基于物联网的离散制造车间数据采集与处理系统研究

摘要

随着全球化进程的快速开展，市场竞争日益激烈，机械制造型企业作为国民经济的重要组成部分，面临着巨大的竞争压力，因此，制造业信息化变得尤为重要，尤其是离散制造型企业，由于其单品种小批量的生产模式，要想在严峻的市场环境下占据一席之地，必须能够快速的响应市场需求，迅速反馈客户意见，满足客户需求。与此同时，“十二五”规划纲要也明确指出新一代信息技术是国家重点发展的战略性产业，提出早做到“信息化与工业化深度融合”。
　　目前，国内离散制造型企业整体信息化程度较低，其中车间生产现场的实时生产数据采集与处理还是一个非常薄弱的环节，实时生产数据的匮乏将很大程度上影响信息化进程。
　　物联网技术作为现代化信息技术的产物，其核心与基础仍然是互联网技术，是在互联网基础上的延伸与拓展；其快速发展与广泛应用被认为是继计算机大发展、互联网普遍应用之后的第三次信息技术和信息产业革命。本文以物联网技术为基础，基于物联网三层架构——感知（交互）层提取生产现场的实时生产数据；网络（传输）层对所采集生产数据进行实时接入、传输和通信等；应用（处理）层对采集数据进行分析、处理与决策，实现对离散制造车间加工过程的实时动态管理，论文主要工作如下：
　　首先，分析了离散制造业数据采集与处理的国内外发展现状，结合离散制造业的生产特点，对生产过程中的信息进行分类，并建立了对应的信息模型；
　　其次，建立离散制造车间生产过程信息采集与处理的总体方案，针对不同的生产过程数据提出具体的采集与处理方法，论文研究重点主要包括基于RFID工件生产工况信息的动态追踪、基于宏指令的数控机床运行状态信息实时提取以及基于聚类算法的机床主轴振动与产品质量关联关系等；
　　最后，结合上述研究成果，依托于物联网技术，开发了离散制造生产车间状态监控与管理系统，并以变速箱箱体加工过程为对象，实现对箱体加工过程中生产数据的实时采集与处理，验证系统的准确性。

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第1章 绪论

1.1研究背景

1.2研究目的及意义

1.3国内外研究现状及发展趋势

1.4 论文主要研究内容

1.5 课题来源

第2章 离散制造车间的特点及所存在的问题研究

2.1离散制造业特点

2.2离散制造业面临的新挑战

2.3车间生产现场数据类型分析

2.4生产现场数据采集与分析处理系统的功能需求

2.5本章小结

第3章 离散制造车间数据采集系统设计

3.1数据采集与处理系统总体设计

3.2基于RFID的生产工况信息采集

3.3设备实时运行参数采集

3.4生产车间视频监控信息与生产异常信息采集

3.5本章小结

第4章 车间数据分析处理的关键技术研究

4.1车间数据分析处理的意义

4.2车间生产现场工况数据分析与处理

4.3 基于聚类算法的设备运行参数分析与处理

4.4 本章小结

第5章 箱体加工过程数据采集与处理的系统实现

5.1 变速箱箱体加工线介绍

5.2 系统开发运行环境

5.3 箱体加工过程数据采集与处理的系统实现

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 课题研究展望

致谢

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间的科研成果

附录B 零件分类编码表