Система сбора данных с оборудования: состав и методика

Сначала определяем состав сбора: пять групп данных как минимум

В цехах редко бывает нехватка данных — они разбросаны по отдельным станкам. У этого станка есть счетчики, у того только аварии, а специализированная машина стороннего производителя не открывает ни одного интерфейса. Первая задача системы сбора — зафиксировать состав сбора как явный словарь данных, чтобы оборудование разных лет и брендов свелось в одну модель.

По отношению к типовым задачам механообрабатывающих цехов пять групп данных — обязательный минимум. Без одной из них у последующих методик расчета не хватает опоры:

• Состояния: работа, ожидание, авария, выключение определяются автоматически — основа расчета коэффициента загрузки
• Счетчики: количество годных и негодных деталей берется прямо из ЧПУ или ПЛК, без ручного повторного ввода
• Нагрузка: нагрузка шпинделя, коррекция подачи и другие непрерывные величины для выявления перегрузок и аномальных трендов
• Аварии: коды записываются вместе с моментами возникновения и устранения — для анализа повторяемости
• Технологические параметры: обороты, подача, температура и другие ключевые величины сопоставляются с результатами качества

Все пять групп читаются напрямую со стороны оборудования. Когда охвачены протоколы более чем 20 брендов ПЛК — семейства Mitsubishi MELSEC, Siemens S7, Omron, Rockwell EtherNet/IP, Modbus RTU/TCP, PROFINET, OPC UA — большинство точек не требует дополнительных датчиков, и оператору не приходится переписывать цифры на терминале. Данные рождаются автоматически или собираются задним числом — это решается именно здесь.

Методика вперед: одни и те же данные, разный расчет — разные выводы

Собрать данные — лишь первый шаг; достоверность отчетов определяет методика расчета. Одно и то же время работы дает заметно разный коэффициент загрузки в зависимости от того, учтены ли переналадки и ожидание материала. Отнесение аварийного простоя к оборудованию или к материалу меняет ответственного полностью. Правила фиксируются письменно заранее, а система лишь исполняет их без отклонений.

Типовой набор правил выглядит так:

Сбор должен выдерживать и обрыв сети. Колебания цеховой сети — обычное дело: во время обрыва данные буферизуются на границе, после восстановления дозаполняются автоматически, и кривая остается без дыр. Буферизация и дозаполнение при обрыве — способность, которую можно включить в техническое соглашение и сдать по условиям приемки: в сданных проектах есть случай автоматического дозаполнения технологических кривых за период разрыва связи после восстановления с успешной приемкой. Данные идут вверх по двум каналам, MQTT и REST, с безопасностью на уровне сертификатов, без открытых портов напрямую в публичный интернет.

Пять шагов внедрения: от перечня точек до передачи сменам

Внедрение системы сбора данных — не разовая установка, а последовательность шагов, которые сдаются по станкам. При верном порядке у каждого шага есть ясный признак завершения:

• Инвентаризация точек: по перечню оборудования собрать доступные интерфейсы и протоколы каждого станка; сначала подключить ключевые станки, затем расширять
• Закрепить методику: правила определения состояний, отнесения счетчиков и классификации аварий оформить в документ, подтвержденный обеими сторонами
• Построить канал: развернуть шлюзы и службу сбора, настроить граничную буферизацию и двухканальную передачу вверх, проверить дозаполнение по каждому станку
• Подключить потребителей: передавать данные в панели, отчеты и MES; наименования полей и единицы свести в словарь данных
• Провести приемку: опытная эксплуатация по сменам, сверка отчетов с документом методики по каждому пункту, затем передача в рабочую эксплуатацию

Эти пять шагов многократно проверены в реальных проектах. ORPAON с 2009 года занимается цифровизацией производства; сбор данных на уровне цеха и подключение по многим протоколам — способности с уже сданными проектами. Документ методики и словарь данных передаются вместе с проектом, а новое оборудование подключается по той же модели.