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1 目標(biāo)和概述

作為中國(guó)聯(lián)通15個(gè)邊緣云試點(diǎn)省分之一，廣東省立足于制造行業(yè)，打造邊緣云智能制造產(chǎn)業(yè)示范基地。借助牽頭國(guó)家專項(xiàng)《面向制造業(yè)的邊緣計(jì)算：邊緣云模型與技術(shù)要求》的契機(jī)，結(jié)合當(dāng)?shù)毓I(yè)制造現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)需求，中國(guó)聯(lián)通將重點(diǎn)推廣工業(yè)邊緣云平臺(tái)，融合本地網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力，為智能工廠提供快速連接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用賦能、安全保障等方面的全鏈條管理服務(wù)。賽特斯作為中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)研院戰(zhàn)略合作伙伴，針對(duì)客戶風(fēng)華高科專門成立信息化小組，將信息化作為業(yè)務(wù)研判的有效科學(xué)手段，以“致力于業(yè)務(wù)技術(shù)創(chuàng)新 成功于企業(yè)降本增效”為實(shí)踐宗旨。本著質(zhì)量管理活動(dòng)的基本原理，借助工業(yè)邊緣云解決方案，引入邊緣計(jì)算，結(jié)合電容器質(zhì)檢業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，積極嘗試各種分析思路和方法，建立完善的數(shù)據(jù)采集、樣本模型、數(shù)據(jù)分析機(jī)制，鞏固了降誤判升精確的創(chuàng)新對(duì)策，有效融合了業(yè)務(wù)協(xié)同，提升了產(chǎn)品品質(zhì)。

1.1 存在問(wèn)題

（1）器是基于樣品的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分類，但是樣品監(jiān)測(cè)過(guò)程未知，監(jiān)測(cè)結(jié)果也不能輸出，不能定量判斷監(jiān)測(cè)結(jié)果是否合理。

（2）設(shè)備檢修和維護(hù)，縮短時(shí)間，提高效率。

1.2 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

（1）利用工業(yè)大數(shù)據(jù)分析樣品監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)樣品數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，分析判斷檢測(cè)結(jié)果是否真實(shí)可靠。

（2）利用不同時(shí)段的樣品監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)畫像，分析判斷設(shè)備的可靠性，進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。通過(guò)設(shè)備故障報(bào)警信息，迅速判斷。

2 解決方案詳細(xì)介紹

2.1 場(chǎng)景需求

（1）風(fēng)華高科片式陶瓷電容器生產(chǎn)工序預(yù)估合格品率95%，質(zhì)量檢測(cè)部門日均檢電容器4.5億顆，質(zhì)量檢測(cè)部門日常工作繁重。

（2）質(zhì)檢機(jī)臺(tái)因分選盤清洗、測(cè)試針接觸不良、缺料等異常故障影響正常質(zhì)檢工序。不規(guī)律的機(jī)臺(tái)保養(yǎng)嚴(yán)重影響了設(shè)備壽命及質(zhì)檢工序任務(wù)。

2.2 落地方案

電容器檢測(cè)機(jī)臺(tái)提供了識(shí)別產(chǎn)品特性變化的接口，接口可在機(jī)臺(tái)運(yùn)行電容檢測(cè)的同時(shí)，與外界通過(guò)OPC協(xié)議通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出。智能網(wǎng)關(guān)與機(jī)臺(tái)實(shí)現(xiàn)雙向通信，智能網(wǎng)關(guān)啟動(dòng)監(jiān)聽服務(wù)，機(jī)臺(tái)發(fā)送連接請(qǐng)求，建立鏈接通道后智能網(wǎng)關(guān)下發(fā)樣本采集指令，機(jī)臺(tái)持續(xù)不斷將實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)推送給智能網(wǎng)關(guān)。

圖1 風(fēng)華高科工業(yè)邊緣云檢測(cè)平臺(tái)整體架構(gòu)圖

智能網(wǎng)關(guān)將采集數(shù)據(jù)通過(guò)消息隊(duì)列推送工業(yè)邊緣云時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。工業(yè)邊緣云啟用數(shù)據(jù)清洗服務(wù)，依據(jù)消息隊(duì)列的發(fā)布主題訂閱清洗數(shù)據(jù)，與規(guī)則配置文件建立關(guān)聯(lián)后存儲(chǔ)。

大數(shù)據(jù)分析服務(wù)依據(jù)業(yè)務(wù)指標(biāo)合格率的判別計(jì)算公式，對(duì)數(shù)據(jù)展開描述型分析，獲悉電容器測(cè)試要素信息，通過(guò)評(píng)估描述型數(shù)據(jù)鉆取到數(shù)據(jù)的核心。OICT融合數(shù)據(jù)中心可視化實(shí)時(shí)采集、機(jī)臺(tái)異動(dòng)、機(jī)臺(tái)停機(jī)等情況，面向生產(chǎn)管理者，提供全面的質(zhì)檢工序環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)全景視角駕駛艙。

預(yù)測(cè)型分析通過(guò)采集運(yùn)維、保養(yǎng)、故障數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)模型會(huì)使用各種可變數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)邊緣云側(cè)機(jī)器學(xué)習(xí)不斷完善模型，形成故障因素畫像及分布規(guī)則，構(gòu)建預(yù)防性維護(hù)體制，降低了設(shè)備維護(hù)成本。

圖2 風(fēng)華高科工業(yè)邊緣云檢測(cè)平臺(tái)主界面

2.3 硬件平臺(tái)

采用四子星超融合一體機(jī)承載，服務(wù)器主要參數(shù)如下：

智能網(wǎng)關(guān)采用凌華NVP500 INTER i7-6700TE(4C/8H/2.4GHZ)、16G、128G SSD、

2×RS232+2×RS485、3×千兆電口、Linux系統(tǒng)承載。

2.4 軟件平臺(tái)

工業(yè)邊緣云檢測(cè)平臺(tái)主要功能：

2.5 數(shù)據(jù)通訊

軟硬件平臺(tái)部署在風(fēng)華高科廠房?jī)?nèi)網(wǎng)。管理平臺(tái)與智能網(wǎng)關(guān)南北向以RESTful API實(shí)現(xiàn)控制流指令通訊，智能網(wǎng)關(guān)間東西向利用MQTT協(xié)議實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)管理、業(yè)務(wù)編排、安全管理和可視化管理。

2.6 安全措施

智能網(wǎng)關(guān)間數(shù)據(jù)流量通過(guò)VXLAN隧道加密通訊。

智能網(wǎng)關(guān)支持嵌入式系統(tǒng)和虛擬化環(huán)境，通過(guò)Docker進(jìn)行部署安裝，并對(duì)微服務(wù)進(jìn)行隔離，使用SDN在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)組合云計(jì)算和邊緣計(jì)算，實(shí)現(xiàn)資源池和敏捷網(wǎng)絡(luò)管理。

3 推廣價(jià)值

中國(guó)制造業(yè)凈出口居世界第一位，工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力指數(shù)只排第七位，當(dāng)下中國(guó)制造業(yè)大而不強(qiáng)、多而不精的矛盾突出，無(wú)法適應(yīng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的需要，必須推動(dòng)制造業(yè)升級(jí)。借助信息化提升制造業(yè)生產(chǎn)管理水平，是實(shí)現(xiàn)智慧制造的重要組成部分，是從制造大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞆?qiáng)國(guó)的重要手段之一。

兩化深度融合是制造業(yè)獲得可持續(xù)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的必由之路，隨著制造業(yè)信息技術(shù)不斷深入，生產(chǎn)環(huán)節(jié)協(xié)同、設(shè)備能耗及預(yù)測(cè)維護(hù)日益明顯，迫切需要從邊緣側(cè)通過(guò)數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理及反饋解決上述問(wèn)題，提升制造業(yè)品質(zhì)和效率。

隨著新興信息技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和商業(yè)模式正在不可避免地發(fā)生著變化。中國(guó)工程院院士鄔賀銓認(rèn)為，“隨著信息技術(shù)與各行各業(yè)結(jié)合得更加緊密，未來(lái)工業(yè)的生產(chǎn)方式，也將發(fā)生顯著的改變”。因此，在第三次工業(yè)革命背景下，需要更深層次地推動(dòng)信息技術(shù)和其他產(chǎn)業(yè)的融合，以引領(lǐng)顛覆性創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)，成功實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造向“中國(guó)智造”轉(zhuǎn)型。

工業(yè)邊緣云解決方案，首先在全國(guó)率先為制造業(yè)解決數(shù)據(jù)“孤島”的難題、提高工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)共享度摸索出了有效切入模式，其次，邊緣計(jì)算在制造業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)降本增效、設(shè)備預(yù)測(cè)保養(yǎng)、流程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面，提出了獨(dú)到的見解，為制造業(yè)更早在數(shù)據(jù)為王時(shí)代由大轉(zhuǎn)強(qiáng)，做出了貢獻(xiàn)，有效地降低了投入成本，大大提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年增刊《邊緣計(jì)算2018專輯》