4. 工单执行数据采集方案设计
工单执行数据采集方案设计的核心，不是“选一种最先进的技术”，而是根据工单执行过程中不同环节的数据特征，把人工录入、扫码、RFID、PLC、传感器、设备接口这六类采集方式组合成一条完整、可靠、可追溯的数据链。选型时首先要回答三个问题：这条数据在哪个环节产生？它的实时性要求有多高？它是否需要与具体物料、人员或设备绑定？
一、六类采集方式的适用边界
人工录入适合低频、非结构化、需要判断和描述的数据，例如工单开工确认、异常原因描述、质量判定结论、交接班备注。它的优势是灵活，劣势是延迟高、易出错、难以防止事后补录。设计时应把人工录入限制在“必须由人判断”的字段上，并配合必填校验、时间戳和操作人账号绑定。
扫码适合“一物一码”的离散对象绑定，例如工单条码、物料批次码、托盘码、员工工牌码。扫码的本质是一次显式确认动作，能准确回答“谁在什么时间把哪个对象放到了哪个工位”。典型场景是开工时扫工单码和物料码，完工时扫成品码。扫码的局限是需要人工对准、逐个操作，节拍快时容易成为瓶颈。
RFID适合批量、非接触、自动识别的场景，例如整托物料上线、周转箱流转、在制品批量过站。RFID 可以在不停止物流的情况下读取多个标签，适合节拍快、批量大的工位。但 RFID 受金属和液体干扰，读取率不是 100%，设计时必须考虑漏读重读的处理策略，不能把 RFID 事件直接当作最终结果，而应作为“候选事件”再与工单计划比对。
PLC 适合采集设备的状态和动作信号，例如设备运行/停机/故障、程序号、加工计数、报警代码。PLC 数据通过工业以太网或串口以寄存器地址方式读取，实时性好、稳定性高。设计时要明确采集哪些寄存器、采集周期是多少、数据变化时是轮询还是事件触发。
传感器适合采集连续物理量，例如温度、压力、扭矩、转速、流量、位移。传感器数据通常不直接对应工单，而是对应“设备在某个时间段内的工艺状态”。因此传感器数据必须与工单时间段、设备编号、工序号做关联，才能变成工单执行数据。
设备接口适合从设备自身系统获取结构化结果，例如数控系统的加工程序号、完成数量、刀具寿命，或测试设备的测试结果、判定结论。设备接口比传感器更接近“业务结果”，但接口协议多样，常见的有 OPC UA、Modbus TCP、MQTT、FTP 文件、数据库视图等，需要按设备能力逐一适配。
二、组合策略：按数据对象分层绑定
实际方案中，六类方式不是并列选择，而是按“数据对象”分层组合。第一层是工单层：工单号、计划数量、开工/完工时间，通常由扫码或人工录入建立。第二层是物料层：批次号、物料码、消耗数量，由扫码或 RFID 采集。第三层是设备层：设备编号、运行状态、程序号、报警，由 PLC 和设备接口采集。第四层是工艺层：温度、压力、扭矩等过程参数，由传感器采集。第五层是质量层：检验结果、判定结论、不良代码，由人工录入或测试设备接口采集。
分层的意义在于：每一层的数据都有明确的来源、时间戳和绑定对象，最终通过工单号把五层数据串成一条可追溯的记录。例如一张工单在某个工位执行时，扫码建立工单与工位的绑定，RFID 读取该工位消耗的物料批次，PLC 记录设备运行时段，传感器记录该时段的温度曲线，人工录入该工位的自检结果。追溯时按工单号即可还原完整执行过程。
三、选型判断：四个关键维度
面对一个具体工位，可以用四个维度快速判断该用哪种或哪几种方式。第一是数据产生方式：由人判断的走人工录入，由设备自动产生的走 PLC/传感器/设备接口，由物料或容器携带的走扫码/RFID。第二是实时性要求：需要秒级响应的走 PLC 或设备接口，允许分钟级延迟的可以走扫码或人工录入。第三是绑定精度：必须精确到单件的走扫码，允许批量到托的走 RFID。第四是环境约束：油污、粉尘、金属环境优先考虑 PLC 和设备接口，避免依赖人工扫码。
一个常见的误区是“能自动就不人工”。实际上，人工录入在异常处理、质量判定、交接确认等环节不可替代。合理的策略是：能用自动采集的字段尽量自动采集，把人工录入集中在必须由人判断的少量字段上，并且通过系统校验防止漏录和错录。
四、组合策略的落地要点
组合方案确定后，落地时要注意三个要点。第一，时间基准统一。所有采集方式必须使用同一时间源，PLC 和传感器的时间要与 MES 服务器对时，否则追溯时无法判断“温度超标发生在哪个工单时段”。第二，事件去重与补全。RFID 可能重复读取同一标签，扫码可能重复扫描，PLC 可能因通信抖动重复上报，采集层必须做去重和幂等处理。第三，异常兜底。当自动采集失败时，要有降级路径，例如 RFID 漏读时允许人工扫码补录，PLC 通信中断时允许操作工手动确认设备状态，并记录降级原因。
五、一个组合方案示例
以某机加工工位为例，工单执行数据采集方案可以这样组合：开工时操作工扫描工单条码，系统自动带出产品型号和计划数量；物料上线时由 RFID 通道门读取整托物料标签，系统按工单 BOM 校验物料批次是否匹配；加工过程中 PLC 每 500ms 采集一次设备运行状态和程序号，传感器每 1s 采集一次主轴温度和扭矩；完工时操作工扫描成品托盘码，并人工录入自检结果和不良数量。所有数据以工单号为键写入追溯库，追溯时可按工单号查询到物料批次、设备运行时段、工艺曲线和质量结论。
这个方案中，扫码负责精确绑定，RFID 负责批量物料识别，PLC 和传感器负责设备与工艺数据，人工录入负责质量判定，五类方式各司其职，既保证了数据完整性，又避免了单一方式的瓶颈和盲区。