面向數(shù)字化工廠建設(shè)的數(shù)據(jù)應(yīng)用研究

管益輝

摘要：本文介紹了數(shù)字化工廠中數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的建設(shè)方案，從數(shù)字化工廠的基本條件和數(shù)據(jù)采集以及工廠信息化系統(tǒng)的功能分析開始，充分利用數(shù)字化工廠中生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，挖掘內(nèi)涵，以指標(biāo)評價(jià)、數(shù)據(jù)驅(qū)動為目標(biāo)，提出數(shù)據(jù)應(yīng)用的實(shí)施方案、存在的問題以及建議。

Abstract： This paper introduces the construction scheme of data acquisition and application in the digital factory. It starts from the analysis of the basic conditions and data acquisition of the digital factory， and also analyses the function of the information system. To make full use of the production process data in the digital factory and excavate the connotation， this paper puts forward the implementation scheme， existing problems and suggestions of data application with the target of index evaluation and data driven.

關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠;數(shù)據(jù)驅(qū)動;數(shù)據(jù)應(yīng)用

Key words： digital factory;data driven;data application

中圖分類號：TP391.44 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）01-0200-04

0 ?引言

自2013年德國提出了“工業(yè)4.0”的概念后，以兩化融合為特點(diǎn)的第四次工業(yè)革命的趨勢也愈加明顯。智能工廠的建設(shè)前提是數(shù)字化工廠中從頂層到底層的系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)貫通，將數(shù)字信息結(jié)合人工智能的算法，深度挖掘數(shù)據(jù)內(nèi)涵，才能逐步形成智能化的應(yīng)用。全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化是通向智能制造的必由之路，“數(shù)據(jù)”是智能化的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)的應(yīng)用關(guān)系到數(shù)字化工廠的質(zhì)量、效率和效益，也是邁向智能制造的必經(jīng)之路[1]。

1 ?數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)應(yīng)用架構(gòu)

數(shù)字化工廠的基本特點(diǎn)是業(yè)務(wù)流與信息流的融合，一是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)TC）、資源配置（企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)ERP）、制造執(zhí)行（制造執(zhí)行系統(tǒng)MES）及底層生產(chǎn)線的業(yè)務(wù)流全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的格式實(shí)現(xiàn)和傳遞[2];二是從產(chǎn)品生產(chǎn)過程中生成并采集上來的各種數(shù)據(jù)可以回傳歸集，在管理平臺上對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成質(zhì)量預(yù)警、管理問題的依據(jù)，用數(shù)據(jù)形成質(zhì)量提升和管理改善的驅(qū)動力。以此為出發(fā)點(diǎn)，數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)應(yīng)用的架構(gòu)為圖1所示。

根據(jù)精益管理的“七零”項(xiàng)點(diǎn)，按照設(shè)備、安全、質(zhì)量、交付和成本五大方面（S2QDC），將采集上來的過程數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，形成評價(jià)各產(chǎn)線、各區(qū)域的考核內(nèi)容匯總形成逐級所需的信息進(jìn)行展示和推送，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量和管理不同層級，按人員角色、管理層級對數(shù)據(jù)進(jìn)行利用，形成推動企業(yè)發(fā)展的動力。

2 ?數(shù)據(jù)應(yīng)用方案

2.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)貫通

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的貫通包含企業(yè)層級的信息化平臺之間數(shù)據(jù)的互通，同時(shí)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)向生產(chǎn)線執(zhí)行工位傳遞的數(shù)據(jù)能夠自動識別，不需二次轉(zhuǎn)化[3]。

2.1.1 企業(yè)信息化平臺數(shù)據(jù)互通

企業(yè)制造環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)源頭是以產(chǎn)品構(gòu)型為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形成的工藝設(shè)計(jì)，質(zhì)檢策劃要基于工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)信息的策劃。工藝設(shè)計(jì)和質(zhì)檢策劃數(shù)據(jù)包含的工藝流程、物料、工藝文件、檢驗(yàn)要求等信息，以此為依據(jù)向ERP、MES、WMS、QMS等系統(tǒng)傳輸一整套統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，作為指導(dǎo)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，以此保證數(shù)據(jù)流上下傳送時(shí)，同一數(shù)據(jù)的共享和利用。作為企業(yè)規(guī)劃的整體信息平臺，企業(yè)數(shù)據(jù)總線要將各系統(tǒng)連接起來。（圖3）

2.1.2 生產(chǎn)線執(zhí)行數(shù)據(jù)與企業(yè)信息平臺的互通

生產(chǎn)線執(zhí)行工位需要以工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在企業(yè)信息化平臺一次設(shè)計(jì)后，經(jīng)過審核及版本管理，作為根本依據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)和制造過程，同時(shí)規(guī)范體系管理的執(zhí)行。其中生產(chǎn)線與企業(yè)信息平臺的數(shù)據(jù)貫通需按類梳理接口數(shù)據(jù)。（圖4）

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的作用

當(dāng)工藝設(shè)計(jì)的文件、程序等下發(fā)到產(chǎn)線后，人員、質(zhì)量、生產(chǎn)和設(shè)備等過程管理的數(shù)據(jù)就需要從制造底層的產(chǎn)線執(zhí)行中采用數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)（SCADA）獲取[4]。數(shù)據(jù)的采集可分為自動采集和人工手動采集，根據(jù)企業(yè)的裝備水平、工位節(jié)拍配置來確定采集方式[5]。最終目的是要滿足數(shù)字化信息的需求，從制造過程和管理角度來看以工位為最小作業(yè)單元收集的過程數(shù)據(jù)主要用于以下方面：

2.2.1 質(zhì)量檢驗(yàn)文件的填寫

根據(jù)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行的質(zhì)檢策劃要求，其質(zhì)量管控項(xiàng)點(diǎn)和工藝執(zhí)行過程同步，在工位執(zhí)行工藝要求時(shí)進(jìn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)質(zhì)量數(shù)據(jù)可以用于質(zhì)量檢驗(yàn)文件的填寫，取消人工填寫作業(yè)。

2.2.2 管理數(shù)據(jù)指標(biāo)分析

為滿足工藝、生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備和人員等管理需要，生產(chǎn)過程采集的數(shù)據(jù)需轉(zhuǎn)化成管理語言才能使用，單純的數(shù)據(jù)無法表達(dá)管理內(nèi)涵和暴露問題。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集上來以后，必須進(jìn)行管理邏輯的處理，形成指標(biāo)數(shù)據(jù)，如設(shè)備利用率、工位節(jié)拍等。（圖5）