工业生产数据自动采集信息化系统设计

韩冰莓

（云南驰宏锌锗股份有限公司，云南 曲靖655011）

互联网和大数据的发展，给企业的生产经营和公司治理带来重大变革，为加强企业生产运营的动态管控、及时消缺，拟借助先进的计算机技术和流程设计，帮助企业实现生产数据的自动化采集、存储、展示与分析管理，减少人为操作、数据分散、数据多源化等原因造成的数据延迟、数据冗余、数据出错等问题，有效保障生产数据的真实性，提高信息传递效率，为快速解决生产问题提供有力依据，助推企业运营目标达成。

1 需求分析

1.1 提升企业管控水平的需要

借助先进的计算机技术和流程设计，做到工业生产数据自动采集汇算，实现实时监控、分析、纠偏。再无需等待所属各生产单位人工填写，逐级上报，才能掌握生产情况；无需耗费大量人力、财力、时间到所属各生产单位进行现场核查，才能确保数据的真实、准确；能够充分发挥远程监管职能，及时发现与处理生产过程中的异常情况，保障企业安全、平稳、高效生产。

1.2 降低企业管理成本的需要

在目前大多数生产环节管控方式下，滞后于市场的变化速度，且生产、销售与成本控制分别独立开展，不利于企业生产成本的控制。建立关联数据集成系统，可更快速、更准确的获取生产数据，核算生产成本，测算利润空间，平衡出最优的生产调控模型，达到利润最大化。

1.3 降低基层数据统计工作强度的需要

生产管控日益趋于精准管理，各业务为掌握更全面、更精准的信息，需要基层统计人员对各生产线的生产信息进行全方位的收集并分别上报。对于基层统计人员来说，为获取到大量的生产信息，需流走于各生产现场进行人工抄录报送或电子设备传递汇总报送等。通过自动采集汇算系统，可省去人工抄录及重复填报工作，大大降低了基层数据统计的工作量以及劳动强度。

2 系统设计

2.1 工作思路

基于现有信息化和工业自动化装备情况，利用数据采集技术、数据传输技术、数据存储技术整合企业数据资源，实现计量信息自动化采集，检化验信息由原来的单机录入升级为平台录入并共享引用，原始记录、统计台账全过程信息化汇算，各级各类报表自动生成，异常信息实时预警。

2.2 数据采集

通过对企业现有信息化和工业自动化基础进行调研，根据生产数据的生成性质，确定三种数据采集方式：自动采集、数据集成、人工填报。针对轨道衡、汽车衡、散料秤、皮带秤、地上衡等有条件提供数据接口的计量设备的检斤数据，采用自动采集方式获取；针对采购系统、销售系统、物资系统、财务系统等已建立信息化系统并能提供采集接口的合同、价格、出入库、成本等数据，采用数据集成方式获取；针对天秤计量、化学分析、仪器分析、物料盘点等不具备自动采集条件的检化验数据，采用人工填报方式获取。见图1。

图1 生产数据采集方式

2.3 生成记录

对采集到的数据，根据设定好的表单格式，通过一定的智能判别，对数据进行匹配计算，最终生成记录。

收入、销售数据，使用汽车衡计量的，通过车辆信息自动匹配采购系统、销售系统的物流任务，第一次计量后，生成日期、公司名称、工艺单元、物料名称、物料子类型、计量方式及毛重信息，卸货后进行第二次计量，生成净重信息，通过内置计算公式计算得出皮重信息（收入数据先后计算毛重、净重、皮重，销售数据先后计算皮重、毛重、净重）。对水分及化学元素有要求的物料，在过磅时或卸货时进行取样并生成样品编码，样品送至样品加工室进行加工及分析，分析结果通过分析人员人工录入系统，系统自动匹配至相应物流任务，汇算出水分及元素品位、元素含量数据。见表1。

表1 进出厂数据原始记录模板

消耗、产出数据，使用散料秤、皮带秤计量的，通过接入生产现场的DCS、PLC和自动计量称重系统，实时获取各生产线各类原料、燃料、辅料的消耗量及各类产品的产出量情况，并通过设定的取值区间，智能计算任意时段、任意时长的计量数据。对水分及化学元素有要求的物料，在生产流程或堆存点进行取样分析，分析结果根据取样的频次匹配至相应时段的物料量上，自动汇算出水分及元素品位、元素含量数据。见表2。

表2 消耗产出数据原始记录模板

2.4 形成台账

根据生成的进出厂及消耗产出原始记录，按照物料种类、日期，汇算形成统计台账，一种物料一个台账。台账类型包含日、月、年台账。台账内容至少包含期初库存、收入、产出、消耗、销售、期末库存等物料重量及质量信息。期初库存一般为系统建设投用初期，根据现场盘存情况设定；收入、产出、消耗、销售数据根据原始记录汇算生成；期末库存根据质量守恒原则计算得出，并通过期末现场盘存情况进行验证调差。见表3。

表3 生产数据统计台账模板

2.5 汇总报表

根据所有生产过程涉及的原料、燃料、辅料、成品、半成品、在制品、联产品、副产品、返回品、回收品等的统计台账信息，结合生产计划，汇总生产统计报表，生产统计报表可根据不同的需要生成不同类型的报表，如产值产量报表、指标报表、库存报表、物料平衡报表、金属平衡报表等。报表中收入、产出、消耗、销售、库存数据可直接从统计台账中取值，物料单耗指标、技术经济指标需通过设定计算公式进行计算汇总得到。物料单耗指标的子项可通过统计台账中取值，母项需通过设定的工艺单元，分摊到产品产量或原料消耗量上，指标则通过设定的计算公式进行计算得到；技术经济指标先按工艺流程进行金属平衡测算，区分各类物料在该工艺流程的属性（如投入、消耗、产品、返回品、回收品等），再按各类指标计算公式计算得到。见表4。

表4 生产统计报表模板

2.6 数据分析

2.6.1 计划执行情况分析

设置系统审核功能，出现与计划比、环比、同比波动较大时，需人工进行审核说明。一是通过人工核查确认，避免系统数据采集错误的情况发生；二是及时掌握一线生产异常情况，及时分析纠偏。

2.6.2 技术经济指标分析

系统化技术经济指标对标体系，各生产线按日采集明细数据，依据各生产线技术经济指标的实绩情况，形成对标报表，按照管理权限进行分层级推送，督促存在差异的生产线开展多维度分析，进行对标学习提升。

2.6.3 金属平衡分析

结合各生产流程的投入、产出及库存数据，通过金属平衡模型，计算金属平衡率，稽核金属损失量，分析各金属的来源去向，摸清在各生产流程的损失途径，从而查补现行工作中检斤、化验、仓储、运输、生产等环节存在的问题，提升资源综合回收能力。

2.6.4 存货分析

利用大数据平台获取生产计划、采购、物流、库存等数据，建立存量、库龄、品种结构分析模型，对上述信息进行统计分析与数据挖掘，为制定合理的货物安全库存量和订货量提供数据依据，帮助提高库存周转率，降低供应链成本。

2.7 数据预警

针对生产管理的需要，通过长期的数据统计，对数据的合理取值范围进行界限标定，数据采集过程中如果发现所采集的数据超出合理的范围或采集不到数据，在系统内部将数据标识成为醒目的颜色，同时发出系统告警，提醒管理人员检查数据告警原因，确保数据真实有效及生产异常的及时处理。

2.8 数据展示

为了便于数据查阅和展示，更好的从数据中挖掘价值，更好的服务于企业管理人员决策，对数据展示配置了报表展示、看板展示和报警推送功能。

2.8.1 报表展示

针对电脑端浏览器的浏览形式及手机端屏幕的显示特点，按照管理需求或时间周期生成数据报表。该报表能够由管理人员自行配置生成条件以及显示数据的内容、表头信息等，以实现自定义的报表，满足报表需求。

2.8.2 看板展示

针对管理人员较为关心的数据，形成简洁、大方的数据变化看板，可以通过折线图、柱状图、饼图等方式较为直观的展示数据信息。该看板允许管理人员配置展示内容以及展示形式，人为的调整显示比例、显示位置，使展示页面更加美观以及符合管理人员的需求。

2.8.3 报警推送

除手机端APP能够收到系统运行错误或数据异常提醒，为便于用户查看还设置了微信端报警推送功能，管理人员能够通过微信查看系统异常告警信息。

2.9 信息共享

2.9.1 与合同订单数据的接口

通过与合同订单数据的接口，自动同步合同详细数据，包括合同名称、合同金额、合同物资、合同总重量等，实现合同订单数据与收入销售数据的匹配衔接。

2.9.2 与物流任务数据的接口

通过与物流任务数据的接口，自动下发到货单详细信息，并且自动生成物流任务，包括到货物料、到货日期、送货单位等，实现物流任务与进出厂数据的匹配衔接。

2.9.3 与财务数据的接口

通过与财务数据的接口，自动同步生产线生产过程信息，包括物料收入、产出、消耗、销售、库存等，实现生产数据与财务数据的匹配衔接。

3 结语

通过工业生产数据自动采集汇算共享信息化系统的建设，实现数据传递的实时性，降低数据人为干预影响，保证各种生产数据来源的客观、真实；方便生产数据的加工、汇总及应用，满足及时掌控生产现状及快速响应的需要；有利于对痕迹资料的追溯及历史资料的查询，满足各层级对统计资料的使用需求；打通相关生产单位、部门间数据共享、核查、交叉对标，减少人工表格和日常繁重的生产数据统计，提高统计效率。