本期導讀
長期以來，離散制造行業(yè)一直面臨單元化生產(chǎn)、自動化程度低、制造協(xié)同難度大的問題。為此，研華為某航天研究所提供新一代一體化平臺型數(shù)字信息系統(tǒng)解決方案，解決研究所設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集難題，進而推動數(shù)據(jù)驅(qū)動生產(chǎn)。
智能制造的有源之水，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集
航天軍工領(lǐng)域按單生產(chǎn)、產(chǎn)研并重，是典型的多品種小批量離散制造模式。由于對產(chǎn)品質(zhì)量、工藝、交期的嚴格要求，加上特殊的監(jiān)管要求，其生產(chǎn)管理更加復雜、難度更高。
某航天研究所共有結(jié)構(gòu)件、試驗檢測、鑄造、研發(fā)等多個車間。然而，龐大的生產(chǎn)能力，帶來的卻是數(shù)據(jù)管理之困：人、機、產(chǎn)品及工藝參數(shù)難以協(xié)同，產(chǎn)能釋放受到嚴重制約;產(chǎn)量、設(shè)備效率、成本統(tǒng)計不及時，管理層對運營效益缺乏直觀了解……
推動科研生產(chǎn)管理模式數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，打造新一代一體化平臺型數(shù)字信息系統(tǒng)解決方案成為該所脫困的抓手。為此，研華為其提供了系統(tǒng)、創(chuàng)新的解決方案，通過微服務(wù)架構(gòu)構(gòu)建面向科研生產(chǎn)多場景的協(xié)同應用。進而密織“數(shù)據(jù)網(wǎng)”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動生產(chǎn)。
項目實施中，需要在物聯(lián)網(wǎng)平臺上實現(xiàn)多種功能：
一是公共服務(wù)，如跨網(wǎng)數(shù)據(jù)交互、看板管理、權(quán)限管理、報表管理、接口管理等;
二是實驗數(shù)據(jù)管理，如數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)上傳、算法管理;
三是設(shè)備管理，包括設(shè)備清單、設(shè)備監(jiān)控、設(shè)備分析;
四是數(shù)控程序管理，包括程序?qū)Ρ取⒊绦虮O(jiān)控、程序上下載等;
此外還要求平臺具有好的擴展性，后期可以進行能耗管理及其他應用開發(fā)。
從“0”到“100%”對200臺設(shè)備進行全連接和數(shù)據(jù)全采集，絕非易事。比如，數(shù)控機床系統(tǒng)版本眾多，各版本的數(shù)據(jù)開放權(quán)限、采集方式都不相同。有些系統(tǒng)表面上看起來都是采用通路的采集方式，但有些經(jīng)過第三方改造后，即便是聯(lián)系原廠家，也很難拿到真實的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集成為該項目中最難啃的“骨頭”。
該項目通過研華CNC聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)ECU-1000實現(xiàn)了機床數(shù)控系統(tǒng)實時通訊，將集群化數(shù)控機床的運行、狀態(tài)、遠程診斷、故障報警、能耗等綜合管控起來，從而實現(xiàn)生產(chǎn)全流程有效監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程瓶頸，提高生產(chǎn)效率。
“100臺非試驗檢測設(shè)備數(shù)據(jù)每秒采集一次，這意味著每秒就會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，每秒都會有上千條數(shù)據(jù)傳輸至WebAccess中去，繼而后期可視化也承受了很大的壓力。”設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，數(shù)據(jù)采集量也空前龐大，高并發(fā)、高頻次、大數(shù)量的采集、處理、展示極具挑戰(zhàn)。而WebAccess是研華在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)解決方案的核心，是實現(xiàn)設(shè)備的故障識別、預測性維護、能耗分析的基礎(chǔ)，極具擴展?jié)摿Α?/FONT>
研華的合作伙伴南京優(yōu)倍承擔了大量數(shù)據(jù)可視化方面的工作?！把腥A智能網(wǎng)關(guān)本身采集到的數(shù)據(jù)非常多，它的頻次是秒級。因此，在前端展示、或數(shù)據(jù)查詢時，服務(wù)的及時響應和穩(wěn)定性就非常重要?！蹦暇﹥?yōu)倍市場實施部高級顧問、部長助理何德運介紹，優(yōu)倍配合研華一起，通過分表、數(shù)據(jù)庫優(yōu)化等方式，解決了高并發(fā)、高頻次、大數(shù)量的問題。
實現(xiàn)了全部設(shè)備聯(lián)網(wǎng)之后，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)全部采集和“一鍵管理”，簡單便捷。現(xiàn)場設(shè)備集中管控，數(shù)據(jù)集中處理展示，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)生產(chǎn)、試驗數(shù)據(jù)的完整性、一致性、完全性;通過設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一給到IoT平臺，由IoT平臺實現(xiàn)全所設(shè)備的集中監(jiān)控。具體到科研生產(chǎn)場景中，該所部分車間初步實現(xiàn)了現(xiàn)場檢驗無紙化，自動生成一體化記錄卡;產(chǎn)品數(shù)據(jù)包系統(tǒng)，實現(xiàn)了異構(gòu)系統(tǒng)協(xié)同數(shù)據(jù)抓取、集成和集中展示。
“舉例而言，某測試一結(jié)束，測試得到的綜測數(shù)據(jù)一鍵點擊 成功上傳，這意味著2秒鐘后，質(zhì)量、技術(shù)人員就可以獲取測試結(jié)果、開展分析工作?！?/FONT>
打通融合技術(shù)與金屬加工應用場景
該航天研究所具備等鋁、鎂、鈦多種材料鑄造能力，同時兼具設(shè)計、機加、表面處理、檢測等全產(chǎn)業(yè)鏈的能力。這使得該所對于金屬加工場景信息化管理需求進一步提高。
為滿足企業(yè)需求，研華提供了Metalworks的精益化生產(chǎn)管理+物聯(lián)網(wǎng)全套解決方案。據(jù)介紹，Metalworks針對金屬加工典型業(yè)務(wù)應用場景，集成了大量的行業(yè)domain know-how。其中包含幾個模塊，可實現(xiàn)多項功能：工單生產(chǎn)管理、異常管理、設(shè)備稼動管理、環(huán)境安全管理和人員績效管理等。在此基礎(chǔ)上，可以通過應用模塊將現(xiàn)場完全管控起來。
在這一場景中，研華選擇與金屬加工垂直行業(yè)的優(yōu)秀解決方案商西格數(shù)據(jù)共同協(xié)作?！皬墓δ艿慕嵌葋碇v，一方面是設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，另外一方面是加工設(shè)備的程序傳輸。通過各種協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)傳輸跟設(shè)備完成對接后，通過標準的接口將底層數(shù)據(jù)接入到研華Metalworks之中。”西格數(shù)據(jù)運營總監(jiān)姚建國介紹。舉例而言，刀具智能管理模塊可基于邊緣計算技術(shù)對刀具加工過程進行實時的監(jiān)控與分析，將刀具負載數(shù)據(jù)對應到到位號、主軸號，實時掌握刀具使用情況，進而節(jié)省人力成本、提高刀具管理效率。
Metalworks可以向用戶提供成熟的應用模塊、豐富的業(yè)務(wù)場景，幫助客戶快速梳理業(yè)務(wù)邏輯。研華工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)群行業(yè)發(fā)展經(jīng)理顧振華指出，由于該所的行業(yè)特殊性，應用場景是本地端的，而Metalworks是云端的。因此，本次項目也采用了一些云到端的技術(shù)，將云端的程序移植到本地端，還原了云端運行環(huán)境。同時，項目采用了微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)，可以動態(tài)新增程序，同時支持集群化管理，動態(tài)分配各自程序所占用的資源，“Metalworks具備開放型接口，可以針對客戶需求進行二次開發(fā)，從而達到客制化的效果?！?/FONT>
總體而言，利用Metalworks，能夠?qū)⒉杉脑O(shè)備底層數(shù)據(jù)實時動態(tài)展示，讓用戶實現(xiàn)設(shè)備的實時監(jiān)測預警。借用各個功能模塊實現(xiàn)設(shè)備的故障識別、預測性維護，擴展?jié)摿o限。
對未來，該所還有著許多期許。數(shù)據(jù)采集與設(shè)備鏈接只是完成了第一步，未來還需要實現(xiàn)‘數(shù)據(jù)決策’的科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級，真正為企業(yè)實現(xiàn)價值。
（轉(zhuǎn)載）
