“看得見”的工廠—MES數(shù)據(jù)采集技術(shù)全景圖
MES系統(tǒng)通過多種數(shù)據(jù)采集和對接方式，實現(xiàn)對設(shè)備數(shù)據(jù)的全面采集和管理，為企業(yè)的生產(chǎn)管理和決策提供有力支持。
AI智能化MES、免費MES、AI Agent、智能化MES、裝配行業(yè)MES、組裝行業(yè)MES、萬界星空科技MES系統(tǒng)中的設(shè)備管理功能涵蓋了設(shè)備信息管理、狀態(tài)監(jiān)控、維護管理、績效管理和工裝資源管理等多個方面，確保了設(shè)備的良好運行和高效利用。

一、 MES數(shù)據(jù)采集的重要性：
1、數(shù)據(jù)采集的核心目標：
實時化： 獲取產(chǎn)線、設(shè)備、人員、物料的最新狀態(tài)，實現(xiàn)透明化生產(chǎn)。
自動化： 替代傳統(tǒng)人工錄入，避免延遲、錯誤，提高效率。
精細化： 收集粒度的數(shù)據(jù)（如秒級設(shè)備狀態(tài)、單個工件加工參數(shù)），為深度分析提供基礎(chǔ)。
二、 MES數(shù)據(jù)采集的主要技術(shù)分類與詳解
1. 基于設(shè)備與自動化的數(shù)據(jù)采集
（1）PLC采集
原理： 通過工業(yè)通信協(xié)議（如OPC UA、Modbus TCP/IP、Profinet、EtherNet/IP等）直接與設(shè)備控制器（PLC）進行通信，讀取其內(nèi)存寄存器中的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)內(nèi)容： 設(shè)備啟停狀態(tài)、報警信息、產(chǎn)量計數(shù)、工藝參數(shù)（如溫度、壓力、速度）。
優(yōu)點： 數(shù)據(jù)實時性高、精度高、無需人工干預(yù)。
挑戰(zhàn)： 需要設(shè)備開放通信接口，協(xié)議不統(tǒng)一可能導致集成復雜度高。
（2）CNC/DNC系統(tǒng)集成
原理： 通過DNC（分布式數(shù)控）網(wǎng)絡(luò)或直接接口（如以太網(wǎng)）與數(shù)控機床通信。
數(shù)據(jù)內(nèi)容： 程序號、加工狀態(tài)（運行、暫停、報警）、坐標信息、主軸轉(zhuǎn)速、進給率、報警代碼等。
優(yōu)點： 能獲取到最核心的加工過程數(shù)據(jù)。
（3）傳感器與IO模塊
原理： 對于非智能的“啞設(shè)備”，通過加裝傳感器（如光電傳感器、接近開關(guān)、電流傳感器、振動傳感器）和IO采集模塊，將物理信號（通斷、電流、振動）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
數(shù)據(jù)內(nèi)容： 設(shè)備運行/空閑狀態(tài)（通過檢測振動或電流）、產(chǎn)量計數(shù)（通過光電傳感器）、門開關(guān)狀態(tài)等。
優(yōu)點： 實現(xiàn)對老舊設(shè)備的智能化改造，成本相對較低。
挑戰(zhàn)： 需要硬件改造和安裝，部署工作量較大。
2. 基于標識與識別的數(shù)據(jù)采集
（1）條碼技術(shù)
原理： 使用一維碼或二維碼標識對象，通過手持式或固定式條碼掃描器進行識別。
應(yīng)用場景： 工單開工/完工匯報、物料收發(fā)、倉庫管理、質(zhì)量檢驗。
優(yōu)點： 技術(shù)成熟、成本低廉、部署簡單。
挑戰(zhàn)： 需要視線范圍內(nèi)掃描，易受油污損壞，信息容量有限。
（2）RFID技術(shù)
原理： 通過射頻信號自動識別附著在物體上的電子標簽，無需光學視線。
優(yōu)點： 非接觸、可讀寫、多標簽批量讀取、抗污染能力強。
挑戰(zhàn)： 成本高于條碼，金屬和液體環(huán)境對信號有干擾。
（3）其他識別技術(shù)
DPM（直接部件標示）： 將二維碼或Data Matrix碼直接雕刻或激光打標在零件表面，耐高溫、耐腐蝕，適用于全生命周期追溯。
OCR（光學字符識別）： 通過工業(yè)相機識別零件本身的字符編號，適用于特定行業(yè)（如半導體）。
3. 基于人機交互的數(shù)據(jù)采集
（1）工位終端/觸摸屏
原理： 在產(chǎn)線關(guān)鍵工位部署計算機或工業(yè)觸摸屏，工人通過MES客戶端界面進行操作和匯報。
數(shù)據(jù)內(nèi)容： 開工/完工確認、質(zhì)量檢驗結(jié)果（良品/不良品數(shù)量及缺陷代碼）、物料消耗、設(shè)備點檢、異常情況上報。
優(yōu)點： 交互友好，可采集結(jié)構(gòu)化、標準化的數(shù)據(jù)。
挑戰(zhàn)： 增加操作員負擔，依賴人員的及時性和準確性。
（2）移動終端（PDA/手機/平板）
原理： 操作員手持移動設(shè)備，通過掃描或手動輸入進行數(shù)據(jù)采集。特別適用于倉庫管理、現(xiàn)場巡檢、設(shè)備維護等移動場景。
優(yōu)點： 靈活性高，覆蓋范圍廣。
挑戰(zhàn)： 設(shè)備管理、電池續(xù)航、網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題。

三、 數(shù)據(jù)采集的技術(shù)架構(gòu)與關(guān)鍵組件
1. 設(shè)備層： 各類生產(chǎn)設(shè)備、傳感器、識別裝置。
2. 采集層：
協(xié)議網(wǎng)關(guān)： 負責協(xié)議轉(zhuǎn)換，將不同設(shè)備的不同協(xié)議統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為標準協(xié)議（如OPC UA, MQTT）。
SCADA系統(tǒng)： 在部分場景下，SCADA作為車間級數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，可以成為MES的數(shù)據(jù)提供者。
邊緣網(wǎng)關(guān)： 具備邊緣計算能力，可在數(shù)據(jù)源頭進行初步過濾、清洗、計算，再上傳至MES，減輕服務(wù)器壓力。
3. 傳輸層： 工業(yè)以太網(wǎng)、Wi-Fi、5G等網(wǎng)絡(luò)，負責數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
4. 平臺層： MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，接收、存儲和處理所有采集到的數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵通信技術(shù)：
OPC UA： 已成為工業(yè)互聯(lián)的事實標準，提供統(tǒng)一的信息模型和安全通信機制，尤其適用于從PLC/CNC采集數(shù)據(jù)。
MQTT： 一種輕量級的發(fā)布/訂閱消息傳輸協(xié)議，非常適合在帶寬不穩(wěn)定或資源受限的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）環(huán)境中使用，是未來工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的重要方向。

MES數(shù)據(jù)采集技術(shù)是數(shù)字化工廠的基石。成功的實施并非簡單地堆砌技術(shù)，而是需要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求、設(shè)備現(xiàn)狀和投資預(yù)算，進行科學的規(guī)劃，選擇最適合的方案。一個優(yōu)秀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，應(yīng)該像人體的神經(jīng)系統(tǒng)一樣，既靈敏又可靠，為MES大腦和上層決策提供源源不斷的高質(zhì)量“養(yǎng)分”，最終驅(qū)動制造過程持續(xù)優(yōu)化和智能化升級。

審核編輯 黃宇