數(shù)字化智能工廠的實時數(shù)據(jù)管理要點

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

實時數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)和事務都有定時特性或顯式的定時限制的實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫是一個新的數(shù)據(jù)庫研究領域，它在概念、方法和技術上都與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫有很大的不同，其核心問題是事物處理既要確保數(shù)據(jù)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(lián)。

近十幾年來，數(shù)據(jù)庫技術日趨與其他相關技術結合，涌現(xiàn)了許多新型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。在制造業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)控制、過程控制、自動化、CAD/CAM、CIMS這些應用和傳統(tǒng)應用有不同的特征。

一方面，要維護大量共享數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，另一方面，這些應用與傳統(tǒng)應用活動相比有很強的時間性，要求在規(guī)定的時刻和一定的時間內(nèi)完成其處理，所處理的數(shù)據(jù)也往往是“短暫”的，即有一定的時效性，過時則有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)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(shù)據(jù)的處理和歸檔，事務優(yōu)先級要求相對很高。

在開發(fā)數(shù)字化智能工廠管理軟件之前，首先要對本企業(yè)的數(shù)據(jù)流進行詳細地的研討，因為這是基礎性的工作，圖1是根據(jù)某企業(yè)生產(chǎn)管理流程規(guī)劃的數(shù)據(jù)流。它體現(xiàn)了各部門之間實時數(shù)據(jù)傳輸、相應的數(shù)據(jù)庫等內(nèi)容。在數(shù)據(jù)流中應有三種類型的數(shù)據(jù)：

(1)實時數(shù)據(jù)

實時數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)流中從柔性制造單元實時采集的數(shù)據(jù)以及對單元實時傳送的程序數(shù)據(jù)等，實時數(shù)據(jù)可以是從永久數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)便失效了。

(2)歷史數(shù)據(jù)

財務、倉儲、物流、銷售、設計等部分都要對產(chǎn)品（數(shù)字化產(chǎn)品）進行查詢、統(tǒng)計等工作，如財務根據(jù)本月每人的作業(yè)數(shù)據(jù)進行工資計算（自動計算），物流部門要對產(chǎn)品生產(chǎn)中用料等進行統(tǒng)計以制訂采購計劃等。

(3)統(tǒng)計數(shù)據(jù)

在歷史數(shù)據(jù)的基礎上統(tǒng)計出的數(shù)據(jù)可以歸為統(tǒng)計數(shù)據(jù)，比如作業(yè)統(tǒng)計、倉庫數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。同樣實時數(shù)據(jù)也可以用于統(tǒng)計操作，如流量型數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計操作很容易計算出產(chǎn)品的產(chǎn)量、產(chǎn)出比等。

實時數(shù)據(jù)庫在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中是一個現(xiàn)場設備（柔性制造單元、設備等）的數(shù)據(jù)收集器，是其他應用軟件的數(shù)據(jù)來源的其他應用程序必經(jīng)的數(shù)據(jù)通道。實時數(shù)據(jù)負責把其他應用程序要寫的控制數(shù)據(jù)回寫到現(xiàn)場設備，管理實時數(shù)據(jù)，歸檔、維護歷史數(shù)據(jù)，并提供OPC訪問接口；實時數(shù)據(jù)庫也向外提供ODBC接口，用于連接實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)至少應包含實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)工具、實時數(shù)據(jù)庫接口、實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)輸入/輸出處理、數(shù)據(jù)察看和維護工具等內(nèi)容。

數(shù)據(jù)化的硬件必須由智能的軟件進行管理，對一個制造業(yè)企業(yè)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(shù)字化車間管理軟件（CPC）、物料管理軟件（MRP）、產(chǎn)品數(shù)字化管理軟件（PDM）。

數(shù)字化車間管理軟件主要是對生產(chǎn)數(shù)據(jù)流的管理，它主要包含對加工程序的管理、制造單元（現(xiàn)場設備）的狀態(tài)監(jiān)測、日程管理及刀具的管理四部分。按需求的來源不同，企業(yè)內(nèi)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(yè)外部的需求來決定，例如，客戶訂購的產(chǎn)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(jù)物料之間的結構組成關系由獨立需求的物料所產(chǎn)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(chǎn)品的生產(chǎn)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(jù)物料的需求時間和生產(chǎn)(訂貨)周期來確定其開始生產(chǎn)(訂貨)的時間。

MRP的基本內(nèi)容是編制零件的生產(chǎn)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(chǎn)品的出產(chǎn)進度計劃，用MRPⅡ的術語就是主生產(chǎn)計劃(Master Production Schedule，MPS)，這是MRP展開的依據(jù)。MRP還需要知道產(chǎn)品的零件結構，即物料清單(Bill Of Material，BOM)，才能把主生產(chǎn)計劃展開成零件計劃；同時，必須知道庫存數(shù)量才能準確計算出零件的采購數(shù)量。MRP必須與其他部門相關聯(lián)（數(shù)據(jù)庫的來源）。

產(chǎn)品數(shù)字化是數(shù)字化智能工廠的核心內(nèi)容，所有的數(shù)據(jù)都與之有關聯(lián)，產(chǎn)品的數(shù)字化是從設計部門開始的，實質上，產(chǎn)品的數(shù)字化也就是產(chǎn)品的參數(shù)化，一系列的參數(shù)代表了產(chǎn)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(nèi)容。

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