智能化生產應用搭建的實戰案例

摘要：本文主要為大家介紹使用華為云數字工廠平臺，快速搭建一個智能化生產管理應用的實戰案例，

本文分享自華為云社區《數字工廠深入淺出系列（一）：智能化生產應用搭建的實戰案例》，作者： 云起MAE，

華為云數字工廠平臺，專門面向中小型制造企業的生產制造數字化場景設計，端到端整合了構建生產制造數字化應用所必需的數字基礎設施能力，幫助企業構建一個敏捷、柔性可配置的統一制造協同運營平臺，企業用戶除了可以直接使用華為云數字工廠平臺預置的一套制造協同數字化應用方案，快速跨入生產制造的數字化升級的門檻，同時能夠在華為云數字工廠平臺上，適配企業個性化需求和后續業務流程變化，快速調整應用功能或者開發新的數字化應用，實作制造數字化系統的敏捷迭代和持續升級，系統真正貼合業務流程的優化而優化，持續產生業務價值，

華為云數字工廠平臺，不只是能搭建傳統流程表單式的業務資訊化系統，它面向統一業務物件整合了IT業務資料和OT自動化設備資料的處理能力，支持搭建IoT資料驅動的智能化應用，華為云數字工廠生長的應用能做到“主動感知、主動分析、主動執行”，真正適用于生產制造數字化場景，

在正式介紹華為云數字工廠平臺的產品功能之前，以基于某智能工廠實際專案案例適當簡化的一個生產任務自動下發及報工的小場景為例子，在華為云數字工廠平臺上快速搭建相應的智能化應用，來實作相應的需求，希望通過該例子，能夠讓讀者對華為云數字工廠平臺的產品能力有一個快速的整體感性認知，方便后續理解華為云數字工廠的產品功能，

案例場景說明

案例是個生產工單任務自動下發與自動報工場景，需要通過構建生產程序數字化管理應用，與自動化產線設備的PLC控制智能化聯動，實作以下幾點需求：

• 產線工位的生產設備通過PLC控制器在生產任務佇列為空時，將“請求任務信號“置位，主動向生產管理應用請求下發新的工單任務；
• 生產管理應用需要實時采集感知到某工位設備“請求任務信號”置位，然后自動根據請求的工位設備，匹配準備相應的“未開始”狀態的生產工單資料；
• 生產管理應用將準備好的生產工單資料（任務流水號、車型等），反寫下發給某工位設備在PLC控制器中相應快取區點位，并反寫PLC“資料下發完成信號”置位，最后將下發的生產工單任務狀態由“未開始”更新為“下發中”；
• PLC控制器收到“資料下發完成信號”置位后，校驗快取區中的工單資料，校驗正確后，將”資料校驗正確信號”置位（這里為了簡化案例，不展開考慮校驗失敗的例外處理流程分支）；
• 生產管理應用需要實時采集感知到某工位設備的“資料校驗正確信號”置位，然后更新生產工單任務狀態由“下發中”更新為“生產中”；
• 當某生產任務生產完成后，PLC控制器在某工位設備的相應點位寫入“任務流水號”和“實際產量”，并將”生產完成信號”置位；
• 生產管理應用需要實時采集感知到某工位設備的“生產完成信號”置位，然后讀取設備的“任務流水號”和“實際產量”屬性資料，通過任務流水號更新相應的生產工單任務：狀態由“生產中”更新為“已完成”、以及工單任務的“實際產量”，

華為云數字工廠應用搭建步驟說明

下面我們使用華為云數字化工廠平臺，搭建一個能滿足案例場景需求的生產程序管控應用：

1.前置應用功能準備：

為了簡化應用搭建步驟，我們使用數字工廠平臺預置的以下功能：

（1）主資料功能：產品、物料、設備、工藝路線/標準工序、公司、工廠等：

企業用戶在“企業平臺>資料作業臺”可以使用預置的主資料管理功能，維護所需的各類主資料，

（2）業務功能：生產管理>工序任務單

企業用戶在“企業平臺>協同作業臺”可以使用預置的“生產管理>工序任務單”等業務功能，進行業務單據的操作與協作：

在實際專案中，可以根據企業實際的業務需求，通過“企業平臺>建模作業臺”預置的9類模型構建器，對預置的功能模型進行調整或擴展：

對本次案例所涉及的模型構建器的用法，簡單說明：

（a）產品模型構建器：用來調整及擴展產品類的功能模型，比如產品、物料、設備等主資料管理功能；

（b）空間模型構建器：用來調整及擴展空間位置物理布局類的功能模型，比如工廠的空間位置建模（倉庫、車間/產線/工位）等主資料管理功能；

  (c) 程序模型構建器：用來調整及擴展作業程序類的功能模型，比如工藝路線、標準工序等主資料管理功能；

  (d) 組織模型構建器：用來調整及擴展組織人員類的功能模型，比如公司部門/人員、供應商、客戶等主資料管理功能；

  (e) 事務模型構建器：用來調整及擴展業務活動事務類的功能模型，比如工序任務單等生產域的活動事務管理功能；

  (f）標識模型構建器：用來調整及擴展業務編碼類的資料標識模型，比如生產訂單編號、工序任務單號的編碼規則配置；

2.應用功能搭建步驟：

• 擴展設備模型，新增場景所需的IoT觀測點屬性

在“建模作業臺>模型構建器”，打開“產品”建模器，然后選中“設備”模型，調整其資訊模型（實際專案中根據實際需求可以在“設備”模型下新建具體某類的設備模型），新增所需的IoT觀測點屬性欄位（這里我們選擇在“生產”領域下新建屬性欄位）：

在資訊配置器中，新增IoT觀測點資訊組“生產任務控制”和以下屬性欄位：

1. 讀取類欄位：請求任務信號、資料校驗正確信號、生產完成信號、實際產量；
2. 讀寫類欄位：任務單號、車型、資料下發完成信號，

設備的功能模型調整完成后，發布模型，發布完成后，在“資料作業臺”使用“設備”功能，可以維護生產設備資料以及查看新增的IoT屬性欄位：

• 擴展工序任務單事務模型，新增任務單的狀態值

在“建模作業臺>模型構建器”，打開“事務”建模器，從業務領域“生產”下的業務場景“生產管理”中選中“工序任務單”模型，修改資訊模型：

調整“狀態”欄位的資料值范圍，新增所需的狀態值（比如：下發中）：

• 新增邏輯流，編排生產任務自動下發流程

（1）在 “設備”模型的邏輯模型下，新增一個邏輯流“自動下發生產任務”：

編排“生產任務下發”的邏輯流，實作監聽設備的IoT屬性“請求任務信號”變化，觸發相應的生產任務下發處理流程：

(a）觸發器配置：觸發型別選擇“資料變更”；觸發物件：選擇“設備”，以及選擇觸發欄位“請求任務信號”：

（b）新增規則節點：判斷“請求任務信號”是否置位為TRUE；新增動作節點：更新設備所屬工位下的生產任務單狀態為“下發中”：

保存并啟用邏輯流，

（2）在 “工序任務單”事務模型的邏輯模型下，新增一個邏輯流“任務下發設備”：

邏輯流監聽工序任務單狀態變更為“下發中”，然后將工序任務資料（車型、任務單號）寫入下發給工位設備相應的IoT屬性：

通過以上配置，就完成了自動下發生產任務到工位設備的邏輯流程建模，案例場景中“生產自動報工”的邏輯流配置與此類似，這里不再展開說明，

3.采集PLC控制器點位的配置說明

使用數字工廠平臺的“系統>邊緣連接器”功能，可以配置工位設備需要采集的PLC控制器點位，以及映射上面步驟創建的設備資料及相應的IoT屬性欄位，

（a）查看設備IoT屬性資訊：

(b)在邊緣連接器配置PLC采集點位，映射設備IoT屬性欄位：

通過數字工廠平臺IoT邊緣連接器采集PLC點位資料的具體配置流程不在本期展開，

到此我們完成了“自動下發生產任務”的智能化應用功能的搭建，我們可以模擬建立相應的工序任務單和工位/設備資料，驗證下應用功能運行效果是否符合預期：

（1）模擬設備“請求任務信號”置位

開啟設備的IoT屬性欄位“請求任務信號”，然后保存提交資料：

（2）驗證運行結果是否符合預期

查看設備的生產任務資料下發相關的IoT屬性欄位值，成功自動更新為任務單資料：

查看任務單狀態成功由“未開始”更新為“下發中”：

以上是使用華為云數字工廠平臺搭建一個智能化生產應用的實際場景案例說明，案例中簡單展示了華為云數字工廠平臺基于先進的“元資料驅動”技術架構，通過對制造領域核心業務模型（產品/空間/工藝程序/事務等）的抽象封裝，實作了業務人員根據企業個性化的業務需求，“全配置式”快速搭建智能化的制造領域應用，

華為云數字工廠平臺，面向制造資訊化/數字化建設剛起步的中小制造企業提供開箱即用的制造數字化協同運營應用方案，也支持企業對存量的老舊架構的ERP系統中的不再滿足業務需求的功能模塊，基于統一的應用平臺快速進行數字化升級重構，

后續筆者將持續更新《華為云數字工廠深入淺出系列》，系統性介紹華為云數字工廠平臺產品，

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