实现工业4.0，需要高度的工业化、自动化基础，是漫长的征程。工业大数据是未来工业在全球市场竞争中发挥优势的关键。无论是德国工业4.0、美国工业互联网还是《中国制造2025》，各国制造业创新战略的实施基础都是工业大数据的搜集和特征分析，及以此为未来制造系统搭建的无忧环境。不论智能制造发展到何种程度， 工业数据采集 都是生产中实际且高频的需求，也是工业4.0的先决条件。

数字化工厂不等于无人工厂，产品配置，制造流程越复杂越多变，越需要人的参与；在数字化工厂当中，工人更多地是处理异常情况，调整设备。但数据采集一直是困扰着所有制造工厂的传统痛点，自动化设备品牌类型繁多，厂家和数据接口各异，国外厂家本地支持有限，不同采购年代。即便产量停机数据自动采集了，也不等于整个制造过程数据都获得了，只要还有其他人工参与环节，这些数据就不完整。今天小编就和大家说说工业数据采集~

工业数据采集类型

互联网的数据主要来自于互联网用户和服务器等网络设备，主要是大量的文本数据、社交数据以及多媒体数据等，而工业数据主要来源于机器设备数据、工业信息化数据和产业链相关数据。

从工业数据采集的类型上看，不仅要涵盖基础的数据，还将逐步包括半结构化的用户行为数据，网状的社交关系数据，文本或音频类型的用户意见和反馈数据，设备和传感器采集的周期性数据，网络爬虫获取的互联网数据，以及未来越来越多有潜在意义的各类数据。主要包括以下几种：

1、海量的Key-Value数据。在传感器技术飞速发展的今天，包括光电、热敏、气敏、力敏、磁敏、声敏、湿敏等不同类别的工业传感器在现场得到了大量应用，而且很多时候机器设备的数据大概要到ms的精度才能分析海量的工业数据，因此，这部分数据的特点是每条数据内容很少，但是频率高。

2、文档数据。包括工程图纸、仿真数据、设计的CAD图纸等，还有大量的传统工程文档。

3、信息化数据。由工业信息系统产生的数据，一般是通过数据库形式存储的，这部分数据好采集。

4、接口数据。由已经建成的工业自动化或信息系统提供的接口类型的数据，包括txt格式、JSON格式、XML格式等。

5、视频数据。工业现场会有大量的视频监控设备，这些设备会产生大量的视频数据。

6、图像数据。包括工业现场各类图像设备拍摄的图片（例如，巡检人员用手持设备拍摄的设备、环境信息图片）。

7、音频数据。包括语音及声音信息（例如，操作人员的通话、设备运转的音量等）。

8、其他数据。例如遥感遥测信息、三维高程信息等等。

工业数据采集技术难点

在当今的制造业领域，工业数据采集是一个难点。很多企业的生产数据采集主要依靠传统的手工作业方式，采集过程中容易出现人为的记录错误且效率低下。

有些企业虽然引进了相关技术手段，并且应用了工业数据采集系统，但是由于系统本身的原因以及企业没有选择适合自己的数据采集系统，因此也无法实现信息采集的实时性、精确性和延伸性管理，各单元出现了信息断层的现象。

工业数据采集技术难点主要包括以下几方面：

1、数据量巨大。任何系统，在不同的数据量面前，需要的技术难度都是完全不同的。

如果单纯是将数据采到，可能还比较好完成，但采集之后还需要处理，因为须考虑数据的规范与清洗，因为大量的工业数据是“脏”数据，直接存储无法用于分析，在存储之前，须进行处理，对海量的数据进行处理，从技术上又提高了难度。

2、工业数据的协议不标准。互联网数据采集一般都是我们常见的HTTP等协议，但在工业领域，会出现ModBus、OPC、CAN、ControlNet、DeviceNet、Profibus、Zigbee等等各类型的工业协议，而且各个自动化设备生产及集成商还会自己开发各种私有的工业协议，导致在工业协议的互联互通上，出现了难度。

很多开发人员在工业现场实施综合自动化等项目时，遇到的最大问题及时面对众多的工业协议，无法有效的进行解析和采集。

3、视频传输所需带宽巨大。传统工业信息化由于都是在现场进行数据采集，视频数据传输主要在局域网中进行，因此，带宽不是主要的问题。

但随着云计算技术的普及及公有云的兴起，大数据需要大量的计算资源和存储资源，因此工业数据逐步迁移到公有云已经是大势所趋了。但是，一个工业企业可能会有几十路视频，成规模的企业会有上百路视频，这么大量的视频文件如何通过互联网顺畅到传输到云端，是开发人员需要面临的巨大挑战。

4、对原有系统的采集难度大。在工业企业实施大数据项目时，数据采集往往不是针对传感器或者PLC，而是采集已经完成部属的自动化系统上位机数据。

这些自动化系统在部署时厂商水平参差不齐，大部分系统是没有数据接口的，文档也大量缺失，大量的现场系统没有点表等基础设置数据，使得对于这部分数据采集的难度大。

5、安全性考虑不足。原先的工业系统都是运行在局域网中，安全问题不是突出考虑的重点。

一旦需要通过云端调度工业之中核心的生产能力，又没有对安全的充分考虑，造成损失，是难以弥补的。2015年，受网络安全事件影响的工业企业占比达到30%，因病毒造成停机的企业高达20%。仅美国国土安全部的工业控制系统网络应急响应小组(ICS-CERT)就收到了295起针对关键基础设施的攻击事件。

 一、工厂生产数据采集系统

工厂 生产数据采集系统 主要面向生产制造型企业，对其内部车间生产、人员、设备等数据进行实时采集，并存储到数据库，通过图表或报表的样式进行展现，确保了分析和优化生产工艺流程所需的透明度。生产数据采集系统是实现工厂智能化改造的第 一步，也是现场生产执行层与管理层之间的信息纽带，能够实现异常数据实时反馈、管理推送可视化、现场监控远程化、过程管控集成实时化，终实现数字化智能化工厂！


二、工厂生产数据采集系统解决方案

1.现场网络传输搭建
现场需要搭建各类网络传输设备，比如服务器、集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡、调制解调器、光纤收发器、光缆等等，再运用有线网络技术、无线网络技术或者无线通信技术设置有线接口、无线热点定位和布置等，通过布置的网络把现场采集到的各项数据传输到数据库，在显示层中进行展现，比如PC端、APP端、BS客户端、车间电子看板、集控中心等。

2.人机交互终端搭建
当生产计划下达分发到各个具体的工段/工序，而终进行生产加工的具体对象是工序下的设备，那么如何将指令直接反馈到设备上，让操作员通过设备上的生产计划指令展开生产加工任务呢？这时就需要一个人机交互终端入口；另外，对于生产线众多的设备，设备的日常维护作业（保养、巡检、点检、维修）如何直观放映在对应的设备上，也产生一个交互终端入口的需求。所以在构建工厂生产数据采集系统的时候就需要搭建人机交互终端。人机交互终端包括：工控一体机、工业一体平板电脑、微型电脑终端、触摸屏、立式一体机、LED显示屏、智能手机、智能手环等。

通过对人机交互终端搭建可以将生产计划指令、设备日常维护指令直接下达到设备上，并且对于设备的实时运行情况、单台设备的OEE做图像化展示，还可实现加工产品与设备的信息共享。设备终端还将包括：调用SOP作业指导书、调用工艺图纸、人员上岗验证、人员考勤、安灯预警操作等相关功能，提供了生产线设备端的交互入口，让人、机、料互相交互成为可能，操作人员按相关指令进行作业任务，进而减少沟通成本、保障按计划有序开展工作；集成了岗位验证、考勤功能，简化了人员管理的运营成本。

3.数采终端搭建
工厂生产数据采集系统数采终端：RFID数采终端、RFID天线、PDA手持终端、扫描枪、3G手持移动终端、视觉识别终端、视频监控终端等，RFID利用无线射频技术，完成数据的采集和传输，带有RFID识读功能的手持PDA进行识别，主要运用于工厂内的生产线数据采集、质量追溯、仓库管理、设备数据采集等，比如厂内的备料派料往往通过PDA与相关人员进行交互；品保人员需通过PDA界面传输检测结果；PDA需要接收各个设备的日常维护工作等。通过对生产数据记录分析、单品或批次追溯、设备运行状态智能监控，提高制造企业的生产力。

4.标签的使用
标签在仓库以及车间中广泛被使用，仓库中主要是从物料的采购、领用、完工、销售及仓库其他出入库管理中进行使用，而车间中主要是工序的派工、流转、工时及完工申报时使用，配合RFID的无线射频识别技术，可以直接通过读写设备方式把仓库及车间数据传输到生产数据采集系统数据库中，方便车间管理者能够实时分析车间生产流水情况。

5.标准数控系统、二开数控系统、PLC及工控PC、加装传感器
在工厂生产数据采集系统过程中常用的加装传感器类型：光纤传感器、模拟传感器、金属感应器、红外感应器、气敏传感器、磁感应器、震动感应器等，工厂中采用加装传感器可以采集温度、湿度、压力、技术、液控、位移等等数据，并将数据进行高速传输，方便系统的读取和分析，在很大程度上提高生产效率。比如在生产线对设备进行联网监控时，在手工作业中，可以在工序上安装传感器自动采集工序的在制品产出量，进而缩短人工时间。