CN104091224A - 一种生产线数据实时采集分析的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产线数据实时采集分析的系统，该系统包括ERP系统、中间层服务器、中心服务器、ZIGBEE无线基站、ZIGBEE数据采集终端、电子看板和电子工票构成。本发明既降低了布线成本，简约生产环境，又可实现随时随地采集生产数据和进行生产管理，实时发现生产瓶颈和实时调度生产、平衡产能、改善品质、维护生产设和保证交货期。
Description
技术领域：
本发明主要涉及工业生产线的数据采集及管理技术领域。
背景技术：
目前制造业生产线的生产数据主要采用手工统计分析、浪费大量纸张耗材和人力成本，耗时耗力、效率低，不能即时反映生产进度、生产效率、找出生产瓶颈和平衡生产线产能。
即使已使用信息化管理、实施ERP的企业，生产数据也是在通过手工录入系统后再由系统进行分析，手工录入数据效率低、数据易失真，同样存在无法实时呈现数据的问题。
“信息系统+有线采集终端”模式的企业，其生产数据采集所用的数据采集终端仍多为条码阅读器或有线RFID读卡器。“条码阅读器”或“有线RFID读卡器”均需要通过RS485或TCP/IP有线方式与PC工作站或主服务器连接通讯。如此既增加了系统实施成本，又不能方便移动和实现精益简约化生产。
并且在现有技术中，常常出现机车故障时无法通知维修人员及时检修，从而影响生产进度和拖延交货期的问题。
发明内容：
为了克服上述现有技术存在的技术上的不足，本发明提供了一种生产线数据实时采集分析的系统。
所述一种生产线数据实时采集分析的系统，其包括ERP系统、中间层服务器、中心服务器、ZIGBEE无线基站、ZIGBEE数据采集终端、电子看板和电子工票构成；
所述ERP系统以C/S结构或B/S结构组成局域网以TCP/IP方式与所述ZIGBEE无线基站实时交互；
所述ERP系统包含服务器端和客户端；
所述ZIGBEE无线基站有两个通讯接口，一端以TCP/IP方式接入局域网与所述ERP系统连接，另一端以ZIGBEE方式与ZIGBEE数据采集终端通讯；
所述ZIGBEE数据采集终端以ZIGBEE技术通过所述ZIGBEE无线基站将采集到的产线数据与所述中心服务器进行实时交互；
所述中心服务器，内部部署数据库，存储所述系统的生产线所有原始数据。
所述中间层服务器，内建中间层服务程序，集成多个SQL存储过程；通过所述ZIGBEE无线基站实时监测侦听ZIGBEE数据终端的数据信息，并将信息传输到所述电子看板；
所述电子看板通过TCP/IP接入局域网，通过所述中间层服务器内建的中间层服务程序实时交互，同步实时显示生产线的实时数据信息。
所述电子工票是RFID射频卡，负责记录产线的生产数据信息，所述ZIGBEE数据采集终端的读取所述电子工票的记录的生产线数据信息。
本发明还提供了一种生产线数据实时采集分析的方法。
所述一种生产线数据实时采集分析的方法，该方法包括以下步骤：
第一步，建立一个生产线数据实时采集分析的系统；
所述生产线数据实时采集分析的系统，通过ZIGBEE数据终端实时记录产线的生产数据；
所述生产数据实时采集分析的系统，实时通过无线基站将记录的产线的生产数据传递给ERP系统；
所述生产数据实时采集分析的系统，实时通过无线基站将EPR系统的分析处理结果传递给ZIGBEE数据终端；
所述生产数据实时采集分析的系统，实时通过中间层服务程序将工业生产线上各工序工位的各种生产物料、在制品、制成品的生产数量、物料交接记录、产品返工信息和生产调度指令、生产设备运行情况实时发布到电子看板上；
第二步，设置系统基础资料；
第三步，设定生产线固定工序；
第四步，设置系统设备维护权限；
第五步，中心服务器进行数据处理
第六步，产生生产报表，并实时看板显示生产数据信息。
本发明的有益效果是既降低了布线成本，简约生产环境，又实现了随时随地采集生产数据和进行生产管理，实时发现生产瓶颈和实时调度生产、平衡产能、改善品质、维护生产设和保证交货期。
为使本方明的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本方面作进一步地详细描述。
附图说明：
图1是本发明的生产线数据实时采集分析的系统原理示意图。
图2是本发明的系统基础资料设置原理图。
图3是本发明的工序设定原理图。
具体实施方式：
图1是本发明的生产线数据实时采集分析的系统原理示意图。
如图1所示，本发明所提供的一种生产线数据实时采集分析的系统，该系统包括ERP系统、中间层服务器、中心服务器、ZIGBEE无线基站、ZIGBEE数据采集终端、电子看板和电子工票构成。
所述EPR系统包含服务器端和客户端，以C/S结构或B/S结构组成局域网，通过中心服务器、中间层服务器以TCP/IP方式与ZIGBEE无线基站通讯实时交互：接收ZIGBEE无线基站转发自ZIGBEE数据采集终端(包括Mes-PAD、手持式终端、工位读卡器)采集的生产数据；返回处理结果给ZIGBEE数据采集终端(包括Mes-PAD、手持式终端、工位读卡器)，将当前产品工序(在制品名称)、生产数量、计划数、差额数、不良品数及目标任务、生产进度、 完成率、交货率、交货期等生产信息发布到电子看板实时显示。
所述ERP系统包含的服务器端为一些后台处理程序，在后台处理采集到的相关生产数据。
所述中心服务器，也可叫做“中央数据库服务器”主要部署数据库，存储所述系统的生产线所有原始数据。
所述中间层服务器端部署了中间层服务程序，该中间层服务程序集成了多个SQL存储过程，中间层服务器上部署的中间层服务程序包括接收ZIGBEE硬件数据的中间件程序、与电子看板连接的电子看板控制程序，中间层服务器作为一硬件与中心服务器的桥梁将相关生产线数据存储到中心服务器，并且无论ERP系统是否运行，它在后台通过ZIGBEE无线基站实时监测侦听ZIGBEE数据终端(包括Mes-PAD、手持式终端、工位读卡器)的刷卡事件或按键触发事件所接收的数据和运行结果，将工业生产线上各工序工位的各种生产物料、在制品、制成品的生产数量、物料交接记录、产品返工信息和生产调度指令、生产设备运行情况实时发布到电子看板上。
所述ZIGBEE无线基站有两个通讯接口。一端以TCP/IP方式接入局域网与中间层服务器连接。另一端以ZIGBEE方式与ZIGBEE数据采集终端(包括Mes-PAD、手持式终端、工位读卡器)通讯，实现生产线工位的生产数据采集或现场巡检管理数据的实时上传和ERP生产指令的实时下发。
所述ZIGBEE数据采集终端(包括Mes-PAD、手持式终端、工位读卡器)，均属于独立功能的数据采集终端，不同之处在于：工位 读卡器固定安装于生产线固定工位上，侧重于生产工人使用，手持式终端由车间主管人员随身携带，侧重于生产现场巡检管理(如物流交接、质检、调度)；Mes-PAD为决策层使用，代替PC客户端。所述数据采集终端以ZIGBEE技术通过ZIGBEE无线基站与中心服务器进行实时交互生产数据。其中Mes-PAD是带有WIFI、ZIGBEE、RFID、激光条码枪等模块的工业平板电脑，Andriod操作系统，同时兼备PC客户端和电子看板的作用。
所述电子看板是LED/LCD显示屏，通过TCP/IP接入局域网。通过中间层服务器的“中间层服务程序”实时交互，同步显示生产线各工位的生产数据、生产物料交接、各生产线效率、和产能瓶颈、各在制品和不良品返工数量、各工序物料的生产进度及计件工人的工资。
所述电子工票是RFID射频卡。分为两类：一类为物料卡，绑定各种物料名称、工序的信息，工人在生产过程中每完成一定数量(以扎、包、箱为单位)，就在生产线工位记卡器上刷一下卡，生产数据就会实时上传给中心服务器处理分析，并把分析结果显示在电子看板或客户端上；另一类为人员卡，绑定生产工人或管理人员的身份信息，在工位读卡器或手持终端机货Mes-PAD上刷卡后进行相应的操作，操作人员的身份信息和操作时间、操作事件(数据采集器的嵌入式菜单已事先设定个各种管理项目)会绑定生产数据实时上传给中心服务器处理分析，并把分析结果显示在电子看板上。
本发明所提供的一种生产线数据实时采集分析的方法，该方法 包括以下步骤：
第一步，建立前述所讲的生产线数据实时采集分析的系统；
第二步，如图2所示设置系统基础资料；
1、对基础数据进行管理：将生产过程中经常用到的项目资料归类，用代码编号代替，将外部系统基础资料快速导入；
2、建立人事档案表：包括基本人事资料导入，包括基础人事资料录入与维护、部门信息管理、员工卡登记、员工厂牌打印；
3、建立控制器档案：将数据采集终端归档，每台无线基站、Mes-PAD、手持式终端、工位读卡器都有唯一的SPN码作为通信识别码，将这些数据采集终端对应的识别码与其各自承担的角色(采集、管理)及对应的生产线设备、工位、工序等生产一个设备信息表，便于为系统收集数据时提供分析源返回相关指令。
4、系统基础资料设置完成后，将ZIGBEE通信调通。
第三步，如图3所示，设定生产线固定工序；
1、工序类别代码设定和工序单价制定：包括
生产类别、工序类别、工序级级、部件库设定。
工序的平均单价，用于制单工序的单价微调基准等设定。
2、工序标签打印：用激光打印机打印标签贴在工序卡(物料卡、电子工票)上，便于车间工人和管理人员肉眼识别和快速流转工序(采集数据时既可通过终端机感应读卡也可通过激光条码扫描)。
3、工序卡登记：将工序卡(物料卡、电子工票)与数据库中生成好的工序标签进行绑定。
4、预排工序：根据生产线排程需求预先排定相关工序(后续，如有需求，管理人员可使用数据采集移动终端进行调整)。
第四步，设置系统设备维护权限；
1、权限管理。客户端操作员权限设定：人员操作权限、菜单操作权限、表操作权限设定。
2、数据库维护。各数据表的维护、导入与导出、表头标题维护等。
3、中间层服务程序设置。中间层服务程序包含多个自定义存储过程，实时监听、接收无线基站转发来的现场生产数据包，并向中心服务器数据库提交数据，服务器端软件处理后将结果返回到生产现场的终端机或电子看板显示。
第五步，中心服务器进行数据处理
本发明所述生产线数据实时采集系统为C/S或B/S结构。数据由服务器端处理，系统软件与“中间层服务程序”分离，系统是否运行不影响中间层服务程序实时处理生产现场数据。只要中心服务器开启，“中间层服务程序”运行，“中间层服务程序”包含的各个存储过程依不同的数据采集终端、不同键值和不同电子工票的触发而触发，并生成各种生产数据为客户端软件直接调用。
第六步，产生生产报表，并实时看板显示生产数据信 息。
根据本发明在服装制造业的生产线流程中的具体实施例，对本发明进行详细表述如下：
第一步，建立前述所讲的生产线数据实时采集分析的系统
第二步，设置系统基础资料：
1、生产制单。由管理人员在客户端操作，每批产品生产之前，管理人员根据客户订单关于数量、型号、规格、款号等要求，制定制单数、款号、子单(不同交货期)、颜色等信息。
2、款号库、颜色库、尺码库、客户库等维护
第三步、设定生产线固定工序；
1、工序类别代码设定和工序单价制定：
管理人员对产品进行款号工序划分，微调工序单价，设定工序顺序、工票类型、生效日期、里程碑工序，
2、工序标签打印：
根据裁床提供的裁床单产生裁床信息，产生裁床报告；
根据裁床信息自动生成电子菲票，支持大小菲。兼容单件流、小批量流、捆扎包流。可设置有效加工次数；
根据菲票信息打印条码贴纸，贴在电子菲卡上，用于物料绑菲时识别；
3、工序卡登记：
将电子菲与条码绑定，即将电子菲卡录入系统中
4、预排工序：
根据生产线排程需求预先排定相关工序。
第四步、设置系统设备维护权限；
对于前述程序的设定和数据库的维护及后续跟单员查看、修改权限进行控制，对中间层服务程序进行设置，一般由主管授权。
第五步，中心服务器进行数据处理
中心服务器统计制单的已裁数、已发卡、未发卡、已回收卡、未回收、发卡数、缺卡数、已回收卡数，并将制单资料维护进入工作模式后，生产线数据采集终端每次收到控制中心管理系统下发的指令后，判断是否需要回应，若需要回应则将生产线信息通过ZIGBEE通讯接口模块发送到中间层服务器，中间层服务器再将信息传送到中心服务器进行处理。
第六步，产生生产报表，并实时看板显示生产数据信息
中心服务器将各种生产数据、运行结果、查询结果通过TCP/IP或WIFI实时传送到中间层服务器，由中间层服务器内部部署的中间层服务程序中的与电子看板连接的电子看板控制程序发布到MES-PAD或电子看板上显示。
综上所述，虽然本发明公开如上，本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内的情况下，应当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。
Claims (9)
1.一种生产线数据实时采集分析的系统，其特征在于该系统包括ERP系统、中间层服务器、中心服务器、ZIGBEE无线基站、ZIGBEE数据采集终端、电子看板和电子工票构成；
所述ERP系统以C/S结构或B/S结构组成局域网以TCP/IP方式与所述ZIGBEE无线基站实时交互；
所述ZIGBEE无线基站有两个通讯接口，一端以TCP/IP方式接入局域网与所述ERP系统连接，另一端以ZIGBEE方式与ZIGBEE数据采集终端通讯；
所述ZIGBEE数据采集终端以ZIGBEE技术通过所述ZIGBEE无线基站将采集到的产线数据与所述中心服务器进行实时交互；
所述中心服务器，内部部署数据库，存储所述系统的生产线所有原始数据。
所述中间层服务器，内建中间层服务程序，集成多个SQL存储过程；通过所述ZIGBEE无线基站实时监测侦听ZIGBEE数据终端的数据信息，并将信息传输到所述电子看板；
所述电子看板通过TCP/IP接入局域网，通过所述中间层服务器内建的中间层服务程序实时交互，同步实时显示生产线的实时数据信息。
所述电子工票，负责记录产线的生产数据信息，所述ZIGBEE数据采集终端的读取所述电子工票记录的生产线数据信息。
2.如权利要求1所述的一种生产线数据实时采集分析的系统，其特征在于所述ERP系统包含服务器端和客户端。
3.如权利要求1所述的一种生产线数据实时采集分析的系统，其特征在于所述ZIGBEE数据采集终端为独立功能的数据采集终端。
4.如权利要求3所述的一种生产线数据实时采集分析的系统，其特征在于所述ZIGBEE数据采集终端为Mes-PAD,所述Mes-PAD为带有WIFI、ZIGBEE、RFID、激光条码枪模块的工业平板电脑。
5.如权利要求3所述的一种生产线数据实时采集分析的系统，其特征在于所述ZIGBEE数据采集终端为工位读卡器，所述工位读卡器固定安装于生产线固定工位。
6.如权利要求3所述的一种生产线数据实时采集分析的系统，其特征在于所述ZIGBEE数据采集终端为手持式数据采集终端。
7.如权利要求1所述的一种生产线数据实时采集分析的系统，其特征在于所述电子工票为RFID射频卡。
8.如权利要求1所述的一种生产线数据实时采集分析的系统，其特征在于所述RFID射频卡为物料卡和人员卡。
9.一种生产线数据实时采集分析的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
第一步，建立一个生产线数据实时采集分析的系统；
所述生产线数据实时采集分析的系统，通过ZIGBEE数据终端实时记录产线的生产数据；
所述生产线数据实时采集分析的系统，实时通过无线基站将记录的产线的生产数据传递给ERP系统；
所述生产线数据实时采集分析的系统，实时通过无线基站将EPR系统的分析处理结果传递给ZIGBEE数据终端；
所述生产线数据实时采集分析的系统，实时通过中间层服务程序将工业生产线上各工序工位的各种生产物料、在制品、制成品的生产数量、物料交接记录、产品返工信息和生产调度指令、生产设备运行情况实时发布到电子看板上；
第二步，设置系统基础资料；
第三步，设定生产线固定工序；
第四步，设置系统设备维护权限；
第五步，中心服务器进行数据处理
第六步，产生生产报表，并实时看板显示生产数据信息。
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