一、行業(yè)背景

在當今制造業(yè)領域，數字化轉型已成為提升競爭力的關鍵。企業(yè)需要對生產過程中的各種數據進行精準采集、分析與利用，以實現生產效率的最大化、成本的有效控制以及產品質量的提升。傳統(tǒng)的制造企業(yè)往往依賴人工記錄數據或者使用一些孤立的自動化設備，這些方式存在數據準確性低、實時性差以及數據難以整合等問題。例如，在生產線上，設備的運行狀態(tài)、生產參數、物料消耗等數據如果不能及時準確地采集并匯總分析，企業(yè)就難以優(yōu)化生產流程、預測設備故障以及合理安排生產計劃。

二、企業(yè)遇到的問題

（一）數據采集效率低下

某制造企業(yè)擁有多條大型生產線，每條生產線上有眾多不同類型的設備，如數控機床、自動化裝配機器人、檢測設備等。之前，企業(yè)采用人工巡檢的方式記錄設備數據，包括設備的溫度、壓力、運行時長等關鍵參數。這種方式不僅耗費大量的人力和時間，而且數據采集的頻率低，無法及時反映設備的實時狀態(tài)。例如，一些設備可能在短時間內出現參數異常，但人工巡檢間隔期間這些異常無法被及時發(fā)現，導致設備故障風險增加，影響生產連續(xù)性。

（二）數據整合困難

企業(yè)內部不同類型的設備來自不同的供應商，這些設備的數據接口和通信協(xié)議各不相同。部分老舊設備僅支持簡單的串口通信，而新購置的智能設備則采用以太網或者無線通信協(xié)議。企業(yè)嘗試構建內部的數據管理系統(tǒng)，但由于數據格式和通信方式的差異，在整合這些設備數據時遇到巨大挑戰(zhàn)。數據無法有效整合，就難以進行全面的生產分析和管理決策，各個部門只能獲取到部分設備數據，無法形成完整的生產視圖。

（三）數據準確性與可靠性不足

人工采集數據過程中，由于人為疏忽、記錄錯誤或者數據傳輸過程中的丟失等原因，數據的準確性和可靠性大打折扣。而且，一些設備的傳感器本身存在一定的誤差，在沒有統(tǒng)一的數據校準和處理機制下，這些誤差數據被直接記錄和使用，導致基于這些數據做出的生產調整和決策可能出現偏差。例如，在產品質量控制環(huán)節(jié)，如果依據不準確的生產參數數據進行質量分析，可能會誤判產品質量問題的根源，進而采取錯誤的改進措施。

三、解決方案

（一）采用 IOT 數據采集網關

企業(yè)引入了天拓四方的 IOT 數據采集網關系統(tǒng)。該網關具有多接口設計，能夠兼容企業(yè)內各種設備的數據接口，無論是串口、以太網口還是無線接口（如 Wi - Fi、4G/5G 等）。網關內置了強大的協(xié)議轉換模塊，可以將不同設備的通信協(xié)議統(tǒng)一轉換為標準的工業(yè)以太網協(xié)議或者其他企業(yè)內部數據系統(tǒng)可識別的協(xié)議。例如，對于那些僅支持串口通信的老舊設備，網關通過串口連接后，將其數據轉換為以太網協(xié)議，然后傳輸到企業(yè)的數據服務器。

（二）數據采集與傳輸優(yōu)化

在數據采集方面，網關可以根據預設的采集策略，對設備數據進行高頻次采集。比如，對于關鍵設備的核心參數，可以設置每10秒采集一次，而對于一些相對次要的數據則可以適當降低采集頻率。采集到的數據通過網關內置的安全加密通道傳輸到企業(yè)數據中心，確保數據在傳輸過程中的安全性和完整性。同時，網關具備數據緩存功能，當網絡出現短暫中斷時，數據可以暫存在網關本地緩存中，待網絡恢復后自動續(xù)傳，避免數據丟失。

（三）數據預處理

IOT數據采集網關還集成了數據預處理功能。在數據預處理環(huán)節(jié)，網關能夠對采集到的數據進行初步的篩選、過濾和聚合操作。比如，去除明顯異常的噪聲數據，將多個相關數據進行聚合計算，生成更有價值的衍生數據（如計算設備的能耗效率等），然后再將處理后的數據傳輸到企業(yè)數據系統(tǒng)，提高了數據的準確性和可用性。

四、應用效果

（一）生產效率顯著提升

通過實時準確的數據采集和傳輸，企業(yè)能夠及時掌握設備的運行狀態(tài)，對生產過程中的異常情況做出快速響應。設備故障預警時間從原來的平均2小時提升到了30分鐘以內，大大減少了設備停機時間。生產計劃調整的靈活性也得到增強，企業(yè)可以根據實時的生產數據，快速調整生產線的產能分配、物料配送等環(huán)節(jié)，整體生產效率提升了約25%。

（二）數據整合與管理優(yōu)化

IOT 數據采集網關成功解決了企業(yè)內部設備數據整合的難題。所有設備數據都能在統(tǒng)一的數據平臺上進行展示、分析和管理。企業(yè)各個部門可以根據自身需求獲取完整、準確的數據，實現了生產、質量控制、設備維護等多部門之間的數據共享與協(xié)同工作。數據管理的效率提高了約40%，為企業(yè)的精細化管理提供了有力支撐。

（三）產品質量穩(wěn)步提高

借助準確可靠的數據采集和分析，企業(yè)在產品質量控制方面取得了顯著成效。在生產過程中，能夠實時監(jiān)測影響產品質量的關鍵參數，并及時調整生產工藝。產品次品率從原來的5%降低到了2%以內，產品質量的穩(wěn)定性和一致性得到了有效保障，提升了企業(yè)產品在市場上的競爭力。

IOT數據采集網關在該制造企業(yè)的應用，成功解決了企業(yè)在數據采集、整合、準確性等多方面的問題，為企業(yè)的數字化轉型和可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的數據基礎。

審核編輯 黃宇