基于物聯網的數字化工廠中質量管理信息采集

利劍清

（佛山市順德合耕信息科技有限公司，廣東佛山，528300）

數字化工廠本身特性就是針對零件的制造體系，通過不同技術的加持和數字化工廠質量管理系統的配合不斷提高零件制造能力，保證數字化工廠發展的穩定性。所以，能夠建立起可以數字一體化的零件制造工藝體系，將數字化加工生產制造、現場加工管理、運輸以及質量檢測管理融合到一起，達到合理的適配范圍，形成綜合數字化自動集成系統環境體系，對于我國制造業的發展將會起到重大推進作用。所以必須加緊時間探索零件質量管理信息采集技術的升級，從而提升我國零件質量管理信息管理技術，創造我國制造業新的發展契機。

1 我國數字化工廠應用及現狀分析

當前社會處于信息化高速發展以及大數據時代的背景下，這是一個難得的機遇。但是前提是一定要保證企業本身生產、加工、制造等技術水平的提高，能夠適應數字一體化的集成管理，這樣再結合信息技術和網絡平臺實現數據存儲和控制，才能夠保證數字化工廠中質量管理信息的采集自動化。當然面向數字化工廠的產品數據管理(PDM)可實現零件的多種管理，比如數字化設計、數字化工藝、數字化加工和數字化質量信息的集成管理。目前我國技術水平來講，在數字化技術、設計、加工、生產等都相對成熟，但是信息采集和管理水平確實有差距，所以我國數字化信息管理還存在一些問題。

1.1 傳統的質量管理信息采集方式已不適應現代企業發展

比如說，基本信息的錄入還是靠文件簽收、存單記錄、人工錄入等傳統手段，但是對于工廠來說，不管是人員信息還是產品信息都是龐大的，如果還是人為管理，數據還是得不到及時的儲存和共享，并且浪費時間。

1.2 設備落后不足以支撐現代技術

當前，我國大多數制造業工廠仍然在使用很多年前的生產設備以及三坐標測量儀，因為傳統的生產制造設備有很多弊端還沒有實現技術改造，不能夠保證工作效率，同時老舊的設備不具備信息傳遞和共享等功能，所以對于零件生產制造的信息會有一定時間的延遲，這樣質量管理檢測系統是不能夠及時收到信息的，就不能及時發揮作用。

1.3 產品管理得不到提升則質量難以保證

在設備和技術條件都不完善的情況下，信息傳遞也不夠及時，自然會影響質量管理，就會導致很多問題不能夠及時發現，在生產加工過程中才發現問題，對于產品檢測結果也不確定，導致損壞率和不合格率的提高，影響企業工廠發展。

2 工廠數字化質量管理信息系統

基于物聯網背景下，結合現代前沿信息技術，提高工廠質量信息管理是切實可行的，所以一定要加緊時間構建數字化工廠質量信息管理體系。但是對于如何保證數字化工廠質量信息管理系統的合理化，則需要確保系統在設計階段、構建階段和測試階段的工作達到技術要求水平之上，實現數字化全自動管理。

圖1 數字化工廠模擬圖

在互聯網背景下構建數字化質量信息管理系統，針對信息采集和傳達過程，利用智能手段的加持，將接口和終端設計智能化，實現有線和無線兩種質量管理信息的共享和傳遞，最后數據匯總留存，從而形成數據回流的數字化工廠質量信息管理系統平臺。主要就是通過物聯網對于質量信息采集口的管理和對信息數據終端服務器的管理兩個方面，利用互聯網的高速快捷，實現與不同合作廠商的對接以及最終數據的整理，從而利用統一的網絡信號形成完整的數字化管理體系，實現多種數據的傳遞，最終形成大數據信息管理，有利于我國制造業更好的升級和發展，促進工廠進一步的轉型。

工廠數字化質量管理信息系統，可以使企業對整個制造過程進行有效管理，保障生產的順利進行。

2.1 工廠數字化質量管理信息系統的構建

任何一家工廠都需要有自己的檢測裝備，保證每批產品的合格率，但是每個工廠要求都不同，所以在數字化工廠質量管理信息采集系統的構建上可以根據工廠的具體情況進行特定設置，保證數字化系統的正常運行。由于數字化工廠質量管理信息采集系統主要以信息采集終端服務器和信息終端服務器兩部分為主，所以想要實現信息傳遞和信息統一，同時也要注重結合企業自身系統信息的處理和分析。

(1)信息采集終端服務器

終端服務器的作用對于數字化工廠質量管理信息采集系統來說是進行信息處理和交換的，并且能夠檢測整個系統的運行情況和信息傳遞安全，也是最為重要的部分。而系統終端服務器主要以路由器和串口為主，為了完成串口數據與網絡信息轉換的任務，必須要在設計環節加入網絡轉換設備，保證統一網絡信號，所以設計了串口服務器作為串口轉網絡設備，同時為了適應不同模式服務器的適配性，該服務器支持多種模式的不同通訊，比如其中支持TCP服務器模式、TCP客戶端模式、UDP模式、對聯模式和反向終端模式等多樣工作模式的選擇，能夠保證市場上常見模式都能夠應用，提高數字化工廠質量信息管理系統的適應性，保證不管在任何條件的干擾下，都能夠允許用戶軟件通過標準網絡應用程序接口（winsockBSDsockets）訪問串口設備，可以實現對端口運行的實時控制和信息傳遞。

圖2 數據采集終端服務器工作原理

(2)信息數據對接端口環節

信息數據對接端口的功能就是在保證網絡信號統一的前提下，實現數據傳遞，匯入最終統一端口。我國市場上對接端口多種多樣，比如常見的馬爾和三豐的檢驗量具對接口根據不同的工作特點有不同的功能，一般可以分為三個輸出端口和一個請求端口（數據輸出(DATA)、時鐘輸出(CLOCK)、準備狀態輸出(READY)和請求數據端口，對于信息傳遞過程中只需將REQUEST端和DATA端接入單片機的外部中端口上，利用互聯網平臺數據共享特點，實現數據及時更新，向REQUEST發送一個低電平請求數據，即可在DATA端口上讀取返回數據，保證數據準確性。

因為對于數字化平臺來講，數據就是基礎，而信息傳遞就是數字化工廠流動的血液，由此可見它的重要性，但是在具體工作環境中，根據設備的不同以及接口端格式的變化信息數據對接口也有不同的要求主要分為有線數據轉換接口模塊和無線數據采集模塊。有線數據模塊主要是以8052單片機為主要芯片，利用檢測儀器轉換統一網絡信號，利用本身芯片的特點通過串口對接服務器將信息傳遞到終端服務器；無線數據采集模塊選用CC2530F256芯片，該規格的芯片不同于其它芯片類型，CC2530F256是IEEE802.15.4的無線通訊芯片，所以更適用于數字化工廠質量管理信息系統的構建，在節省信息傳遞時間的同時為其它傳遞提供便利。CC2530芯片不僅集成了增強工業標準的805lMCU和RF收發器，以及系統可編程Flash存儲器，同時還具有8一KBRAM和許多其他強大的功能，能夠密切相應系統變化。

2.2 工廠數字化質量管理信息系統軟件設計

圖3 數字化工廠質量管理信息采集流程圖

對于工廠數字化質量信息管理來說，如果想要實現數字化管理，就必須要嘗試模擬系統的設計與安裝。數字化工廠管理信息的系統軟件作用分別是信息數據終端服務和系統服務，各自統籌相關信息數據變化。系統軟件的作用更為明顯一些，主要是結合相關數據反饋實現工廠信息管理系統的數字化、信息化、自動化，但是需要專門的軟件支持。總的來說，通過數字化信息系統的模擬和設計，可以實現數字化工廠內部的自主管理，所以數字化工廠質量管理信息系統軟件設計主要可分為可自行研究的信息數據終端系統軟件和通過專門軟件運行的系統服務軟件。

2.3 工廠數字化質量管理信息系統測試

互聯網的快速發展促進了各種行業的發展，所以在實現工廠數字化方面做出了很大貢獻，那么為了更好的應用數字化工廠質量管理信息系統，需要對系統進行一定的測試，證明系統的合理性。因為該系統集成多種檢測設備，實現零件的檢測信息自動提取、收集和存儲，很大程度上提高了工廠智能化的普及，為數字化工廠的管理提供工件質量信息的大數據。在應用前，需要對工廠具體規模和數據樣本進行先期處理，保證數字化系統的工作正常。通過系統最終服務端良好的協調配合，形成初具規模的工廠質量管理的大數據平臺，讓零件生產制造等一體化變成了現實，進一步讓工廠質量管理信息采集技術能夠實現新的突破。更主要的是，物聯網背景下，科學技術和信息手段的有效結合也在一定程度上豐富了我國原有數據信息庫，實現了數字化工廠質量管理信息采集技術的更新與發展。

3 結束語

總而言之，物聯網的應用促進了工廠數字化進程，讓整個零件生產流程實現了質的飛躍。通過數字化系統平臺的構建，提高了我國對于信息采集技術的提升，不僅豐富了我國的信息技術手段，還實現了我國工廠管理的信息傳遞和信息共享，有效地提高了工廠的工作效率和經濟效益。所以，我國一定要加強對物聯網技術的推行，加強我國在信息化、數字化、智能化方面的提升，促進未來工廠管理系統的進一步發展。