3. 车间数据源梳理与采集方案

车间生产状态看板要“看得准、看得快”，第一步不是画界面，而是把数据从哪里来、以什么频率来、用什么协议取、取到后如何判断是否可信这四件事定清楚。数据源梳理的本质，是建立一张“数据源—采集方式—更新频率—质量规则”的对应关系表，让看板上每一个数字都能追溯到明确的来源和可信度。

一、识别五类典型数据源及其特征

车间现场的数据源通常可归为五类，它们的实时性、结构化程度和接入难度差异很大，采集策略必须区别对待。

• PLC（可编程逻辑控制器）：直接控制设备动作，数据最原始、最实时，典型点位包括设备运行/停止、故障字、节拍计数、当前工单号。采集周期通常在 100ms～1s，适合反映设备实时状态。协议以西门子 S7、三菱 MC、欧姆龙 FINS、Modbus TCP 为主。
• SCADA（数据采集与监控系统）：已对 PLC 数据做过汇聚和组态，提供工艺参数、报警记录、历史趋势。采集周期 1～5s，协议常用 OPC UA/DA、Modbus TCP，是看板获取工艺类指标的高效入口。
• MES（制造执行系统）：管理工单、报工、物料、质量数据，属于业务层，更新频率低（分钟级或事件触发），通常通过 REST API 或数据库视图获取。看板上的“计划完成率”“在制工单”多来自这里。
• 传感器/仪表：温湿度、压力、能耗、振动等，可能独立于 PLC 存在，通过 Modbus RTU、4-20mA 或 LoRa 上传，采集周期 5～30s，用于环境与能耗监控。
• 人工报工：换型、异常停机原因、首件检验结果等无法自动采集的信息，由操作工在终端或扫码枪录入，属于事件驱动，实时性最差但语义最丰富。

梳理时建议按“设备—系统—人工”三层归类，并标注每个数据源的责任人、接口文档位置和可用性。例如某注塑车间梳理出：12 台注塑机 PLC（S7-1200）、1 套 SCADA、1 套 MES、8 个温湿度传感器、3 个报工终端，共 5 类 25 个数据源。

二、设计采集频率：按“变化速度”而非“统一标准”

采集频率不是越高越好。频率过高会加重网络和数据库负担，过低则看板滞后。合理做法是按数据变化速度分档：

示例参数：某装配线看板设定设备状态 500ms、产量 2s、工艺参数 5s、MES 工单 60s 轮询、报工事件即时推送。这样既保证停机 1 秒内上板，又避免每秒查询 MES 造成压力。

三、协议适配：把异构数据“翻译”成统一格式

不同数据源协议不同，采集层需要做协议适配。常见做法是部署一个采集网关或边缘计算节点，内置多协议驱动：

# 采集网关协议适配示例（伪配置）
sources:
  - name: PLC_01
    protocol: s7
    ip: 192.168.10.11
    rack: 0
    slot: 1
    tags:
      - {addr: DB1.DBX0.0, name: run_status, type: bool}
      - {addr: DB1.DBW2,   name: cycle_count, type: int}
  - name: SCADA_OPC
    protocol: opcua
    endpoint: opc.tcp://192.168.10.20:4840
    tags:
      - {node: "ns=2;s=Temp1", name: mold_temp, type: float}
  - name: MES_API
    protocol: rest
    url: http://mes.local/api/workorder/active
    interval: 60s

适配的核心是“点位映射”：把 PLC 的 DB1.DBX0.0、SCADA 的节点 ID、MES 的 JSON 字段，统一映射为看板内部的标准标签（如 device_id、metric、value、timestamp、quality）。映射表要版本化管理，设备改造或地址变更时同步更新，否则看板会出现“数据错位”。

四、数据质量校验规则：让看板上的数字可信

采集到的数据必须经过校验才能上板，否则会出现“设备明明停机却显示运行”“产量突然跳变”等误导。建议至少设置四类规则：

1. 范围校验：温度应在 -10～200℃，超出则标记为可疑，不直接显示。
2. 跳变校验：产量计数在 1 个采集周期内增量不应超过理论节拍上限，例如节拍 30s/件，2s 内增量大于 1 即判为异常。
3. 心跳/超时校验：超过 3 个采集周期未更新，标记为“数据陈旧”，看板显示灰色并提示。
4. 逻辑一致性校验：设备状态为“运行”但产量 10 分钟无增量，触发“空转疑似”提示，供班组长核查。

五、从梳理到落地：一张采集方案表

把上述内容汇总成可执行的采集方案表，是本节最实用的交付物。示例字段如下：

这张表就是采集实施的“施工图”：开发人员按协议和周期配置网关，测试人员按质量规则构造异常用例，运维人员按心跳和超时判断链路是否正常。梳理阶段多花一小时，实施阶段就能少返工一天。

采集方案落地后，还要建立日常巡检习惯：每天确认网关心跳、各数据源最后更新时间、质量标记为 2/3 的点位数量。一旦发现某台 PLC 连续超时，先查网络和网关进程，再查 PLC 是否断电或地址变更。只有把“数据源—采集—校验—看板”这条链路当成一个整体来维护，看板上的数字才真正具备指挥生产的能力。