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數字化智能工廠的實時數據管理要點

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發表時間:2019-08-27 09:48作者:德誠智能制造網址:http://www.bhienkdf.cn

數字化智能工廠的生產管理中,除了傳統的數據庫管理(永久性數據)還有許多應用包含了對數據的實時存取和實時管理,如柔性自動化生產線制造單元的工作狀態等,所以在研究數字化智能工廠的軟件時,就必須首先研究對實時數據的管理。


實時數據庫是數據和事務都有定時特性或顯式的定時限制的實時數據庫。實時數據庫是一個新的數據庫研究領域,它在概念、方法和技術上都與傳統數據庫有很大的不同,其核心問題是事物處理既要確保數據的一致性,又要保證事物的正確性,而它們都與定時限制相關聯。


近十幾年來,數據庫技術日趨與其他相關技術結合,涌現了許多新型的數據庫系統,如分布式數據庫系統、并行數據庫系統、實時數據庫系統等。在制造業生產中,生產控制、過程控制、自動化、CAD/CAM、CIMS這些應用和傳統應用有不同的特征。


一方面,要維護大量共享數據和控制數據,另一方面,這些應用與傳統應用活動相比有很強的時間性,要求在規定的時刻和一定的時間內完成其處理,所處理的數據也往往是“短暫”的,即有一定的時效性,過時則有新的數據產生,而使當前的決策或推導變成無效。所以,這種應用對實時性要求很高,并且對數據的處理和歸檔,事務優先級要求相對很高。


在開發數字化智能工廠管理軟件之前,首先要對本企業的數據流進行詳細地的研討,因為這是基礎性的工作,圖1是根據某企業生產管理流程規劃的數據流。它體現了各部門之間實時數據傳輸、相應的數據庫等內容。在數據流中應有三種類型的數據:


(1)實時數據

實時數據是數據流中從柔性制造單元實時采集的數據以及對單元實時傳送的程序數據等,實時數據可以是從永久數據庫來,但對制造單元來說,它具有時間性,隨著時間的推移,實時數據便失效了。


(2)歷史數據

財務、倉儲、物流、銷售、設計等部分都要對產品(數字化產品)進行查詢、統計等工作,如財務根據本月每人的作業數據進行工資計算(自動計算),物流部門要對產品生產中用料等進行統計以制訂采購計劃等。


(3)統計數據

在歷史數據的基礎上統計出的數據可以歸為統計數據,比如作業統計、倉庫數據統計等。同樣實時數據也可以用于統計操作,如流量型數據進行統計操作很容易計算出產品的產量、產出比等。


實時數據庫在現場總線控制系統中是一個現場設備(柔性制造單元、設備等)的數據收集器,是其他應用軟件的數據來源的其他應用程序必經的數據通道。實時數據負責把其他應用程序要寫的控制數據回寫到現場設備,管理實時數據,歸檔、維護歷史數據,并提供OPC訪問接口;實時數據庫也向外提供ODBC接口,用于連接實時數據庫。實時數據至少應包含實時數據庫組態工具、實時數據庫接口、實時數據庫數據輸入/輸出處理、數據察看和維護工具等內容。


數據化的硬件必須由智能的軟件進行管理,對一個制造業企業來講,其軟件從大的方面可以歸結為四大部分:辦公自動化軟件(OA)、數字化車間管理軟件(CPC)、物料管理軟件(MRP)、產品數字化管理軟件(PDM)。


數字化車間管理軟件主要是對生產數據流的管理,它主要包含對加工程序的管理、制造單元(現場設備)的狀態監測、日程管理及刀具的管理四部分。按需求的來源不同,企業內部的物料可分為獨立需求和相關需求兩種類型。獨立需求是指需求量和需求時間由企業外部的需求來決定,例如,客戶訂購的產品、科研試制需要的樣品、售后維修需要的備品備件等;相關需求是指根據物料之間的結構組成關系由獨立需求的物料所產生的需求,例如,半成品、零部件、原材料等的需求。


MRP的基本任務主要有兩個:從最終產品的生產計劃(獨立需求)導出相關物料(原材料、零部件等)的需求量和需求時間(相關需求);根據物料的需求時間和生產(訂貨)周期來確定其開始生產(訂貨)的時間。


MRP的基本內容是編制零件的生產計劃和采購計劃。然而,要正確編制零件計劃,首先必須落實產品的出產進度計劃,用MRPⅡ的術語就是主生產計劃(Master Production Schedule,MPS),這是MRP展開的依據。MRP還需要知道產品的零件結構,即物料清單(Bill Of Material,BOM),才能把主生產計劃展開成零件計劃;同時,必須知道庫存數量才能準確計算出零件的采購數量。MRP必須與其他部門相關聯(數據庫的來源)。


產品數字化是數字化智能工廠的核心內容,所有的數據都與之有關聯,產品的數字化是從設計部門開始的,實質上,產品的數字化也就是產品的參數化,一系列的參數代表了產品的所有特征,而這些特征是其他管理軟件的基礎,其結構可用圖6表示。它至少應包含諸如備份、查詢、特殊定貨信息、零件信息輸出、配置信息輸出等內容。


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