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过站防呆系统产品设计文档

1. 产品概述

1.1 产品定位

分布式产线数据采集与过站防呆系统，支持多线并行产线的灵活编排与实时防错控制。

1.2 核心能力

产线编排：可视化配置产线结构、工序关系、并行/汇合逻辑
过站防呆：扫码/设备触发时实时校验产品流向正确性
数据采集：串口/网口多协议设备数据解析与上报
分布式部署：服务端统一管控，工控机边缘执行

2. 系统架构

2.1 部署架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                         服务端                                │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐      │
│  │   产线编排    │  │   过站防呆    │  │   数据汇总    │      │
│  │   工序管理    │  │   流向校验    │  │   报表分析    │      │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘      │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              │
           ┌──────────────────┼──────────────────┐
           │                  │                  │
     ┌─────▼─────┐      ┌─────▼─────┐      ┌─────▼─────┐
     │  工控机-1  │      │  工控机-2  │      │  工控机-N  │
     │ 扫码枪×2  │      │ 拧紧机    │      │ 检漏机    │
     │ 网口/TCP  │      │ 串口×2   │      │ 串口     │
     └───────────┘      └───────────┘      └───────────┘

2.2 职责划分

层级	核心职责	数据存储
服务端	产线/工序编排、防错规则、全局状态、数据分析	完整数据库
工控机	设备对接、本地缓存、断网续传、执行上报	本工序数据+离线队列

3. 核心功能模块

3.1 产线编排模块（服务端）

3.1.1 产线结构定义

工序节点：唯一标识、名称、类型（扫码/设备/合并）
流向关系：前序/后继工序，支持多对多
并行分组：定义哪些工序属于同一线路分支

3.1.2 示例产线配置

产线A:
  分支1: OP01-1 → OP02-1 → OP03-1 ─┐
                                   ├→ OP04 → OP05
  分支2: OP01-2 → OP02-2 → OP03-2 ─┘
                                   
  分支1: OP06-1 ─┐
                ├→ OP07 → OP09 → OP10
  分支2: OP06-2 ─┘

3.1.3 工控机绑定配置

工控机ID	绑定工序	接入方式	端口配置
IPC-001	OP01-1, OP01-2	网口/TCP	9001→OP01-1, 9002→OP01-2
IPC-002	OP06-1	串口	COM1→拧紧机A, COM2→拧紧机B

3.2 过站防呆模块

3.2.1 防错规则

是否该来：产品当前状态是否允许进入此工序
从哪来：是否从正确的上道工序流转而来
设备合格：设备检测数据是否满足通过标准

3.2.2 校验流程

扫码/设备触发
     │
     ▼
┌─────────────┐
│ 读取产品SN   │
└─────────────┘
     │
     ▼
┌─────────────┐     否    ┌─────────┐
│ 查询产品状态  │────────→│ 拒绝过站 │
│ 校验工序合法性 │          │ 报警提示 │
└─────────────┘          └─────────┘
     │是
     ▼
┌─────────────┐     否    ┌─────────┐
│ 校验上道工序  │────────→│ 拒绝过站 │
│ 是否已完成   │          │ 提示错站 │
└─────────────┘          └─────────┘
     │是
     ▼
┌─────────────┐     否    ┌─────────┐
│ 校验设备数据  │────────→│ 拒绝过站 │
│ 是否合格    │          │ 提示NG  │
└─────────────┘          └─────────┘
     │是
     ▼
┌─────────────┐
│ 更新产品状态  │
│ 记录过站日志  │
│ 放行/控制信号 │
└─────────────┘

3.3 数据采集模块（工控机端）

3.3.1 接入方式支持

接入方式	适用场景	配置维度
网口/TCP	多工序扫码枪	端口→工序一对一绑定
串口	单机设备（拧紧机/检漏机/压装机）	串口→设备一对一绑定

3.3.2 串口协议解析配置

配置结构（每串口独立）：

serial_config:
  port: "COM1"
  baud_rate: 9600
  data_bits: 8
  stop_bits: 1
  parity: "N"
  
  # 帧结构
  frame:
    type: "fixed_length"  # fixed_length / delimiter
    length: 20            # 固定长度字节数
    # delimiter: "\r\n"   # 分隔符方式
  
  # 字段定义（位域解析）
  fields:
    - name: "screw_id"
      start_bit: 0
      length: 4
      type: "int"
      desc: "螺丝编号"
    
    - name: "result"
      start_bit: 4
      length: 1
      type: "bool"
      desc: "OK/NG"
    
    - name: "torque"
      start_bit: 5
      length: 8
      type: "float"
      scale: 0.01
      desc: "扭矩值"

3.3.3 多记录处理

单串口连续发送多记录（如多螺丝拧紧结果）
按固定记录长度切分流式数据
通过字段值（如螺丝编号）区分不同点位

3.4 数据同步模块

3.4.1 同步策略

网络状态	处理方式
在线	实时上报，服务端即时校验
离线	本地队列缓存，恢复后批量续传

3.4.2 断网续传机制

本地SQLite存储待同步记录
定时检测网络恢复
按时间顺序批量上报
服务端幂等处理，避免重复

4. 数据模型

4.1 核心实体

产品 (Product)

字段	类型	说明
sn	string	产品序列号（唯一）
model	string	产品型号
status	enum	待生产/生产中/已完成/异常
current_op	string	当前所在工序
create_time	datetime	创建时间
complete_time	datetime	完成时间

工序 (Operation)

字段	类型	说明
id	string	工序唯一标识
name	string	工序名称
type	enum	扫码/设备/合并
prev_ops	[]string	前序工序ID列表
next_ops	[]string	后继工序ID列表
line_group	string	所属产线分组

过站记录 (TraceRecord)

字段	类型	说明
id	string	记录ID
product_sn	string	产品SN
operation_id	string	工序ID
station_id	string	工位/工控机ID
result	enum	通过/拒绝
reject_reason	string	拒绝原因
device_data	json	设备采集数据
timestamp	datetime	过站时间

5. 技术方案

5.1 技术栈

层级	技术选型
服务端	Kratos v2.9.2 + Go 1.22 + gRPC
工控机	Go + 串口库(go.bug.st/serial)
数据库	PostgreSQL / MySQL
缓存	Redis（可选）
消息队列	内置队列 / NATS（可选）

5.2 项目结构

Poka-Yoke/
├── api/                    # API定义（Protobuf）
│   ├── server/v1/         # 服务端API
│   └── agent/v1/          # 工控机API
├── cmd/
│   ├── server/            # 服务端入口
│   └── agent/             # 工控机入口
├── internal/
│   ├── server/            # 服务端实现
│   │   ├── biz/          # 业务逻辑（编排/防呆）
│   │   ├── data/         # 数据访问
│   │   └── service/      # 服务接口
│   └── agent/             # 工控机实现
│       ├── device/       # 设备对接
│       ├── sync/         # 数据同步
│       └── config/       # 本地配置
├── configs/               # 配置文件
└── docs/                  # 文档

6. 接口设计

6.1 服务端接口

产线管理

POST /v1/production-lines - 创建产线
GET /v1/production-lines/{id} - 获取产线详情
PUT /v1/production-lines/{id} - 更新产线配置

过站校验

POST /v1/trace/validate - 过站防呆校验

{
  "product_sn": "SN123456",
  "operation_id": "OP04",
  "station_id": "IPC-001",
  "device_data": {...}
}

数据上报

POST /v1/trace/records - 批量上报过站记录

6.2 工控机接口

配置同步

GET /v1/agent/config - 拉取工控机绑定配置

心跳与状态

POST /v1/agent/heartbeat - 心跳上报

7. 部署方案

7.1 服务端部署

# Docker部署
docker build -t poka-yoke-server .
docker run -d \
  -p 8000:8000 \
  -p 9000:9000 \
  -v /path/to/configs:/data/conf \
  poka-yoke-server

7.2 工控机部署

独立可执行程序
本地配置文件（config.yaml）
开机自启服务

8. 迭代规划

Phase 1: 基础框架

服务端基础架构（Kratos）
产线/工序编排API
工控机基础框架

Phase 2: 核心功能

过站防呆逻辑
扫码枪网口接入
数据同步机制

Phase 3: 设备对接

串口数据采集
协议解析配置化
多设备类型支持

Phase 4: 完善优化

可视化编排界面
报表分析
异常告警

posted @ 2026-02-25 14:02 老卫同学阅读(2) 评论(0) 收藏举报

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老卫同学

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1. 产品概述

1.1 产品定位

1.2 核心能力

2. 系统架构

2.1 部署架构

2.2 职责划分

3. 核心功能模块

3.1 产线编排模块（服务端）

3.1.1 产线结构定义

3.1.2 示例产线配置

3.1.3 工控机绑定配置

3.2 过站防呆模块

3.2.1 防错规则

3.2.2 校验流程

3.3 数据采集模块（工控机端）

3.3.1 接入方式支持

3.3.2 串口协议解析配置

3.3.3 多记录处理

3.4 数据同步模块

3.4.1 同步策略

3.4.2 断网续传机制

4. 数据模型

4.1 核心实体

产品 (Product)

工序 (Operation)

过站记录 (TraceRecord)

5. 技术方案

5.1 技术栈

5.2 项目结构

6. 接口设计

6.1 服务端接口

产线管理

过站校验

数据上报

6.2 工控机接口

配置同步

心跳与状态

7. 部署方案

7.1 服务端部署

7.2 工控机部署

8. 迭代规划

Phase 1: 基础框架

Phase 2: 核心功能

Phase 3: 设备对接

Phase 4: 完善优化

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