企业简介

青岛丰光精密机械股份有限公司是一家以精密机械加工、压铸制造为核心技术并致力于为高端装备制造、高速列车/轨道交通、汽车、工业智能化等行业提供核心零部件的中外合资企业。2011年取得了高新技术企业称号，2014年1月24日公司在全国股份转让系统成功挂牌。

作为一家精密零部件制造企业，企业充分意识到信息化对于企业管理的提升和促进作用。通过U8+产品和专业信息化实施服务团队，让企业打破了原有的流程壁垒，改变了原有的工作方式；管理范围和管理内容都有了非常大的改善，条码技术的应用、车间管理透明化让企业开始走向智能制造之路。

总体业务流程

销售接单后，计划部门编排滚动计划，LRP运算出生产计划、采购计划、委外计划。

“自制”属性的物料，按照制造部门和产品组合分开下达，便于后续执行、区分和统计。

“采购”属性的物料，下达请购，通知采购进行采购的后续流程；“委外”属性的物料，下达委外请购，此处的委外指产品委外，计划下达后，即可通知采购执行委外流程。

根据生产订单号，制作工序流转卡，经过每道工序进行条码扫描开工、报工、完工。

成品完成后，扫描条码入库，实现单台管理，实时盘库。

软件自动进行生产成本归集，自动进行成本核算。

提前安排发货计划，扫描发货，验证发货准确。

关键应用场景

基础数据管理

基础业务数据是企业信息化的根基，根据丰光精密机械业务特点，将所有存货（原材料、半成品、产成品、工具、模具、低值易耗等）进行多级分类；并针对存货属性（内销、自制、采购、委外、生产耗用等）、计划属性（固定提前期、供应倍数、最低供应量、销售跟单、安全库存、批号）等进行分析。

丰光精密机械属于精加工型企业，工艺路线设置的规范性与准确性，直接影响到车间现场信息化应用效果，为此针对企业的工艺特点，对产品+工序+设备的组合（宽放系数、机加工时间、人工安装时间、权重、单机人数）维护对应的参数。

库存管理条码应用

企业互联从条码应用开始，条码技术在丰光精密机械业务中的应用，开启了企业智能制造的第一步，条码标签与识读设备的软硬件结合，让数据采集在企业中更加便捷、高效，同步提升了其供应链上的准确性和效率。

通过条码技术的应用，从材料入库和产品生产下线时开始进行赋码、打码、贴码，整个供应链上端到下端的业务通过扫码方式进行连接，并保持物流与数据流的同步。箱码的使用，让产成品一次扫码，批量出库。集准确与便捷于一体，集软件与硬件于一体，集信息流与物流为一体，是条码技术带给丰光精密机械最显著的价值。

车间现场管理与车间条码应用

丰光精密机械的产品属于多工序连续加工。对于车间现场的组织管理，除了要做到生产订单级的管控外，还需要对工序、机台设备以及班组人员做到细化管理。但是由于车间现场数据的产生需要到完工之后集中录入，场地约束与时间的滞后性导致企业数据收集的不方便与不及时。

车间条码技术的应用为企业数据实时采集提供便利，根据生产订单生成的工序流转卡，采用PDA移动报工方式，各班组作业者使用终端设备上岗开工后开始加工作业，每个工序加工完成后，扫描工序流转卡中的工序二维码，扫描人员条码、机器设备条码并输入对应的合格数量，完成数据实时采集。

应用价值

提供多层次的计划及平衡系统，细化生产计划，构成完整灵活的LRP解决方案：需求规划实现对采购计划进行编制，并提供计划调整建议，可以针对销售订单编制物料的需求计划。

优化生产管理，提供集成的混合模式制造解决方案，实现有效的生产过程控制：通过生产订单管理实现生产领退料严格管理及生产订单的审核、下达、关闭和生产统计；通过车间管理实现工艺路线管理、车间执行汇报、车间统计和车间工时记录。

与财务、供应链全面集成，实现精细化的成本管理：解决跨部门生产产品的成本费用归集；帮助企业实现按单进行成品成本核算，实现更加精细的成本管理。

全面的企业运营监控管理：从销售、采购、生产、库存、财务、成本等各个环节，深入全面监控企业运营状况，帮助管理者集中精力迅速找出潜在问题并予以解决，同时又能在复杂的经济形势下识别并充分利用新的商机。

全面内控管理：企业的运营过程涉及到多种不同的流程，通过ERP在众多的内部控制点进行了控制，深入到每个业务链条的各个环节。通过规范业务流程和严格操作控制，有效预防风险事件的发生；保证信息采集渠道的畅通和监控的实时性、及时性，辅助各级管理者、决策者全面透视企业内部、掌握企业全局。

“根据IDC此前的EMC数字宇宙研究显示，平均仅5%的大数据得到分析。” NI（美国国家仪器，National Instruments，简称“NI”）工业物联网行业市场经理崔鹏在前不久举行的2017 NI工业物联网高峰论坛上谈到相较于 22 ×2 60 字节的大数据总量，5%无异于冰山一角。而作为一种新的资产、资源和生产要素，工业大数据是工业物联网的核心，更是中国制造业转型升级的重要战略资源。

公司信息:

NI--美国国家仪器公司

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企业进行智慧工厂升级，核心问题便是，它能给企业带来怎样的变化(效益)，能节能降本多少。可以肯定的是，从传统制造到智能制造，绝不仅仅是简单的效率提升，包括生产效率、监管效率、仓储效率以及整个生产流程均有提升，它会在DNA层面改变一家企业。

目前，想要做好传统制造到智能制造的过渡，当务之急是将流程数字化，这是智慧工厂的必经步骤，现在我国大部分企业连数字化工厂都称不上，更不要谈智慧工厂了。

即使想完成企业数字化，对于我国大多数企业依旧是大难题。需要高层领导有足够大的魄力。首先企业需要明确自己做智慧工厂的目标，包括数字化愿景、对企业进行评估发现不足，最后做出详细规格化。然后进行：企业设计(规划)、具体执行、数字管控系统等等多个领域的融合，最终实现数据通源、虚实融合、绿能高效及智能制造。

然而，企业数字化中的产品配置，制造流程越复杂越多变，越需要人的参与；工人更多地是处理异常情况，调整设备。其中，数据采集一直是困扰着所有制造工厂的传统痛点，自动化设备品牌类型繁多，厂家和数据接口各异，只要还有其他人工参与环节，这些数据就不完整。

工业生产数据采集方式

工业生产设备数据采集有三种方式：分别是数据系统直接联网通信，通过工业网关进行采集和通过远程IO进行采集。

1、直接联网通信

直接联网是指借助数控系统自身的通信协议、通信网口，不添加任何硬件，直接与车间的局域网进行连接，与数据采集服务器进行通信，服务器上的软件进行数据的展示、统计、分析，一般可实现对机床开机、关机、运行、暂停、报警状态的采集，及报警信息的记录。

高端数控系统都自带有用于进行数据通信的以太网口，通过不同的数据传输协议，即可实现对数控机床运行状态的实时监测。发那科0i\31i\18i系列的数控系统在操作面板背面都配置有网口，通过发那科的FOCAS协议，就可以进行直接联网通信；西门子840D系统，PCU50版本以上的也可以通过OPC协议进行设备的直接联网通信。

2、工业网关采集

对于没有以太网通信接口，或不支持以太网通信的数控系统，可以借助工业以太网关的方式连接数控机床的PLC控制器，实现对设备数据的采集，实时获取设备的开机、关机、运行、暂停、报警状态。

工业通信网关可以在各种网络协议间做报文转换，即将车间内各种不同种类的PLC的通信协议转换成一种标准协议，通过该协议实现数据采集服务器对现场PLC设备信息的实时获取。

3、远程IO采集

对于不能直接进行以太网口通信，又没有PLC控制单元的设备，可以通过部署远程IO进行设备运行数据的采集，通过远程IO的方式可以实时采集到设备的开机、关机、运行、报警、暂停状态。

远程IO模块，是工业级远程采集与控制模块，可提供了无源节点的开关量输入采集，通过对设备电气系统的分析，确定需要的电气信号，连接入远程IO模块，由模块将电气系统的开关量、模拟量转化成网络数据，通过车间局域网传送给数据采集服务器。

编辑：Nistone乐石科技（乐渠 | 泛家居新零售解决方案供应商）

随着工业科技的不断发展与技术的不断更新，在对于工业生产上的数据采集也越来越严格。

以前我们可以在产品生产完了再进行数据的统一收集，如今对数据的采集是实行实时制且需要可以一边观测的时候一边可以实施同步的调整数据，以达到生产过程中都能达到最合理的范围内。而实时制的数据采集与应用方式使整个生产水平得到了显著提升。

德航智能在工控行业内一直兢兢业业的耕耘着，公司在短短几年内发展成为如今的规模，离不开细致的服务与帮助不同的客户建立应用现场需求。现针对德航智能最成熟的产品——工业平板电脑应用于生产现场的数据采集，来讲一下怎么建立帮助客户解决需求方案的。

该解决方案帮助客户快速的在生产车间进行数据采集，实现了实时的获取车间现场数据信息，方便了生产数据可以第一时间进行调整并进行生产，为接下来的决策提供了实时的数据依据。

在工业现场中应用：

工业现场中，PC产品一般都是配套生产机器使用的，因而装载PC产品的空间会比较狭小，有的需求还要将PC产品进行嵌入式安装或固定在支架上。这对于台式PC来说是很难实现的，这时工业平板电脑在这里就发挥了很大的作用，在产品的机身背后有国际标准的VESA孔可方便产品嵌入或固定安装到各种空间中。

此外，工业平板电脑还拥有网口、串口、VGA等端口完全的满足了日常工业生产现场中的数据采集，在采集数据时，可直接通过串口线与之相连，同时工程师可在数据采集界面中设置相关的信息。

在工业机械加工行业的应用：

机械加工中的应用都是比较精细的且数据不能产生偏差，因为这种都是差之毫厘失之千里。传统的操作方式候都是采用人工输入到PC端中方式进行数据采集，然而这很容易的产生错误，一步错步步错，使机械的生产产生了很大的困难。

现在将工业平板电脑应用到机械加工中并外置了传感器，当机械产品接触到传感器发出的红外线时，传感器可以准确的将数据记录下来并传输到界面中让工程师可观测到产品的精确数据，以便工程师可以在第一时间知道在生产的产品中那个是不合格品、那个是数据出现了错误。这时工程师可以马上将产品返工并及时的调整数据，这就大大的增加了生成效率。

与SPC软件等系统的配合使用：

首先我们得了解一下什么叫SPC软件，SPC软件它是一种科学的、以数据为依据的质量分析与改进工具。利用了数理统计的原理，通过检测资料的收集和分析，可以达到“事前预防”的效果，从而有效的控制了生产过程、实时的不断改进品质。

SPC软件系统可为生产制造企业科学地将生产过程中的正常波动与异常波动给区分开来,它可以及时地发现异常状况，方便工程师采取措施进行异常的消除从而恢复稳定的生产，是质量成本得到了降低并提高了整体的产品质量。

而工业平板电脑作为SPC软件系统应用的载体,系统对工业平板电脑品质及接口方面有着比较高的要求，这不仅方便了数据的采集更是提高了整个生产效率。搭载SPC软件系统的工业平板电脑实现了对数据的实时监控，让生产人员可以第一时间发现问题避免重大生产事故的发生。

德航智能作为一个成熟的工业平板电脑设计及生产制造商，可为客户提供一款实现实时、自动、高效的数据采集的工业平板电脑，多种端口方便了不同的外设设备的接入，而高性能的处理器则高速的将采集的数据进行分析与处理，大容量的存储器则可将数据全方面的存储下来，方便工程师对整个生产车间的数据进行分析。

德航智能的工业平板电脑除了应用以上提到的几个方面外,它在与IQC入料检验系统、工时管理系统、OEE设备管理系统等系统都有很好的兼容，它们之间的配合使用提高整个生产的效率、减小了生产成本与生产时间。

最后，德航智能还研发出了一款手持的工业平板电脑，该款产品可作为移动式的工业数据采集终端。它体积小、质量轻、性能高、多端口，并适于户外数据的采集等特点,目前已被广泛的推广在一些工业应用现场中，实现了移动数据的实时采集与实时的上传到服务器中。

匹配算法实现，通过将用户属性、用户学习状态属性、用户操作行为统计属性与资源属性进行匹配，数据容量大，遥测距离远，人机界面友好，可靠性高的优点，可广泛用于学校和社区小区域范围环境服务。

也适合于气象、海洋、环境、机场、港口、工及等领域使用．实时数据采集与上传该模块主要功能是通过无线方式获取环境观测站采集的实时数据并显示．数据采集的基本算法如下：首先判断是否到发送数据时间，若到了执行数据发送命令。

为了方便学习者查找资源以及系统推送资源，须对学习者和资源的属性进行标记，即创建属性元数据．本研究采用标签技术分别建立学习者和资源的属性元数据．学习者的属性标签主要来自于用户注册时的信息（用户属性）、学习者的学习状态属性以及学习者系统操作行为统计属性（对上传、下载、浏览、评论等操作的统计）。

资源的属性标签主要来自于资源提供者根据学科和关键字分类的标签以及资源使用者对资源的评价、标记等．根据研究性学习的主题、用户学习进度，系统可以将用户可能感兴趣，其他用户感兴趣或评分高、浏览次数多，相同领域的最优资源或相似领域的最佳资源推送给用户，系统根据学习者的学习主题，将平台中评价最高的相关资源、教师指定的资源和拓展的相关资源进行匹配，

制造业生产数据采集的作用与意义导读：制造业是我国国民经济的支柱产业，也是推动工业化的原动力，现代制造业已经并且正在深刻地改变着人们的生产方式、生活方式甚至社会文化。全球经济一体化的趋势愈演愈烈，国际竞争不断加剧，制造业的发展必须不断提高在质量保障、品种多样化、快速设计制造、快速检测响应以及快速重组等方面的要求。于是，“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”被提到了前所未有的高度、深度和广度。

制造业生产数据采集的作用与意义

众所周知，制造业的信息化主要包括设计数字化、生产数字化、装备数字化、管理数字化、企业数字化等。信息化的大趋势使世界各国争先恐后的把先进技术和信息化引进到传统工业和制造业。1990 年，美国 AMR(Advanced Manufacturing Research)所提出的制造行业的ERP(Enterprise Resources Planning,企业资源规划)/MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)/PCS(Process Control System,过程控制系统)三层结构,已经成功地在许多行业得到了应用,并被越来越多的企业所认可.

美国 AMR 研究公司对MES 的定义表述为：MES 是一个常驻工厂层的信息系统，介于企业领导层的计划系统与生产过程的直接工业控制系统之间，它以当前视角向操作人员、管理人员提供生产过程的全部资源(人、设备、材料、工具和客户要求)的数据和信息，其着重点是将信息技术运用于改善制造过程。

而作为MES中低层的数据采集功能，可以实现对生产现场各种数据的收集、整理工作，是进行物料跟踪、生产计划、产品历史记录维护以及其它生产管理的基础。它可以为企业中其他例如ERP等管理信息系统提供实时数据。另一方面，MES也要从其它管理系统中获取相关的数据以保证MES自身正常运行。因此要满足MES快速、实时的要求，作为各种功能模块运行基础的数据就显得十分重要。一个迅速而可靠的数据采集系统是整个MES能够正常稳定工作的有力保证。

制造企业面临的数据采集现状

作为车间底层的数据采集系统，在企业实际生产过程中却存在着许多困难，尤其是在离散企业中由于自动化程度较低，往往存在着以下特点：

生产过程不可视：主要体现在不能实时了解生产现场中在制品、人员、设备、物料等制造资源和加工任务状态的动态变化。

生产过程复杂性：由于产品结构和加工工艺的复杂性，造成生产过程中各制造过程的关联性强，生产环境复杂多变(临时插单、材料短缺等) 。

制造过程信息集成度低：制造过程中的各种信息不能有效进行集成，导致产能不能得到充分利用。

信息不能有效与上层管理系统进行集成：这种隔断造成生产过程不透明，生产进度、在制品状况、设备利用状况等关键数据不能到达管理层，增加了过程管理和生产决策的复杂性。

制造过程信息的真实性差：现场数据信息过多依赖人机交互界面通过人工录入，增加了出错的机率。

制造过程信息的实时性低：作业任务随市场需求的频繁调整变化，不利于制造过程信息的实时采集，再加上制造过程信息交互的速度和效率低下，造成企业对市场变化的响应速度慢。

企业设计层和管理层到车间层特别是车间设备层的信息采集困难，一方面车间设备层的重要信息难于采集和上传，无法达到对生产过程的监控。另一方面上层系统难以深入到车间和设备层，从而影响管理信息系统的准确运行，使动态信息成为脱离实际的无源之水难于及时下达，从而使整个企业信息化难以产生更大的效益。

上述特点反映了制造车间迫切需要对制造过程进行信息化的数据采集管理，从而建立一个完整高效的离散制造车间数据采集及其分析处理系统是实现离散车间信息化的基础。数据采集及其分析处理系统的主要功能就是将车间的各种离散数据完整实时的采集到车间数据库中，并进行初步的分析处理，将车间生产的信息实时准确的反馈到车间的管理层，加强管理人员对车间生产现场的监控和管理，并为企业管理人员制定生产计划提供依据。

华磊迅拓科技专业提供SCADA数据采集监控系统，OrBit-SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统是"制造业物联网信息总线"的具体实现，它包含两个层次的含义：一是分步式的实时数据采集系统，即工业通讯与控制的PC上位机系统 ；另一个是生产现场的场景建模和显示系统。

(一) 工业数据采集产业综述

1. 市场规模潜力巨大：

中国作为世界第一制造大国，随着工业互联网市场的不断发展和完善，企业对工业数据采集的实时性、可靠性和专业解决方案需求日益增强，中国工业数据采集市场呈现巨大潜力，相关软硬件和服务提供商迎来了良好的发展机遇。

2. 市场各方积极参与

从消化政策、推出工业数据采集解决方案，到发布工业互联网平台，各市场参与方努力寻求业务转型，外资企业和本土企业均在积极部署工业数据采集产品体系和解决方案，谋划市11场布局。

3. 技术产品和解决方案持续推进与完善

当前，工业数据采集技术产品和解决方案仍处于发展阶段，但已有部分厂商推出了一些多样化的解决方案，比如通过构建兼容转换协议的技术产品体系，实现工业数据互联互通；或是通过部署边缘计算模块，实现数据在机器设备端的轻量级运算和实时分析。

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(二) 工业数据采集产业规模和预测

整体市场情况2017 年，中国工业数据采集产业市场规模达到 570 亿元，同比增长 16.3%。预计未来 2-3 年，中国工业数据采集市场将保持稳定增长趋势。

图：2015-2020 年中国工业数据采集市场规模

2. 细分产品市场情况

图：2017 年中国工业数据采集细分产品市场规模

备注 1：传感器包括光电传感器、接近传感器、视觉传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器等。读码设备包括条码设备、射频识别等。工业通讯模块包含工业串口卡、总线卡、串口服务器、工业电源、以太网模块等。

3. 细分行业市场情况

图：2017 年中国工业数据采集细分行业市场规模

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(三) 工业数据采集存在的主要问题

当前工业数据采集面临的突出问题可以总结为“三不”：不敢传（数据安全问题）、不能传（协议标准不统一）、不需传（本地化和实时性问题），无法支撑实时数据采集和实时分析、智能优化和科学决策。

(1) 工业数据采集存在数据安全隐患

工业数据采集会涉及到大量重要工业数据和用户隐私信息，在传输和存储时都会存在一定的数据安全隐患，也存在黑客窃取数据、攻击企业生产系统的风险。急需从技术、管理和法律法规等多方面保障数据安全。

(2) 工业协议标准不统一且数据开放性不够

目前在工业数据采集领域，存在 Profibus、Modbus、CAN、LonWorks、HART、Profinet、EthernetIP 等多种工业协议标准，各个自动化设备生产及集成商还会自己开发各种私有的工业协议，各种协议标准不统一、互不兼容；同时很多设备和系统的数据开放性不够，缺乏数据开放接口及文档说明。导致协议适配、协议解析和数据互联互通困难。

(3) 工业数据采集实时性要求难以保证

生产线的高速运转，精密生产和运动控制等场景则对数据采集的实时性要求不断提高，传统数据采集技术对于高精度、低时延的工业场景难以保证重要的信息实时采集和上传，无法满足生产过程的实时监控需求。

(四) 我国工业数据采集产业格局

当前，工业数据采集发展越来越快，工业互联网的跑道越来越宽，工业自动化企业、网络通信企业、信息技术企业身影已纷纷出现。就当前情况而言，工业自动化企业具备先天竞争优势，起步和前期推广相对容易，可以在原有系统客户上深度耕耘。信息技术企业和网络通信企业在技术架构的高度上更有比较优势，战略构想和规划能力更为突出。

目前，工业数据采集产业供应侧主要有以下三类企业：

一是工业自动化企业，从自身核心产品能力出发，主要为工业数据采集提供接入设备，作为工业数据采集的源头，例如15西门子、研华、霍尼韦尔、安控等；

二是工业网络服务企业，主要为工业数据采集提供工业网络协议转换、传输、安全等配套设备和服务，部分企业从原有优势领域正在积极向制造业领域延伸发展，例如中国电信、中兴通讯、华为等；

三是工业数据采集解决方案企业，主要提供工业数据采集解决方案、系统开发、项目实施、系统集成等服务，例如北自所、和利时、明匠智能等。

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工业数据采集过程，包含多类工业设备接入、多种工业通信网络协议解析、多源工业数据格式转换、实时工业数据存储与预处理等多个环节，为实现多源设备、异构系统、运营环境、人等要素信息的实时高效采集，需要大量 IT、OT 与 CT 核心关键技术支撑。

本报告所列工业数据采集关键技术主要源于工业数据采集各相关方共同关切和发展急需的方面。工业数据采集主要涉及工业通信网络、协议转换、物体标识及解析、边缘计算、工业人工智能等关键技术。

(一) 工业通信网络

工业数据采集常用工业通信网络技术主要有工业现场总线、工业以太网、工业光纤网络、TSN、NB-IoT、4G/5G 等，总体上可16分为有线和无线通信网络技术。

有线通信网络技术主要包括现场总线、工业以太网、工业光纤网络、TSN 等，现阶段工业现场设备数据采集主要采用有线通信网络技术，以保证信息实时采集和上传，对生产过程实时监控的需求。

无线通信网络技术正逐步向工业数据采集领域渗透，已成为有线网络的重要补充。主要包括短距离通信技术 RFID、Zigbee、WIFI 等，用于车间内的传感数据读取、物品及资产管理、AGV 等无线设备的网络连接；专用工业无线通信技术 WIA-PA/FA、WirelessHART、ISA100.11a 等；以及蜂窝无线通信技术 4G/5G、NB-IoT 等，用于工厂外智能产品、大型远距离移动设备、手持终端等的网络连接。

1. 现场总线：

现场总线主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。现场总线目前仍没有统一标准，很多公司都推出其各自的现场总线技术，但彼此的开放性和互操作性还难以统一，目前应用较多的有 Profibus、CAN、LonWorks、HART、Modbus 等。

现场总线在工业界使用时间较长，技术成熟稳定。现场总线仍然是目前工业环境应用最为广泛的工业网络，现场总线的简单17性、可靠性高的优点受到许多用户的喜爱。随着中国产业升级的进一步深化，现场总线作为智能制造和工业互联网的基础，预计从 2018 年开始新增节点数会逐步回升。

2. 工业以太网：

工业以太网是指在工业环境的自动化控制及过程控制中应用以太网的相关组件及技术。工业以太网采用 TCP/IP 协议，和IEEE 802.3 标准兼容，但在应用层会加入各自特有的协议。工业以太网实现了以太网 TCP/IP 协议与工业现场总线的融合，是在标准以太网协议基础上修改或增加一些特定的功能而形成的。工业以太网在发展过程中形成了多种协议标准，包括 Profinet、EthernetIP、Modbus/TCP、EtherCAT 等，这些协议背后皆有各自支持厂商，难以形成统一标准。

工业以太网最大的优势在于：能够使企业的信息网络和控制网络实现统一；以太网容易实现网络集成，开发技术广泛，价格较低，容易获得众多厂商的支持。

工业以太网近几年快速发展，技术逐渐成熟，电磁兼容性、高低温等工业特性已能够满足工业数据采集需求，在工业数据采集领域得到了广泛应用，近年来工业以太网的市场占比逐步上升。

3. 工业光纤网络

随着无源光网络（PON）技术在电信、电力行业的广泛应用，工业光纤网络已成为工业数据采集领域的一种新型组网技术。工业光纤网络在工业互联网体系架构中处于车间级网络位置，工业18光纤网络由汇聚设备 OLT、无源分光器、PON 接入设备 ONU 组成，可以提供多种工业接口，实现工业设备数据、生产数据到企业 IT系统的可靠有效地传输。

工业光纤网络在工业场景下最常用的组网方式是基于 TypeD 保护方式的手拉手保护链型组网和星型组网，实现全光路保护，提高了车间通信网络的可靠性，为制造企业的通信可靠性提供了坚实的保障。

工业光纤网络具有以下优点：PON 通过无源器件组网，不受电磁干扰和雷电影响；采用自愈环形网络支持并联型，切换时间短、抵抗失效能力强；点到多点传输架构，终端并行接入，部署灵活；仅需单根光纤线传输，最远覆盖 30 公里范围；多业务承载，支持数据、视频、语音、时间同步等多种业务；高安全性，PON 网络设置 ONU 安全注册机制，下行数据传送天然加密，上行数据传送时分机制隔离。

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4. TSN

TSN 是 IEEE 提出的一个国际标准，TSN 是为了解决工业领域中的互操作性孕育而生的标准协议，厂商设备之间可以进行非常好的互联互通。TSN 是基于以太网标准的确定性实时通信机制，定义了极其准确、极易预测的网络时间，具备高数据量传输与优先权设定功能等优势。TSN 是其它工业以太网协议的基础，现有的工业以太网协议未来将会成为 TSN 网络之上的专属网络协议，因此这类协议依旧会存在，但彼此之间不会互相取代。

通过为以太网增添诸多功能特性，有效地解决了工业数据采集数据在以太网传输中的时序性、低延时和流量整形问题。同时又保持了 100%向后兼容传统以太网，TSN 确保了关键任务型时间敏感数据在网络上不会滞留，有助于跨许多行业打造一个互操作性的生态系统。通过使用标准的以太网组件，TSN 可无缝集成现有棕色地带应用和标准的 IT 网络来提高易用性。此外，TSN 继承了 HTTP 接口和 WEB 服务，实现了工业数据采集系统所需的远程监控、可视化和修复功能。

5. NB-IoT

NB-IoT 是由 3GPP 定义的基于蜂窝网络的窄带物联网技术,它支持海量连接、有深度覆盖能力、功耗低，适合于传感、计量、监控等工业数据采集应用，可满足这些应用对广覆盖、低功耗、低成本的需求，目前广泛商用的 2G/3G/4G 及其他无线技术都无法满足这些挑战。

NB-IoT 单小区可支持 5 万用户，NB-IoT 可以比现有无线技术提供 50~100 倍的接入数；NB-IoT 比 LTE 提升 20dB 增益，很好实现广域覆盖,就算在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。

NB-IoT 引入超长 DRX 省电技术和 PSM 省电态模式，可让设备时时在线，通过减少不必要的信令和在 PSM 状态时不接受寻呼信息来达到省电目的，保障电池 5 年以上的使用寿命。

6. 5G（第五代移动通信网络）

近些年 WiFi、Zigbee 和 WirelessHART 等无线通信网络技术已经在制造车间使用，但这些无线技术存在局限性，不能满足智能制造对于数据采集的灵活、可移动、高带宽、低时延和高可靠等通信要求。

5G 具有更高的速率、更宽的带宽，预计 5G 网速将比 4G 提高 10 倍左右，从行业应用看，5G 具有更高的可靠性，更低的时延，支持接入网络更多、密度更大，可以为关键任务型的服务提供保障能力。能满足工业数据采集的高带宽、低时延和高可靠性等网络通信需求，可保证工业信息实时采集和上传，从而实现对生产过程的实时监控。

从发展态势看，5G 目前还处于技术标准的研究阶段，5G 有望 2020 年正式商用。目前，有线连接在工业数据采集连接数量方面占主导地位。但预测显示，从 2022 年到 2026 年，5G 物联网连接的平均年复合增长率将达到 464%。

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工业生产现场数据采集原则有两点：一是目的性，二是经济性；

目的性是指在做设备的数据采集之前，先要明确所要采集的数据是否具有可观的价值。工业现场其实已经有很多的数据采集系统了，SCADA、HMI什么的也都是应用很广泛了，但是，其中又有多少数据被充分的分析，挖掘其潜在的价值的呢？

大部分情况是，采集了数据后并不知道怎么去利用。国内大部分的工业现场还处在解决生产过程可见性的阶段，能够先把数据采集上来是当务之急，至少能够实时地了解到现场都发生了什么。在智能制造背景下，要将目光放长远，在做数据采集之前，尽可能地多去思考一下什么样的数据对我们的业务改进帮助最大，这样也许会让我们在数据采集方面的投资回报率更好看一些。

经济性是指投资的回报效益。对于工业现场的数据采集，很多人第一个想法就是装传感器。不管什么样的项目，我们首先需要考虑的是投资回报率的问题，装传感器的方式可能是投资最大的一种。因此，做设备层的数据采集，一定要结合我们的数采目标，充分利用设备的现有条件(比如，设备已经具备的上位机系统、已经具备的通讯协议等)用最经济高效的方式来做数采技术路线的设计。

工业数据采集设备分类：有上位机系统的设备(设备自带的监控系统)、基于非TCP/IP通讯协议的设备、基于TCP/IP通讯协议的设备、不具备通讯接口的设备。

自动化系统设备数据采集系统采集方法主要是通过Web系统、生产线工作站系统、OPC服务器等配置对生产线上的各个设备的生产数据进行监控。同时将有效数据采集仓储在数据库中。这对整个生产系统进行生产线、工序参数、工作流程、设备参数、设备类型、OPC服务、通讯协议的全方位设置、管理。

如需增加设备，只要在中心管理系统增加相应的设备类型，配置好相关的采集参数即可，可有效节约成本；生产过程中通过缓存交互数据，不直接和数据库交互，极大的提高了数据采集的性能；通过心跳检测程序，实时反馈生产设备的异常，保证生产数据完整性。

一种自动化生产线设备数据采集方法，可以是如下步骤：

1.根据自动化生产线上各种设备的不同协议类型，将支持OPC相关协议的设备与OPC连接；将支持TCP开放协议的设备与生产线工作站系统中的网口交换机连接；将支持COM开放协议的设备与生产线工作站系统中的串口交换机连接；

2.通过Web系统配置生产线的全局属性；

3.生产线工作站系统启动时从Web系统中同步本生产线所有相关配置，并存入缓存；

4.生产线工作站初始化时，根据设备在Web系统的协议类型，连接每个设备，并启用OPC监听、TCP监听或COM监听。对于“基于TCP/IP通讯协议”，比较常用的有OPC Classic、Siemens S7、Modbus-TCP等通用协议，也有设备厂商自行定义的私有协议。这些协议的特点是都是基于TCP/IP协议簇，只是应用层协议不同。采用这些协议的设备一般都会有RJ45的接口，也就是以太网口，都可以直接通过以太网接入到车间网络中。对这些设备的数据采集，我们需要做的就是对上述协议的解析。对于OPC等通用协议，已经有很多成熟的SCADA产品可以利用，近些年，也有很多开源框架、商业化的组件可以应用，比如Eclipse neoSCADA，Kepware等等，都能够在完成上述协议的解析的同时，将其转换为一些IT领域常用的接口(RESTful API)，方便其他信息系统的对接。

5、将监听到的每个设备数据写入工作站数据库。

设备数据分析，可以通过多种查询工具可以快速查询生产实时数据、相关历史数据。给管理人员重要决策提供有效数据基础。可以对数据进行横向比较，可以对历史数据进行分析。通过系统统计分析没太机器的运转率，故障时间累计以及车间设备总体利用率。系统可以提供柱状图、饼图、报表等分析工具，展现现场设备运转统计分析数据。自动统计每天限的产量数据，可以按照不同的班组、时间段等多种条件进行综合查询。

同时对于设备的故障管理也可以进行相关数据记录，比如不同的设备及其台号，故障类型、时间段等多种条件进行历史查询赛选。这样可以进行历史数据查询，更好的帮助技术人员进行设备故障原因分分析，提高问题解决效率。

在《中国制造2025》战略实施后，“制造业数字化、网络化、智能化”被定义为新工业革命的核心技术。

离开生产数据采集，生产管理部门不能及时、准确地得到工件生产数量；无法准确、科学地制定生产计划；无法实现生产管理协同等。

可见，只有有效的实现生产数据的采集和分析，才能从根本上解决车间管理中计划跟踪迟滞、设备利用率低、产品质量难以提升等问题。

自动地、及时地、准确地数据采集，是现代化工业车间的基础。而我们，能为数字化工厂打造一个更加可视、实时、精细、可追溯的制造环境。

东芝，是日本最大的半导体制造商，也是第二大综合电机制造商。公司创立于1875年，业务领域包括数码产品、电子元器件、社会基础设备、家电等。东芝信息机器（杭州）有限公司是日本东芝株式会社的全资子公司，也是东芝笔记本电脑全球唯一的生产基地。

面临的挑战

东芝电脑产品及机板配件生产部门每天都需要及时产出大量的生产数据统计报表，同时质检部门也需要定时定期巡检设备生产相关的异常信息，方便对生产数据进行快速高效和精细化的管理。

但是东芝之前通过excel记录生产数据已无法满足现有业务量的需求：

1、数据采集难：依然采用人工采集、手工输入等方式采集生产线信息；

2、手工数据质量差：excel记录不仅准确性不足，还存在一定的错误率；

3、报送周期长，统计延时：手工输入只能定时进行，无法实时更新系统中的生产数据，滞后情况严重，不利于生产线的顺利进行，制约了产能的进一步提高。

4、事后监管机制：不能及时发现生产过程问题，生产效率提升缓慢；

5、数据分析不足：不能进行可视化的展现，无法给领导提供决策支撑。

为什么选择亿信华辰

1、经受考验的成熟度

支撑30多个国家级部委完成监管、普查、抽查、统计等应用场景的数据采集与分析，助力100余家银行完成统一报表平台和统一数据平台的建设，业务稳定运行。

2、技术先进性

12年的技术沉淀，围绕数据全生命周期自主研发了多款重量级核心智能产品，产品线涵盖了数据采集、数据处理、数据存储、数据分析、数据挖掘等多个领域。

3、高品质强口碑

亿信华辰不仅提供成熟的平台化产品，而且不断地给客户成功交付数据中心、决策支持等应用系统，并以几乎100%的项目成功率，取得了远超同业公司的客户满意度。

平台建设

东芝制造车间生产过程中的数据包括车间人员、物料、加工设备、工票、工装、加工过程等，涉及车间各个部分。面向东芝内部的生产部门，为一线生产人员及质检部门提供数据填报及数据分析平台，是一个完全基于互联网技术构建的智能数据系统。

1、生产数据自动采集并上报

生产部门需要定时每天填写电脑产品及机板配件等的生产信息日报等，利用亿信华辰i@Report产品可以自动将数据库中的设备相关信息初始化到固定格式的报表中，然后根据相关业务逻辑公式，自动统计工数、时长、产出等，生产业务人员确认后直接上报，即可完成数据的采集填报工作，生产组长可以快速汇总其下属各个人员的生产数据，并将数据逐层上报。

2、异常数据提前预警

品质部门需要监管生产流水线的产品生产情况，并形成品质报告定期输出，利用i@Report移动填报功能，品质部门会去现场定时定期巡检，并将异常原因、设备编号等信息在平板电脑上立即进行填报，并拍照上传相关图片留档；同时，对于异常原因利用亿信BI进行历史数据的相关分析，形成问题检索表，方便对比分析。

方案价值

总体而言，利用i@Report+亿信BI两个产品，将以往需要大量的人工通过excel方式报送报表，改为只需要在移动端/PC端在线填报数据的工作模式，极大的减少了业务人员的工作量，提高了数据的共享效率；并将手工数据按照统一的标准存储到数据库，增强了数据的完整统一，也更加有利于对历史数据的对比关联分析。

同时，因为有效的流程监控，在生产过程中，可及时发现异动数据，提前预警，进一步提升了生产质量，降低了事故率，亿信华辰帮助客户收获更高的运营效率和生产质量。

目前，通过智能数据平台的搭建，亿信华辰帮助东芝提升生产能力的同时，也保证了数据的安全性和可靠性，着实为互联网时代的制造业注入了新的活力。