CN109298701A - 一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法 - Google Patents

一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法 Download PDF

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王伟旭
杨川
杨亚平
叶俊伶
李冉
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Abstract

本发明提供了一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，针对制造业的特点，并结合数据采集技术的特点，使用如下原则设计数据采集时的组织和配置方法。这一方法包含以下两个部分：顺应制造业的管理思路，以工位为纲领，来实现数据的组合管理；遵循数据通信的技术特点，使用树形结构的拓扑图来实现数据的逻辑关系标注。

Description

一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法
技术领域
本发明涉及数据采集技术领域，特别是涉及一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法。
背景技术
智能制造已经从概念进入实施阶段，在这一过程中，数据采集是十分重要的环节，也是整个实施进程中的首要环节。而数据采集和整理的质量和合理性，直接关系到数字化运营的效率。一个合理的数据组织方式，可以：
1)提升数据获取的效率；
2)简化数据后处理的工作；
3)使数字化管理流程清晰；
本案在这样的背景下，提出一种既符合工厂管理流程又符合数据技术逻辑的数据组织管理方法，专门适用于制造型企业的数据采集系统。
发明内容
本发明提供一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，包括如下步骤：
一种制造业数据挖掘中的源数据配置管理方法，包括如下步骤：
步骤1：以实际工作中的每个工位为最小管理单位，并以其工位名称作为数据采集源；
步骤2：在工位以下设置数据终端节点和数据类别标注节点，对于所采集的数据进行区分；
步骤3：在工位以上，分别设立车间、分厂以及单位的等级，各等级节点之间采用树形拓补结构实现数据关联；
步骤4：在工位节点将所采集的数据根据所采集的数据终端以及数据类型进行分类，分别上传至不同的上位等级；
步骤5：工位以上的各等级节点根据工位节点所传输的数据的来源和种类进行筛选，比对所需要录入的数据；
进一步的，所述数据终端节点其数据类型包括传感器数据、RTU、DTU数据、ATE数据、手动录入数据和第三方数据库数据，其设置个数最少为1个，无理论上限。
进一步的，所述数据类别标注节点其数据类型包括人员信息、设备信息、物料信息、工艺信息和环境信息中，其设置个数最少为1个，无理论上限。
进一步的，所述工位节点的数据内容约束包括工位名称和工位描述，其设置个数最少为1个，无理论上限。
进一步的，所述车间、分厂等级节点数据内容约束包括车间、分厂的名称和描述，其设置个数最少为1个，无理论上限。
进一步的，所述单位节点为根节点，包括单位名称和单位描述，其设置个数有且仅有1个。
进一步的，从数据终端节点到工位节点之间的节点层次数量是固定的，不额外增加节点层。
进一步的，从工位节点到单位节点之间的路径中，可以根据需要增加额外的节点层。
区别于现有技术，本发明的优势在于：
1、完全按照制造业现场管理的习惯来设计数据组织体系，将现场数据按照最小管理单位——工位来统管；并且使用制造业现场管理中的5M1E的归类方法对数据进行归类整理。非常容易被制造业管理人员接受，且能够非常容易和自然的被应用到制造业现场管理中。可以说，本方法是专门针对制造业的现场管理二设计的一种数据组织体系管理工具。
2、构建了一个完备的制造业现场数据组织体系。区别于传统的关系数据库形式，采用数据节点之间的拓扑关系来标注数据之间的关系，并且由于本方法中各个节点之间的关系可以修改，因此也可以十分方便的修改各个数据之间的关系，比传统的数据库管理数据的方式具有更强的灵活性。这一特性特别适合智能制造技术改造过程中持续优化过程中无法避免的数据重组织问题。
3、能够直观明了的实现工厂现场的虚拟拷贝。在虚拟的拓扑图上，通过数据实时反应工厂现场正在发生或已经发生的情况。实现一个与现场相对应的虚拟拷贝。
附图说明
图1是本发明工位为纲领的数据组织方式拓扑示意图。
图2是本发明数据组织树形结构。
图3是本发明以某线缆制造工厂为例，其数据采集组织拓扑设计。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，包括如下步骤：
步骤1：以实际工作中的每个工位为最小管理单位，并以其工位名称作为数据采集源；
步骤2：在工位以下设置数据终端节点和数据类别标注节点，对于所采集的数据进行区分，如图1所示；
步骤3：在工位以上，分别设立车间、分厂以及单位的等级，各等级节点之间采用树形拓补结构实现数据关联，如图2所示；
步骤4：在工位节点将所采集的数据根据所采集的数据终端以及数据类型进行分类，分别上传至不同的上位等级；
步骤5：工位以上的各等级节点根据工位节点所传输的数据的来源和种类进行筛选，比对所需要录入的数据。
具体而言，对于每一个等级的数据节点和数据类型，均具有一定的约束方法，包括进一步的，所述数据终端节点其数据类型包括传感器数据、RTU、DTU数据、ATE数据、手动录入数据和第三方数据库数据，其设置个数最少为1个，无理论上限。
所述数据类别标注节点其数据类型包括人员信息、设备信息、物料信息、工艺信息和环境信息中，其设置个数最少为1个，无理论上限。
所述工位节点的数据内容约束包括工位名称和工位描述，其设置个数最少为1个，无理论上限。
所述车间、分厂等级节点数据内容约束包括车间、分厂的名称和描述，其设置个数最少为1个，无理论上限。
所述单位节点为根节点，包括单位名称和单位描述，其设置个数有且仅有1个。
从数据终端节点到工位节点之间的节点层次数量是固定的，不额外增加节点层。
从工位节点到单位节点之间的路径中，可以根据需要增加额外的节点层。
以实际一个实施例为例，图3是某电缆生产厂的现场管理系统实现框图。电缆生产工艺过程中主要包括两个车间，即导体车间和束绞车间。导体车间的主要工作是实现电缆中心导体的拉丝工序，按照型号规格，制作不同直径的电缆中心导体铜丝。束绞车间的主要工作是将多股导体车间加工完成的电缆中心导体铜丝进行单次或多次绞转，最终形成由多股铜丝组成的横截面更大的电缆导体，并加装表面绝缘层和铠甲等，最终输出成缆产品。
本示例中用户对导体车间的重点关心数据进行了采集和组织，例如，导体车间质量数据最重要的是拉出的铜丝的直径，直径的太大成本高，直径太小又影响性能指标，需要严格控制直径才能在成本和性能之间找到最佳点。另外，人工计件的生产方式要求对产量和人员信息进行统计，因此将人员信息也纳入工位管理之中。用电环境、空压机状态是最重要的作业环境参数，也纳入其中；作业指导也是现场的重要数据，也纳入体系中。
束绞车间主要关注人员信息以及与成本和性能相关的工艺参数和质量参数，因此纳入了截距、绞距两个质量数据和拉力、累计米数两个工艺参数，以此来实时控制现场的主要状态参数。实施监控的界面如下图所示。
按照本方法设计的数据组织体系可以实时的跟踪用户关心的重要参数和指标，并且可以根据生产计划的变化调整设备和工位之间的关联关系。能够非常及时的反映出与生产现场完全一致的状态，帮助车间管理人员对生产现场发生的问题进行及时的控制和调整。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：以实际工作中的每个工位为最小管理单位，并以其工位名称作为数据采集源；
步骤2：在工位以下设置数据终端节点和数据类别标注节点，对于所采集的数据进行区分，通常是按照5M1E，即是人、机、料、法、测、环的规则来归类现场数据；
步骤3：在工位以上，分别设立车间、分厂以及单位的等级，各等级节点之间采用树形拓补结构实现数据关联；
步骤4：在工位节点将所采集的数据根据所采集的数据终端以及数据类型进行分类，分别上传至不同的上位等级；
步骤5：工位以上的各等级节点根据工位节点所传输的数据的来源和种类进行筛选，比对所需要录入的数据。
2.根据权利要求1所述的一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，其特征在于：所述数据终端节点其数据类型包括传感器数据、RTU、DTU数据、ATE数据、手动录入数据和第三方数据库数据，其设置个数最少为1个，无理论上限。
3.根据权利要求1所述的一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，其特征在于：所述数据类别标注节点其数据类型包括人员信息、设备信息、物料信息、工艺信息和环境信息中，其设置个数最少为1个，无理论上限。
4.根据权利要求1所述的一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，其特征在于：所述工位节点的数据内容约束包括工位名称和工位描述，其设置个数最少为1个，无理论上限。
5.根据权利要求1所述的一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，其特征在于：所述车间、分厂等级节点数据内容约束包括车间、分厂的名称和描述，其设置个数最少为1个，无理论上限。
6.根据权利要求1所述的一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，其特征在于：所述单位节点为根节点，包括单位名称和单位描述，其设置个数有且仅有1个。
7.根据权利要求1所述的一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，其特征在于：从数据终端节点到工位节点之间的节点层次数量是固定的，不额外增加节点层。
8.根据权利要求1所述的一种制造业数据采集中的数据组织和配置方法，其特征在于：从工位节点到单位节点之间的路径中，可以根据需要增加额外的节点层。
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