一、项目背景与目标
（一）背景
当前国内数控机床利用率仅 40%，远低于日本的 80% 和欧美的 70%。制造企业普遍面临设备数据不透明、程序管理不规范、生产效率难提升等问题，例如人工输入程序效率低、设备状态依赖人工统计、绩效考评缺乏数据支撑等。数字化工厂建设要求底层设备与上层管理软件无缝对接，而企业设备品类繁多，需针对性制定采集方案实现数据自动采集。
（二）核心目标
通过构建 MDC（设备数据采集）与 DNC（程序传输管理）一体化系统，实现设备数据实时采集、程序规范管理、生产过程可视化，最终达成提高设备利用率、规范程序管理、提升产品质量、增加经济效益的目标，助力企业实现数据驱动的精益生产。
二、核心系统架构
（一）MDC 设备数据采集系统
专注于各类设备的运行状态、参数、产量等数据的全面采集，为生产管理提供数据支撑。
（二）DNC 程序传输与管理系统
实现加工程序的双向传输、版本控制、权限管理，解决程序管理混乱、传输效率低等问题。
（三）数据可视化与分析系统
通过电子看板、报表、图表等形式，直观展示设备运行状态、效率、能耗等信息，支持多维度数据分析。
（四）系统集成接口
提供标准 API 接口与开放数据库，支持与 ERP、MES、PDM、CAPP 等系统无缝集成，实现企业数据共享。
三、MDC 设备数据采集方案
（一）采集分类与适配方案
根据设备类型和接口特性，制定差异化采集方案，覆盖各类生产设备：
（二）关键设备采集实现
数控机床采集：支持三菱、FANUC、西门子、马扎克等主流系统，通过网卡或串口连接，采集开机 / 关机时间、报警信息、程序号、加工时间、产量、主轴转速、进给倍率、坐标值、刀具信息等全维度数据，部分系统支持定制化数据采集。
PLC 控制设备采集：适配西门子 S7 系列、欧姆龙 CJ、信捷等 PLC，通过网口直接采集或借助 WTGNet 协议转换网关，获取 PLC 及触摸屏数据，实现设备运行状态实时监控。
其它设备采集：对立式铣床、气保焊机、分割机等无标准接口设备，添加电流互感器、IO 硬件或压力传感器，通过读取电流信号、气压变化等判断设备运行状态，对接 WTG-MDC 软件系统。
（三）硬件配置
核心硬件：WTG-IOT 硬件、WTGNet-PLC 协议转换网关、MOXA 串口服务器、电流互感器、数字输入采集终端、压力传感器等。
辅助硬件：工业相机、线性补光灯、迷你型工控电脑（用于看板展示）等。
四、DNC 程序传输与管理方案
（一）程序传输功能
支持双向并发通讯，一台服务器可连接 256 台以上数控设备，兼容 RS232、422、485、TCP/IP、无线等通讯方式。
实现程序远程调用、批量下载、智能分段传输，解决老机床内存不足问题，支持子程序多层嵌套调用。
具备断点续传功能，可从程序任意行、任意换刀处恢复传输，支持 256 位长文件名，可自动转换程序名与文件名。
（二）程序管理功能
支持 7 级树结构管理，可关联机床、工序、图纸、刀具清单等附件，方便操作工人查询。
实现程序版本自动管理，支持多版本对比、回滚，设定操作权限，防止程序被随意修改。
程序回传审核机制，操作人员修改后的程序需经编程人员审核方可保存为当前版本，确保程序规范性。
（三）通讯特色
远程调用：机床操作员可直接在控制面板查询并调用服务器程序，无需手动输入文件名。
稳定可靠：多重校验机制保障系统 24 小时 ×365 天稳定运行，无乱码、丢包等问题。
数据处理：传输过程中可对程序特殊字符进行替换、增减等预处理和后处理。
五、数据可视化与分析
（一）多终端展示
支持车间电视看板、办公室电脑、手机和平板等多终端查看数据，迷你型工控电脑可直接安装在电视后端，实现无缝展示。
（二）核心展示内容
电子看板：实时展示设备运行状态（运行、待机、报警、关机）、OEE 利用率、主轴转速、进给速度、加工计数、产量等关键信息，分机加工车间、钣金车间等场景定制看板。
数据分析图表：提供设备运行状态甘特图、主轴负载曲线图、能耗趋势图、效率对比柱状图等，支持按设备、车间、班组、班次进行多维度统计。
报表输出：自动生成日报、月报、季报、年报，包含设备开机 / 运行 / 待机 / 关机时间、操作工效率、质量事故追溯数据等，支持导出功能。
（三）核心分析能力
设备效率分析：计算设备 OEE 利用率，识别瓶颈设备和工序，为生产调整提供依据。
人员绩效分析：基于设备产量、运行参数、维修事故等数据，建立综合绩效考核体系。
质量追溯分析：通过关联加工参数与质量数据，反向追溯质量事故原因。
能耗分析：基于设备额定功率和开机时间，估算能耗消耗，优化能源使用。
六、系统集成与权限管理
（一）系统集成
提供标准 API 接口，可与 ERP、MES、PDM、CAPP 等系统集成，实现生产任务、加工参数、质量数据的双向流转。
支持 SQL server 2014 中间表对接 MES，兼容 modbus、MQTT 协议，保障数据互通。
（二）权限管理
支持分组管理，可按车间部门、用户角色（管理员、维修组、操作工、一线员工）分配权限。
细化操作权限，包括程序上传 / 下载 / 修改、数据查看、报表导出、设备配置等，防止越权操作。
