基本信息查詢，貨物基本信息查詢，庫(kù)存信息查詢以及出入庫(kù)記錄查詢。
信息查詢庫(kù)存管理員倉(cāng)庫(kù)基本信息查詢貨物基本信息查詢出入庫(kù)記錄查詢庫(kù)存信息查詢 圖 4-22 庫(kù)存信息查詢用例圖 ? 盤存管理：
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庫(kù)存盤點(diǎn)是庫(kù)存管理的日常工作。該模塊主要分為庫(kù)存盤點(diǎn)和物料報(bào)損兩部分，其中庫(kù)存盤點(diǎn)又包括凍結(jié)盤點(diǎn)和循環(huán)盤點(diǎn)兩種。庫(kù)存盤點(diǎn)提供年終、月終結(jié)算處理；支持按數(shù)量、單價(jià)、金額的明細(xì)核算及統(tǒng)計(jì)分析；完成物料收發(fā)存的成本核算，能夠正確及時(shí)的核算出材料成本；提供暫估入出庫(kù)成本計(jì)算、差異核算、出庫(kù)差異分?jǐn)?、憑證生成等業(yè)務(wù)處理；提供業(yè)務(wù)和財(cái)務(wù)的對(duì)帳功能能與業(yè)務(wù)及財(cái)務(wù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)集成，保證業(yè)務(wù)財(cái)務(wù)信息的一致。
盤存管理模塊盤存管理員庫(kù)存盤點(diǎn)貨物報(bào)損凍結(jié)盤點(diǎn)循環(huán)盤點(diǎn) 圖 4-23 盤存管理用例圖 ? 庫(kù)存 預(yù)警管理：
適量的庫(kù)存是保證生產(chǎn)不間斷進(jìn)行的重要保證,隨著生產(chǎn)過程的持續(xù)進(jìn)行,物料不斷的被消耗。由于物料的采購(gòu)?fù)ǔＲ艿焦┓缴a(chǎn)周期、貨運(yùn)周期等諸多因素的影響,因此從采購(gòu)指令下達(dá)到物料進(jìn)入庫(kù)房之間存在著一個(gè)提前期。所以,物料補(bǔ)充指令的下達(dá)應(yīng)該在提前期之前做出。因此,為了確保在最合適的時(shí)間發(fā)出物料補(bǔ)充指令,從而保證供應(yīng)安全,必須對(duì)庫(kù)存進(jìn)行監(jiān)測(cè)。另一方面,如果有庫(kù)存過量,會(huì)造成資金的極大占用和浪費(fèi),因此在庫(kù)存管理過程中,一方面要預(yù)防缺貨的發(fā)生,另一方面還要防止出現(xiàn)庫(kù)存積壓狀態(tài)。
庫(kù)存預(yù)警管理模塊決策中心決策系統(tǒng)庫(kù)存積壓預(yù)警庫(kù)存缺貨預(yù)警過量缺貨 圖 4-24 庫(kù)存預(yù)警管理用例圖 關(guān)于庫(kù)存的控制有多種方法,其中定期訂貨法需要對(duì)庫(kù)存進(jìn)行固定周期的監(jiān)測(cè),由于這種檢測(cè)方法的固有周期性,其監(jiān)測(cè)結(jié)果經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)尚未到達(dá)臨界訂貨點(diǎn)即進(jìn)行補(bǔ)充的狀況；mrp 對(duì)庫(kù)存的控制則是基于對(duì)物料需求進(jìn)行統(tǒng)籌、有效的科學(xué)分
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析基礎(chǔ)之上的；jit 則是在庫(kù)存管理高度有效運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下追求零庫(kù)存控制策略。
4.5.1.2
備料 輔助 傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)具有空間利用率低、靈活性差、差錯(cuò)率高、擴(kuò)展性能差、聯(lián)動(dòng)性差等缺點(diǎn)。在數(shù)字化倉(cāng)庫(kù)建設(shè)中，備料輔助系統(tǒng)（可看做是倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)）的作用是快速存放和取用所需的器件或產(chǎn)品。其結(jié)構(gòu)如下圖：
備料輔助系統(tǒng)自動(dòng)化高架庫(kù) 自動(dòng)化輸送 自動(dòng)物料追蹤 人機(jī)交互 倉(cāng)儲(chǔ)綜合管理端拾器具存儲(chǔ) 端拾器具輸送 端拾器具追蹤 人員操作指示倉(cāng)庫(kù)管理相關(guān)內(nèi)容圖 4-25 備料輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ? 自動(dòng)化高架庫(kù)：用自動(dòng)化堆垛機(jī)、貨架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物料存?。?? 自動(dòng)化輸送系統(tǒng)：用自動(dòng)化輸送裝備實(shí)現(xiàn)物料的交接和搬運(yùn)； ? 自動(dòng)物料追蹤系統(tǒng)：用 rfid 實(shí)現(xiàn)物料操作過程的追蹤； 下圖為一個(gè)自動(dòng)化備料系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)圖：
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圖 4-26 自動(dòng)化備料系統(tǒng)仿真示意圖 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮的因素有如下：
? 托盤物品：存放對(duì)象、物料重量、物料尺寸等 ? 空托盤垛：存放位置、頂層高度等 ? 組合式貨架：材料、尺寸、間隙等 ? 堆垛機(jī)：載荷參數(shù)、控制方式、速度 ? 輸送機(jī)：agv 小車參數(shù)、傳送帶參數(shù) 下圖為一個(gè)備料系統(tǒng)硬件組成示意圖：
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圖 4-27 自動(dòng)化備料系統(tǒng)物理組成示意圖 自動(dòng)化備料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以物料管理系統(tǒng)提供的信息為參考，在生產(chǎn)計(jì)劃階段，下發(fā)命令到倉(cāng)庫(kù)，取料，并更新倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)；在采購(gòu)階段，物料入庫(kù)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新，并反饋給生產(chǎn)計(jì)劃部門以準(zhǔn)備生產(chǎn)。
4.5.2
項(xiàng)目 管理 系統(tǒng) 方案 4.5.2.1 項(xiàng)目 管理 項(xiàng)目管理的一般流程見下圖：專業(yè)文檔
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訂單評(píng)估是否立項(xiàng)成立項(xiàng)目小組是研發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)定型產(chǎn)品試制小批量生產(chǎn)批量生產(chǎn)生產(chǎn)預(yù)估計(jì)劃否是否完成結(jié)束是否 圖 4-28 項(xiàng)目管理一般流程 項(xiàng)目管理包括如下內(nèi)容：
1.項(xiàng)目任務(wù)管理
根據(jù)企業(yè)情況，項(xiàng)目任務(wù)的來源分為訂單來源和生產(chǎn)預(yù)估計(jì)劃來源。訂單來源指企業(yè)接收到新產(chǎn)品訂單后，成立項(xiàng)目管理小組，任命項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)該項(xiàng)目的全過程進(jìn)行管理，專業(yè)文檔可修改
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其過程包括研發(fā)規(guī)劃、設(shè)計(jì)定型、產(chǎn)品試制、生產(chǎn)準(zhǔn)備、小批量生產(chǎn)、批量生產(chǎn)。生產(chǎn)預(yù)估計(jì)劃來源，指企業(yè)根據(jù)往年情況，能預(yù)估其固化產(chǎn)品在今年的需求量，從而指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃的制定，對(duì)于這種項(xiàng)目來源，項(xiàng)目流程一般僅為批量生產(chǎn)。
2.項(xiàng)目狀態(tài)管理
項(xiàng)目立項(xiàng)之后，項(xiàng)目組成員即可根據(jù)對(duì)應(yīng)權(quán)限對(duì)項(xiàng)目狀態(tài)進(jìn)行管理。包括項(xiàng)目狀態(tài)及進(jìn)度查詢、項(xiàng)目狀態(tài)更新、項(xiàng)目暫停、項(xiàng)目終止、項(xiàng)目?jī)?nèi)容更改、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人更改、項(xiàng)目合并等。4.5.2.2
成本 管理 成本控制是企業(yè)的一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。企業(yè)通過對(duì)成本的計(jì)劃、控制、監(jiān)督、考核和分析等來促使企業(yè)各單位與部門加強(qiáng)管理，不斷優(yōu)化資源的利用，努力降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。成本管理系統(tǒng)就是通過對(duì)于成本的不同方式的確認(rèn)、計(jì)量、分析和比較，確保這種系統(tǒng)控制能最終落實(shí)到資源消耗上。使得企業(yè)的管理者能夠得到更加準(zhǔn)確和及時(shí)的數(shù)據(jù)。成本管理 er 關(guān)系見如下幾圖：
產(chǎn)品成本核算多方法分?jǐn)傢?xiàng)目成本核算成本管理人員項(xiàng)目自定義用戶成本定義 圖 4-29 成本用例示意圖
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單產(chǎn)品消耗事前分析細(xì)分成本要素事中分析成本分析人員產(chǎn)品料工費(fèi)成本核算分析管理事后分析分產(chǎn)品分析 圖 4-30 成本核算分析用例示意圖 成本分析人員成本數(shù)據(jù)多系統(tǒng)集成管理庫(kù)存管理人員存貨管理人員 圖 4-31 多系統(tǒng)集成管理用例示意圖 成本管理系統(tǒng)承擔(dān)的工作是計(jì)算出生產(chǎn)計(jì)劃中，成本消耗和產(chǎn)品的產(chǎn)出之間的投入產(chǎn)出比。針對(duì)產(chǎn)品和項(xiàng)目核算出產(chǎn)品料工費(fèi)，可以統(tǒng)計(jì)出單位產(chǎn)品的材料成本消耗。另外成本管理系統(tǒng)還可以根據(jù)采購(gòu)的原材料而把成本細(xì)分，根據(jù)產(chǎn)品的工序和結(jié)構(gòu)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行成本細(xì)化分析。
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項(xiàng)目成本項(xiàng)目周期項(xiàng)目人員項(xiàng)目費(fèi)用項(xiàng)目名稱 圖 4-32 項(xiàng)目成本信息 er 圖 同時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的常規(guī)投入，制定產(chǎn)品的成本標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是在一定的物價(jià)水平和勞動(dòng)力價(jià)格下制定的成本標(biāo)準(zhǔn)，而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成本，在每一批次的產(chǎn)品中計(jì)算出實(shí)際成本在各項(xiàng)之間，計(jì)算出實(shí)際成本和標(biāo)準(zhǔn)成本之間的數(shù)據(jù)差額，從而改進(jìn)成產(chǎn)工序等，從而更好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本或者項(xiàng)目成本的更好控制。
產(chǎn)品成本產(chǎn)品名稱材料費(fèi)用產(chǎn)品數(shù)量人工費(fèi) 圖 4-33 產(chǎn)品成本信息 er 圖 在項(xiàng)目的成本核算分析中，根據(jù)項(xiàng)目的周期，首先進(jìn)行事前成本分析，根據(jù)項(xiàng)目的程度，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行事前的成本的預(yù)估計(jì)，對(duì)包括勞動(dòng)力、原材料成本、車床損耗、生產(chǎn)損耗等進(jìn)行預(yù)先的成本估計(jì)，以期對(duì)項(xiàng)目的成本進(jìn)行大概的預(yù)估計(jì)。
然后在項(xiàng)目進(jìn)行的過程中，分階段，分周期的對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行階段性分析，對(duì)之前的成本花費(fèi)進(jìn)行匯總，并且根據(jù)原先制定的計(jì)劃，對(duì)成本花費(fèi)與以后的花費(fèi)進(jìn)行修正或者調(diào)整，以使其按照預(yù)先估計(jì)的方向進(jìn)行發(fā)展。最后，項(xiàng)目的完成階段，對(duì)成本進(jìn)行事后分析，對(duì)項(xiàng)目成本的事后分析，包括多方面的分析，包括對(duì)項(xiàng)目中花費(fèi)的匯總和總結(jié)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行完整的成本分析。
同時(shí)，每一個(gè)產(chǎn)品是由多個(gè)工序?qū)崿F(xiàn)的，在計(jì)算整體生產(chǎn)成本的同時(shí)，還需要對(duì)每一步驟，或者分產(chǎn)品進(jìn)行投入產(chǎn)出分析，以使其達(dá)到最高的成本效率控制。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品成本和項(xiàng)目的成本分析結(jié)果都應(yīng)該在多系統(tǒng)子模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。使各個(gè)模塊都可以對(duì)產(chǎn)品或者項(xiàng)目的成本進(jìn)行更好的把握和掌控，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)效率的完美提高。
4.5.2.3
風(fēng)險(xiǎn) 管理 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理是指對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)從識(shí)別到分析乃至采取應(yīng)對(duì)...公司智能制造規(guī)劃 智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃篇四
現(xiàn)代制造技術(shù)
1142813203 吳文樂
摘要：現(xiàn)代制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上, 不斷吸收和發(fā)展機(jī)械、電子、能源、材料、信息及現(xiàn)代管理技術(shù)的成果, 將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、管理服務(wù)等產(chǎn)品生命周 期的全過程, 以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、靈活、清潔的生產(chǎn)技術(shù)模式,取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)可以顯著提高生產(chǎn)效率，然而其局限性也顯而易見，即無法很好地適應(yīng)中小批量生產(chǎn)的要求。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，特別是自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等的迅猛發(fā)展，柔性制造技術(shù)(fmi)應(yīng)運(yùn)而生。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代制造技術(shù)；自動(dòng)控制技術(shù)；柔性制造技術(shù)
1.現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展綜述
現(xiàn)代制造技術(shù)在系統(tǒng)論、方法論、信息論和協(xié)同 論等的基礎(chǔ)上形成制造系統(tǒng)工程學(xué)，是一種廣義制造的概念，亦稱之為“大制造”的概念，它體現(xiàn)了制造概念的擴(kuò)展。廣義制造概念的形成過程主要有以下幾方面原因[1]。
1).制造設(shè)計(jì)一體化。體現(xiàn)制造和設(shè)計(jì)的密切結(jié)合，形成了設(shè)計(jì)制造一體化，設(shè)計(jì)不僅是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而且包括工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制設(shè)計(jì)等。
2).材料成形機(jī)理的擴(kuò)展?，F(xiàn)在加工成形機(jī)理明確地將加工分為去除加工、結(jié)合加工和變形加工。
3).制造技術(shù)的綜合性?，F(xiàn)代制造技術(shù)是一門以 機(jī)械為主體，交叉融合光、電、信息、材料等學(xué)科的綜合體，并與管理科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、文化、藝術(shù)、人機(jī)工 程、生物工程和生命科學(xué)等相結(jié)合，拓展了新領(lǐng)域。現(xiàn)代制造技術(shù)應(yīng)包括硬件和軟件兩大方面，硬／軟件工具、平臺(tái)和支撐環(huán)境有了很大的發(fā)展。
4).產(chǎn)品的全生命周期。制造的范疇從過去的設(shè)計(jì)、加工和裝配發(fā)展為產(chǎn)品的全生命周期，包括市場(chǎng)調(diào)研、設(shè)計(jì)、制造、銷售、維修和報(bào)廢處理等。
5).生產(chǎn)制造模式的發(fā)展。計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù) 是制造技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，集成制造系統(tǒng)強(qiáng) 調(diào)信息集成，其后出現(xiàn)了柔性制造、敏捷制造、虛擬制 造、網(wǎng)絡(luò)制造、大規(guī)模定制、綠色制造、智能制造和協(xié) 同制造等多種制造模式，有效地提高了制造技術(shù)的水平，擴(kuò)展了制造技術(shù)的領(lǐng)域[2]。
現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展主要沿著“廣義制造”或稱 “大制造”的方向發(fā)展，其具體的發(fā)展可以歸納為四個(gè)方面和多個(gè)大項(xiàng)目[3]，如圖1所示：
圖1：現(xiàn)代制造技術(shù)方向
針對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)，本文從柔性制造技術(shù)的角度對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)柔性制造在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究；
2.柔性制造
2.1 柔性制造簡(jiǎn)述
所謂“柔性”，是指制造系統(tǒng)(企業(yè))對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力。柔性可分為瞬時(shí)、短期和長(zhǎng)期柔性[4]。瞬時(shí)柔性是指設(shè)備出現(xiàn)故障后，自動(dòng)排除故障或?qū)⒘慵D(zhuǎn)移到另一臺(tái)設(shè)備上繼續(xù)進(jìn)行加工的能力；短期柔性是指系統(tǒng)在短時(shí)期內(nèi)，適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力，包括在任意時(shí)期混合進(jìn)行加工2種以上零件的能力；長(zhǎng)期柔性則是指系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用中，能夠加工各種不同零件的能力。迄今為止，柔性還只能定性地加以分析，尚無科學(xué)實(shí)用的量化指標(biāo)。因此，凡具備上述3種柔性特征之一的、具有物料或信息流的自動(dòng)化制造系統(tǒng)都可以稱為柔性制造系統(tǒng)。柔性制造技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)過程及其裝備上的應(yīng)用，是將微電子技術(shù)、智能技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)融合在一起，具有自動(dòng)化、柔性化、高效率的特點(diǎn)，是目前自動(dòng)化制造系統(tǒng)的基本單元技術(shù)[5]。
柔性制造技術(shù)是對(duì)各種不同形狀加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和[6]。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群，我們認(rèn)為凡是側(cè)重于柔性，適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為[7]：
(1)柔性制造系統(tǒng)（fms）：關(guān)于柔住制造系統(tǒng)的定義很多，權(quán)威性的定義有：美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局把fms定義為：“由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備，傳輸裝置把工件放征其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動(dòng)化。
(2)柔性制造單元（fmc）：m s是fms向廉價(jià)化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物，它是由l～2臺(tái)加工中心、工業(yè)機(jī)器人。數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)送存貯設(shè)備構(gòu)成，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動(dòng)化，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。
(3)柔性制造線（fml):它是處于單一或少品種人批量非柔性自動(dòng)線與中小批量多品種fms之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心，cnc機(jī)床；亦可采用爭(zhēng)用機(jī)床或nc專用機(jī)床，對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)柔性的要求低于fms，但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過程中的分散型控制系統(tǒng)(d c s)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動(dòng)化，其技術(shù)已日趨成熟，迄今已進(jìn)入實(shí)用化階段。
(4)柔性制造工廠(fmf):fmf是將多條fms連接起來，配以自動(dòng)化屯體倉(cāng)庫(kù)，用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)送至發(fā)貨的完整f m s。它包括了cad／cam，并使計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(cims)投入實(shí)際，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng) 柔性化及自動(dòng)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運(yùn)進(jìn)程的全盤化。fmf是自動(dòng)化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營(yíng)管理的自動(dòng)化連成一個(gè)整體，以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)(ims)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)工廠柔性化及自動(dòng)化[8]。
2.2柔性制造所采用的關(guān)鍵技術(shù)
1.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)未來cad技術(shù)發(fā)展將會(huì)引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復(fù)雜的問題。當(dāng)前設(shè)計(jì)技術(shù)最新的一個(gè)突破是光敏立體成形技術(shù)，該項(xiàng)新技術(shù)是直接利用cad數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)控制的激光掃描系統(tǒng)，將二維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖彤對(duì)池內(nèi)的光敏樹脂液面進(jìn)行光學(xué)掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環(huán)操作，逐層掃描成形，并自動(dòng)地將分層成形的各斤狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數(shù)據(jù)，數(shù)小時(shí)內(nèi)便呵制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。
2.模糊控制技術(shù)模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊摔制器具有自學(xué)習(xí)功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息井自動(dòng)地對(duì)控制量作調(diào)整，使系統(tǒng)性能大為改善，其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更引起人們極大的關(guān)注。
3.人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)迄今，柔性制造技術(shù)中所采用的人工智能大多指基礎(chǔ)規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識(shí)和推理規(guī)則進(jìn)行推理，求解各類問題（如解釋、預(yù)測(cè)，診斷、查找故障、設(shè)汁、計(jì)劃、監(jiān)視、修復(fù)、命 令及控制等）。由于專家系統(tǒng)能簡(jiǎn)便地將各種事實(shí)及經(jīng)驗(yàn)證過的理論與通過經(jīng)驗(yàn)獲得的知識(shí)相結(jié)合，因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸方面工作增強(qiáng)綜合性。展望未來，以知識(shí)密集為特征，以知識(shí)處理為手段的人工智能（包括專家系統(tǒng)）技術(shù)必將在柔性制造(尤其智能型)中起著非常重要的關(guān)鍵性的作用。目前對(duì)未來智能化柔性制造技術(shù)具有重要意義的一個(gè)正在急速發(fā)展的領(lǐng)域是智能傳感器技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是伴隨計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和人工智能產(chǎn)生的，它使傳感器具有內(nèi)在的“決策”功能。
4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ann)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動(dòng)控制領(lǐng)域，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列到專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分[9]。
3.國(guó)內(nèi)現(xiàn)代制造技術(shù)狀況
近年來，世界各國(guó)都投入了巨大的財(cái)力和物力，強(qiáng)化作為光機(jī)電一體化制造業(yè)基礎(chǔ)的先進(jìn)制造業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略研究。美國(guó)、德 國(guó)、日 本 等 國(guó) 已 經(jīng) 開 發(fā) 出 了 數(shù) 控（nc）、計(jì)算機(jī)數(shù)控（cnc）、直接數(shù)控（cam）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（cims）、制造資源規(guī)則（mrp）、柔性制造單元（tmc）、柔性制造系統(tǒng)（fms）、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)／制造（cad／cam）、精益生產(chǎn)（lp）、智能制造系統(tǒng)（ms）、并行工程（ce）和敏捷制造（am）等多項(xiàng)現(xiàn)代制造技術(shù)與制造模式。這些技術(shù)的推廣與應(yīng)用，不僅使本國(guó)企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力得到鞏固，也使得世界先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展迅猛[10]。我國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)的巨大潛力，為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間。但是，與制造業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比，國(guó)內(nèi)的現(xiàn)代制造技術(shù)的研發(fā)與市場(chǎng)拓展還不均衡。其中，國(guó)內(nèi)機(jī)械基礎(chǔ)件制造行業(yè)中的數(shù)控化率極低，不足1.6%，先進(jìn)加工工藝、技術(shù)和裝備的普及程度不足10 % ；cad／cam 系統(tǒng)應(yīng)用的普及率在國(guó)內(nèi)骨干企業(yè)僅有35%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小。另外，在相關(guān)行業(yè)中如印刷業(yè)、電力行業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)等，技術(shù)裝備的低數(shù)控化率也遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)對(duì)中高檔先進(jìn)產(chǎn)品的需求?？v觀國(guó)際制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展，面對(duì)國(guó)際、國(guó)內(nèi)兩個(gè)制造業(yè)市場(chǎng)的日漸融合，如何立足國(guó)內(nèi)制造業(yè)的市場(chǎng)需求，整合分散的科研與企業(yè)資源，盡快形成自己在先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)是擺在我國(guó)制造業(yè)面前的迫在眉睫的課題了[11]。
總之，重視制造業(yè)和現(xiàn)代制造技術(shù)已成為全球化的大趨勢(shì)?，F(xiàn)代制造技術(shù)不是一項(xiàng)具體技術(shù)，而是利用系統(tǒng)工程技術(shù)將各種相關(guān)技術(shù)集成的一個(gè)有機(jī)整體；現(xiàn)代制造技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)技術(shù)，而不是一成不變的，它需要不斷吸收各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到產(chǎn)品的所有領(lǐng)域，結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活的生產(chǎn)[12]；現(xiàn)代制造技術(shù)的目的是提高制造業(yè)的綜合效益，其不摒棄傳統(tǒng)技術(shù)，而是有賴于不斷用科技新手段去研究它和傳承它，并應(yīng)用科技新成果去改造它和充實(shí)它；現(xiàn)代制造技術(shù)在強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)的同時(shí)，還強(qiáng)調(diào)各專業(yè)學(xué)科之間的相互滲透、融合和淡化，并消除其間的界限。我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)結(jié)合自身的特點(diǎn)，形成特色，大力發(fā)展一些關(guān)鍵前沿技術(shù)，比如新一代材料成型技術(shù)、微米及納米技術(shù)、快速原型制造以及智能制造等[13]。在不久的將來，現(xiàn)代制造技術(shù)將得到更大的發(fā)展和壯大，發(fā)展和應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)是每個(gè)國(guó)家為提高企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)創(chuàng)新能力的必然選擇。
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公司智能制造規(guī)劃 智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃篇五
智能制造是先進(jìn)制造技術(shù)的最新的制造模式之一，智能制造系統(tǒng)是一個(gè)信息處理系統(tǒng)，它的原料、能量和信息都是開放的，因此智能制造系統(tǒng)是一個(gè)開放的信息系統(tǒng)。智能制造技術(shù)是制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術(shù)。智能制造是新世紀(jì)制造業(yè)的發(fā)展方向。由于其實(shí)施方案可以在整個(gè)制造的大系統(tǒng)(產(chǎn)品的全生命周期)進(jìn)行，也可以在單元技術(shù)(例如模具設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床診斷專家系統(tǒng)、智能機(jī)器人等)上逐步推進(jìn)，從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性講，也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)跨越發(fā)展的必經(jīng)之路。引言
智能制造「‘」(工m:intelligent manufacturing)是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動(dòng)。并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承和發(fā)展。1.1智能制造系統(tǒng)概述
智能制造系統(tǒng)「2」就是要通過集成知識(shí)工程、制造軟件系統(tǒng)、機(jī)器人視覺與機(jī)器人控制等來對(duì)制造技術(shù)的技能與專家知識(shí)進(jìn)行模擬，使智能機(jī)器在沒有人工干預(yù)情況下進(jìn)行生產(chǎn)。智能制造系統(tǒng)就是要把人的智力活動(dòng)變?yōu)橹圃鞕C(jī)器的智能活動(dòng)。智能制造系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)是智能機(jī)器，它包括具有各種程序的智能加工機(jī)床，工具和材料傳送裝置，檢測(cè)和試驗(yàn)裝置，以及裝配裝置等。1.2智能化制造的特點(diǎn)
川智能化制造技術(shù)以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高產(chǎn)品對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)。
(2)智能化制造技術(shù)不局限于制造工藝，而是覆蓋了市場(chǎng)分析、生產(chǎn)管理、加工和裝配、銷售、維修、服務(wù)，以及回收再生的全過程。
(3)智能化制造強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人、管理和信息的四維集成，不僅涉及到物質(zhì)流和能量流，還涉及到信息流和知識(shí)流，即四維集成和四流交匯是智能化制造技術(shù)的重要特點(diǎn):
(4)智能化制造技術(shù)更加重視制造過程組成和管理的合理化以及革新，它是硬件、軟件、智能(人)與組織的系統(tǒng)集成。
2.智能化制造數(shù)控設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)
機(jī)械制造設(shè)備的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、以及對(duì)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算技術(shù)的研究與應(yīng)用，使機(jī)械制造工)‘智能化技術(shù)得到了跨越式的發(fā)展，可以說這是又一次具有劃時(shí)代意義的工業(yè)技術(shù)革命。目前，智能化制造數(shù)控設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，除了機(jī)械主體以外，主要是由智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)、智能感知技術(shù)、智能自適應(yīng)技術(shù)、智能神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能云計(jì)算技術(shù)和智能專家系統(tǒng)等主要技術(shù)構(gòu)成。
(1>智能化數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控設(shè)備智能化的發(fā)
展是以數(shù)控系統(tǒng)完善的軟硬件功能及高靈敏度、高精度感知檢測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以適應(yīng)智能化、信息化、數(shù)字化集成技術(shù)發(fā)展的要求。為追求數(shù)控設(shè)備加工效率和加工質(zhì)量，數(shù)控系統(tǒng)不但有自動(dòng)編程、前饋控制、模糊控制、自學(xué)習(xí)控制、工藝參數(shù)自動(dòng)生成、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)戎悄芑δ?，并有故障診斷專家系統(tǒng)，使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨勢(shì)完善。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)智能化，能自動(dòng)感知負(fù)載變化，自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。如發(fā)那科推出的hrv控制，通過共振追隨型hrv濾波器，可以避免因頻率變動(dòng)而造成設(shè)備的共振。通過融合旋轉(zhuǎn)伺服電動(dòng)機(jī)，高精度、高響應(yīng)和高分辨率脈沖編碼器，實(shí)現(xiàn)高速和高精度的伺服控制，保證極其平穩(wěn) 的進(jìn)刀。
(2)智能自適應(yīng)控制技術(shù)自適應(yīng)控制分為 工藝自適應(yīng)和兒何自適應(yīng)。工藝自適應(yīng)又分為
最佳自適應(yīng)控制系統(tǒng)(aco)和約束式自適應(yīng)(acc)。自適應(yīng)控制自20世紀(jì)60年代已開始研究，但用于生產(chǎn)實(shí)踐尚不普遍。目前應(yīng)用面較廣的還是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的acc系統(tǒng)，已用于銑、車、鉆、磨、電加工和加工中心等機(jī)床上;而aco多用于加工因素相對(duì)簡(jiǎn)單的磨削和電火花加工(ed m)上。影響加工的因素很多很復(fù)雜，不僅建立數(shù)學(xué)模
型困難，而且要實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)也有很大難度，有待深入研究。(3)智能化神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最智能的莫過于人的大腦，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)
(ann)是一種模擬
人的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，即類似人的大腦神經(jīng)突觸連接的結(jié)構(gòu)進(jìn)行信息處理的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)功能、聯(lián)想記憶功能、非線性映射功能和高速尋找優(yōu)化解的功能等。目前，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)多用于數(shù)控設(shè)備可靠性預(yù)測(cè)和優(yōu)化工藝參數(shù)方面，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)方面的研究與應(yīng)用尚不多見。隨著神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)控機(jī)床方面的應(yīng)用可能會(huì)有很好的前景，或許會(huì)把數(shù)控系統(tǒng)的智能化水平推向高級(jí)階段。未來兒年希望能有一個(gè)較快的發(fā)展。(4)智能專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算i機(jī)程序系統(tǒng)，其專家知識(shí)庫(kù)中含有某個(gè)領(lǐng)域大量的l專家知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，就是利用這些專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和土解決問題的方法來處理該領(lǐng)域的技術(shù)問題。它能夠f應(yīng)用人工智能技術(shù)，根據(jù)該專家系統(tǒng)中的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬專家的決策過程，來解決·需要專家處理的復(fù)雜問題。目前，數(shù)控設(shè)備領(lǐng)域尚l(wèi)缺乏這種專家系統(tǒng)。(5)云計(jì)算將把智能化制造推向更高級(jí)階右段國(guó)外工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的大型工業(yè)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和高等院校對(duì)云計(jì)算的研究和發(fā)展都極為重視，之認(rèn)為這是一種具有劃時(shí)代意義的技術(shù)。如美國(guó)宇航!局和通用汽車公司都在研究和應(yīng)用云計(jì)算技術(shù);我1國(guó)北京建有云計(jì)算基地，華為技術(shù)有限公司和tcl集團(tuán)也都特別關(guān)注云計(jì)算的發(fā)展、研究和應(yīng)用。3.智能化工廠
智能化機(jī)械工)‘是以“智能化”為核心，以智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化為主要特征的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)實(shí)體。智能化工)‘將逐步分層次實(shí)現(xiàn)。智能工業(yè)機(jī)器人在智能自動(dòng)化制造工)‘中扮演著重要角色。(1>智能工業(yè)機(jī)器人在智能化數(shù)控設(shè)備中
除了各種數(shù)控設(shè)備和相關(guān)數(shù)控配套設(shè)備以外，智能工業(yè)機(jī)器人在智能制造單元、智能制造系統(tǒng)和智能制造工)‘中具有重要作用。
(2)智能化自動(dòng)化工)‘在各種智能化自動(dòng)化數(shù)控設(shè)備的基礎(chǔ)上，智能化工)‘將由工廠‘局部智能自動(dòng)化、逐步分層次地發(fā)展到全工)‘智能自動(dòng)化和社會(huì)化智能制造。
第一層次:單機(jī)或單元智能自動(dòng)化。
單機(jī)或單元智能自動(dòng)化，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無人值守。國(guó)內(nèi)外都有用于生產(chǎn) 的實(shí)例。
第二個(gè)層次:生產(chǎn)制造系統(tǒng)智能自動(dòng)化。
在第三代“智能機(jī)器人化單元”的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制生產(chǎn)車間全自動(dòng)化系統(tǒng)。包括毛坯倉(cāng)儲(chǔ)管理，再制品倉(cāng)儲(chǔ)管理，成品零件倉(cāng)儲(chǔ)管理及其搬運(yùn)、裝卸、裝配作業(yè)和質(zhì)量檢驗(yàn)等。
第三個(gè)層次:智能化數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)。
在第二層次生產(chǎn)制造系統(tǒng)智能自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，配置網(wǎng)絡(luò)綜合管理系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)全工)‘的智能化數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)制造。智能化工)‘的實(shí)現(xiàn)主要是靠信息通信技術(shù)(ict)和智能網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行加以保證。具有實(shí)時(shí)資料搜集與傳輸功能、高效能計(jì)算機(jī)與分析預(yù)測(cè)功能、遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷功能及模擬功能等。智能化工)‘最核心的部分是生產(chǎn)過程和全面經(jīng)營(yíng)運(yùn)行的智能自動(dòng)化，包括設(shè)計(jì)智能化，生產(chǎn)排序自動(dòng)化，生產(chǎn)線自動(dòng)化，測(cè)試檢驗(yàn)自動(dòng)化，倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化，電力管理智能自動(dòng)化等等，進(jìn)一步發(fā)展到自動(dòng)化無人化工)‘(絕大多數(shù)設(shè)備可以無人值守)。
第四個(gè)層次:智能化社會(huì)化生產(chǎn)。
智能化網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)化制造，將山企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)經(jīng)因特網(wǎng)向企業(yè)外部傳輸。這就是所謂的internet/intranet。網(wǎng)絡(luò)可使企業(yè)與企業(yè)之間進(jìn)行跨地區(qū)協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同制造、信息共享、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷和服務(wù)等。網(wǎng)絡(luò)能為制造提供完整的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，可以通過網(wǎng)絡(luò)將加工程序傳給遠(yuǎn)方的設(shè)備進(jìn)行加工，也可遠(yuǎn)程診斷并發(fā)出指令調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)使各地分散的數(shù)控機(jī)床聯(lián)系在一起，互相協(xié)調(diào)，統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)整，使產(chǎn)品加工不局限于一個(gè)工)‘內(nèi)而實(shí)現(xiàn)社會(huì)化生產(chǎn)。智能化社會(huì)化制造能夠借助internet網(wǎng)實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)、跨國(guó)際智能化制造，進(jìn)人internet/intranet時(shí)代。云計(jì)算借助internet網(wǎng)整合了計(jì)算機(jī)資源，為智能化制造開了先河。智能化網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)化制造將引領(lǐng)社會(huì)和全球資源的整合與優(yōu)化運(yùn)用，同時(shí)將有效地提高人類的生活質(zhì)量，逐步地減少人類的體力勞動(dòng)而擴(kuò)大腦力勞動(dòng)的比重，進(jìn)入知識(shí)社會(huì)，智能社會(huì)。
智能制造具有高科技高水平的先進(jìn)制造系統(tǒng)，面臨一些極具挑 戰(zhàn)性的問題。當(dāng)然也需要我們投入大量的研究去攻克這些技術(shù)難題。產(chǎn)品和制造過程的數(shù)字建模理論及混合約束求解方法，幾何表示與推理在運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、抓取、夾持、裝配、nc加工、計(jì)算機(jī)視覺、測(cè)量中的應(yīng)用，制造技能和制造知識(shí)的表示、獲取與推理。智能制造單元的agent建模及智能制造系統(tǒng)的多agent建模理論、多agent系統(tǒng)學(xué)>-j及重構(gòu)理論、多agent系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析方法及性能評(píng)價(jià)標(biāo)、多agent系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度、控制與協(xié)調(diào)等。制造資源的holon模型holonic系統(tǒng)組成及其分別式協(xié)調(diào)與控制等。由于人類智能問題本身的復(fù)雜性，智能制造理論與技術(shù)的研究任重而道遠(yuǎn)，上述問題的深入研究，不僅將促進(jìn)智能制造理論與技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)一步完展具有積極的推動(dòng)作用。不僅要提高機(jī)器設(shè)備的智商，更要協(xié)調(diào)好人與機(jī)器的關(guān)系，建立一種新型的人機(jī)一體化關(guān)系，從而產(chǎn)生高效高性能的生產(chǎn)系統(tǒng)?？傊S著智能制造技術(shù)的普及以及其帶來的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯，可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來，智能制造將成為下一代重要的生產(chǎn)模式。參考文獻(xiàn)：
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