一、數據采集技術的意義
制造業(yè)是我國國民經濟的支柱產業(yè)，也是推動工業(yè)化的原動力，現代制造業(yè)已經并且正在深刻地改變著人們的生產方式、生活方式甚至社會文化。全球經濟一體化的趨勢愈演愈烈，國際競爭不斷加劇，制造業(yè)的發(fā)展必須不斷提高在質量保障、品種多樣化、快速設計制造、快速檢測響應以及快速重組等方面的要求。于是，“以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化”被提到了前所未有的高度、深度和廣度。
二、數據采集的方案
工業(yè)數據采集的結構是按照美國 AMR(Advanced Manufacturing Research)所提出的，即ERP(Enterprise Resources Planning,企業(yè)資源規(guī)劃)/MES(Manufacturing Execution System,制造執(zhí)行系統)/PCS(Process Control System,過程控制系統)三層結構
其中MES 是一個常駐工廠層的信息系統，介于企業(yè)領導層的計劃系統與生產過程的直接工業(yè)控制系統之間，它以當前視角向操作人員、管理人員提供生產過程的全部資源(人、設備、材料、工具和客戶要求)的數據和信息，其著重點是將信息技術運用于改善制造過程。
而作為MES中低層的數據采集功能，可以實現對生產現場各種數據的收集、整理工作，是進行物料跟蹤、生產計劃、產品歷史記錄維護以及其它生產管理的基礎。它可以為企業(yè)中其他例如ERP等管理信息系統提供實時數據。另一方面，MES也要從其它管理系統中獲取相關的數據以保證MES自身正常運行。因此要滿足MES快速、實時的要求，作為各種功能模塊運行基礎的數據就顯得十分重要。一個迅速而可靠的數據采集系統是整個MES能夠正常穩(wěn)定工作的有力保證。
三、工業(yè)數據采集的現狀
作為車間底層的數據采集系統，在企業(yè)實際生產過程中卻存在著許多困難，尤其是在離散企業(yè)中由于自動化程度較低，往往存在著以下特點：
生產過程不可視：主要體現在不能實時了解生產現場中在制品、人員、設備、物料等制造資源和加工任務狀態(tài)的動態(tài)變化。
生產過程復雜性：由于產品結構和加工工藝的復雜性，造成生產過程中各制造過程的關聯性強，生產環(huán)境復雜多變(臨時插單、材料短缺等) 。
制造過程信息集成度低：制造過程中的各種信息不能有效進行集成，導致產能不能得到充分利用。
信息不能有效與上層管理系統進行集成：這種隔斷造成生產過程不透明，生產進度、在制品狀況、設備利用狀況等關鍵數據不能到達管理層，增加了過程管理和生產決策的復雜性。
制造過程信息的真實性差：現場數據信息過多依賴人機交互界面通過人工錄入，增加了出錯的機率。
制造過程信息的實時性低：作業(yè)任務隨市場需求的頻繁調整變化，不利于制造過程信息的實時采集，再加上制造過程信息交互的速度和效率低下，造成企業(yè)對市場變化的響應速度慢。
企業(yè)設計層和管理層到車間層特別是車間設備層的信息采集困難，一方面車間設備層的重要信息難于采集和上傳，無法達到對生產過程的監(jiān)控。另一方面上層系統難以深入到車間和設備層，從而影響管理信息系統的準確運行，使動態(tài)信息成為脫離實際的無源之水難于及時下達，從而使整個企業(yè)信息化難以產生更大的效益。
上述特點反映了制造車間迫切需要對制造過程進行信息化的數據采集管理，從而建立一個完整高效的離散制造車間數據采集及其分析處理系統是實現離散車間信息化的基礎。數據采集及其分析處理系統的主要功能就是將車間的各種離散數據完整實時的采集到車間數據庫中，并進行初步的分析處理，將車間生產的信息實時準確的反饋到車間的管理層，加強管理人員對車間生產現場的監(jiān)控和管理，并為企業(yè)管理人員制定生產計劃提供依據。
四、工業(yè)數據采集的幾種方式
1、傳感器
傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。在生產車間中一般存在許多的傳感節(jié)點，24小時監(jiān)控著整個生產過程，當發(fā)現異常時可迅速反饋至上位機，可以算得上是數據采集的感官接受系統，屬于數據采集的底層環(huán)節(jié)。
傳感器在采集數據的過程中主要特性是其輸入與輸出的關系。其靜態(tài)特性反映了傳感器在被測量各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸入和輸出關系，這意味著當輸入為常量，或變化極慢時，這一關系就稱為靜態(tài)特性。我們總是希望傳感器的輸入與輸出成唯一的對照關系，是線性關系。一般情況下，輸入與輸出不會符合所要求的線性關系，同時由于存在這遲滯、蠕變等因素的影響，使輸入輸出關系的唯一性也不能實現。因此我們不能忽視工廠中的外界影響。其影響程度取決于傳感器本身，可通過傳感器本身的改善加以抑制，有時也可以加對外界條件加以限制。
2、條碼技術
條碼技術是實現POS系統、EDI、電子商務、供應鏈管理的技術基礎，是物流管理現代化的重要技術手段。條碼技術包括條碼的編碼技術、條碼標識符號的設計、快速識別技術和計算機管理技術，它是實現計算機管理和電子數據交換不可少的前端采集技術。
二維條碼是用某種特定的幾何圖案按一定規(guī)律在平面分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的，在代碼編制上巧妙的運用計算機內部邏輯基礎的“0”“1”概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。二維條碼具有條碼技術的一些共性：每個碼制有其特定的字符集，每個字符占有一定的寬度，具有一定的校驗功能等。同時還對不同行的信息具有自動識別功能與處理圖形旋轉變化等特定。
3、RFID技術
RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）技術是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關的數據信息。利用射頻方式進行非接觸雙向通信，達到識別目的并交換數據。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。在工作時，RFID讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的脈沖信號，當RFID標簽進入磁場時，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理;主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構動作。
4、其他采集工具
受限與生產環(huán)節(jié)的復雜性與環(huán)境的苛刻，在除了RFID、條碼和傳感器的采集模式之外，還包含著利用人機交互的形式直接讀取數據、利用現場設備如PLC和儀器儀表直接采集數據的模式。在高溫高壓高輻射的生產環(huán)節(jié)中，企業(yè)亦可以使用打鐳射數字標號，然后手工抄取記錄的形式監(jiān)控產品的生產狀況。
