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編者按：

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的飛速發(fā)展，以及IT與OT技術(shù)的進一步融合，工業(yè)制造、城市交通、電力能源、農(nóng)業(yè)等各大行業(yè)領(lǐng)域的智慧化發(fā)展已成為必然趨勢。推進各領(lǐng)域向智慧化發(fā)展是一項復雜而龐大的系統(tǒng)工程，既需要單一技術(shù)與裝備的突破應用，還需要系統(tǒng)化的集成創(chuàng)新。智慧系統(tǒng)解決方案是推廣普及智能化技術(shù)的關(guān)鍵手段，是促進各行業(yè)智能化水平提升的核心。

為深化智慧產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進一步提升智慧產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域系統(tǒng)解決方案應用水平，現(xiàn)由中國自動化學會、智能制造推進合作創(chuàng)新聯(lián)盟、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會主辦，《自動化博覽》雜志社&控制網(wǎng)（m.ecwang.cn）承辦的“2018智慧系統(tǒng)解決方案征集”活動已正式啟動，面向全行業(yè)公開征集智慧系統(tǒng)解決方案。本刊特開設智慧系統(tǒng)解決方案專欄，刊發(fā)其中優(yōu)秀的解決方案以饗讀者。

1　行業(yè)競爭與挑戰(zhàn)

喜利得是面向全球的一站式建筑服務供貨商。致力于為建筑行業(yè)研發(fā)及提供最尖端先進的技術(shù)、軟件和服務，為客戶提供軟件設計、施工用產(chǎn)品和工具、培訓、維修、測試以及咨詢等服務,全方位滿足顧客的需要。
隨著業(yè)務和公司規(guī)模的發(fā)展擴大，逐漸顯現(xiàn)一些問題：

·　加工周期長    ·　工時浪費現(xiàn)象嚴重

·　紙質(zhì)化流程繁縟    ·　產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊

·　設備可靠性低    ·　數(shù)據(jù)錄入時間長

企業(yè)對上述問題的解決以及對產(chǎn)能和效率的要求也越來越高。生產(chǎn)模式，管理模式的升級與革新勢在必行，當前生產(chǎn)和管理工作中需要通過多種系統(tǒng)性的方法和工具去改善，以實現(xiàn)更高層次的工業(yè)制造能力。喜利得通過對比分析市場上智能制造解決方案的幾大供應商，最終確定使用凌犀——車間級無線工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，來解決公司所存在的問題，以及實現(xiàn)低成本、高效率、質(zhì)量優(yōu)等目標。

2　解決方案主要目標和總體概述

車間級無線工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案屬于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的創(chuàng)新應用，工業(yè)車間作為物聯(lián)網(wǎng)應用的重要領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工業(yè)過程的深度融合，可大幅提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和能源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能工業(yè)的新階段。

該解決方案主要針對先進制造業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化控制、自動化操作、信息化指揮和精益化管理的車間物聯(lián)網(wǎng)工廠系統(tǒng)級解決方案。本項目將生產(chǎn)過程中的人、機、料、法、環(huán)、測（5M1E）幾大要素進行數(shù)字化整合和互聯(lián)互通，實現(xiàn)人機互聯(lián)、智能調(diào)度、管理監(jiān)控及整體設備效能最優(yōu)化。是以精益六西格瑪、持續(xù)改善、整體設備效能等生產(chǎn)管理思想為理論基礎，以無線傳感器網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)及網(wǎng)絡安全為技術(shù)手段的生產(chǎn)制造管控一體化平臺。

本車間級邊緣計算無線工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺首要目標是：基于優(yōu)化、增強LoRaWan無線通訊網(wǎng)絡，將更多的適用于終端設備處理的應用邏輯、功能模塊、維護診斷功能，優(yōu)化于終端設備里，以提高用戶的感知和實時響應體驗、提供更實時的處理效率，減輕云端的負荷，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性。

第二個目標是：將長期積累的車間工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)應用功能平臺化和接口標準化，滿足更開放、系統(tǒng)更靈活、安全性和穩(wěn)定性更健壯、服務性能可擴展和可編排性更易于操作。

通過多個實際案例樹立業(yè)界的樣板點，獲得產(chǎn)業(yè)認可，實現(xiàn)該新的平臺型解決方案從0到1的孵化，為后續(xù)規(guī)模復制打下基礎。

3　解決方案的系統(tǒng)架構(gòu)

解決方案的系統(tǒng)架構(gòu)如下（包含三個方面）：

（1）LPWAN ECN終端、網(wǎng)關(guān)等及入網(wǎng)設備：提供面向機器設備、人員操作、環(huán)境運行優(yōu)化的閉環(huán)，核心是基于對機器操作數(shù)據(jù)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的實時感知和邊緣計算，實現(xiàn)機器設備的動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，構(gòu)建智能機器和柔性產(chǎn)線

（2）車間級工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)邊緣應用和邊緣管理：提供面向生產(chǎn)運營優(yōu)化的閉環(huán)，核心是基于信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成處理和大數(shù)據(jù)建模分析，實現(xiàn)生產(chǎn)運營管理的動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，形成各種場景下的智能生產(chǎn)模式；

（3）云PaaS/SaaS平臺邊緣儲存和邊緣接口：提供面向企業(yè)協(xié)同、用戶交互與產(chǎn)品服務優(yōu)化的閉環(huán)，核心是基于供應鏈數(shù)據(jù)、用戶需求數(shù)據(jù)、產(chǎn)品服務數(shù)據(jù)的綜合集成與分析， 實現(xiàn)企業(yè)資源組織和商業(yè)活動的創(chuàng)新，形成網(wǎng)絡化協(xié)同、個性化定制、服務化延伸等新模式。

4　邊緣硬件終端

（1）Super Andon主機（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基站）：控制著整個系統(tǒng)的運行，其主要負責對外界輸入數(shù)據(jù)的接收、運算和分析，并根據(jù)不同的分析結(jié)果輸出不同的控制信息到系統(tǒng)的外圍設備。接收呼叫觸發(fā)信號，分類信息分級上報及系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)存儲。

·    與服務器采用以太網(wǎng)通訊；

·    有效無線通訊距離半徑200~500m，可通過中繼擴展通訊范圍；

·    可支持數(shù)百個外圍設備的同時并發(fā)控制。

（2）平板：觸發(fā)異常，解除、簽到——異常響應管理。

（3）腕表：震動、信息顯示。

（4）電子看板：顯示企業(yè)實時狀態(tài)信息。

（5）短信推送：支持聯(lián)通，移動及電信，可將異常信息分級推送到管理人員手機上，不受距離限制。

5　邊緣應用和管理

（1）凌犀制造流程控制系統(tǒng)（iMake）

為喜利得項目整體解決方案提供核心支撐。主要包括配置功能模塊、記錄功能模塊和簡易報表分析系統(tǒng)。

（2）設備管理監(jiān)控系統(tǒng)

實現(xiàn)人機互聯(lián)的關(guān)鍵部件，通過公司專業(yè)研發(fā)的通用設備管理控制器，實現(xiàn)對設備的連續(xù)監(jiān)控，記錄設備的使用狀態(tài)，過程參數(shù)并將相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合設備管理維護規(guī)范，提供設備整體效能最優(yōu)化的基礎數(shù)據(jù)支撐，持續(xù)提高喜利得生產(chǎn)制造過程能源效率。

（3）Super Kanban系統(tǒng)

依據(jù)精益生產(chǎn)管理的拉動原理，將生產(chǎn)任務智能分析各個子工序的工作任務，并通過崗位指令指示模塊將工作任務信息發(fā)送到實際工作車間的各個關(guān)鍵崗位上，同時實現(xiàn)人機互聯(lián)的實時反饋，追蹤執(zhí)行情況。企業(yè)通過電子看板查看實時生產(chǎn)動態(tài)。

（4）TPM OEE的精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)

實現(xiàn)TPM OEE精益生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)庫管理軟件，主要包括配置功能模塊、記錄功能模塊和報表分析系統(tǒng)。配置功能模塊對系統(tǒng)中應用的事件觸發(fā)終端和顯示終端進行配置和管理，形成對事件觸發(fā)終端、事件執(zhí)行終端和事件響應終端進行關(guān)系映射的事件編碼對應事件列表并保存到數(shù)據(jù)庫中，同時將該列表配置和更新到對應的系統(tǒng)主機中。記錄功能模塊將所有從系統(tǒng)主機發(fā)送來的編碼信息實時記錄并加上對應的時間戳，然后根據(jù)終端編碼對應事件列表形成對應的終端事件記錄，并將該記錄保存到數(shù)據(jù)庫中。報表分析系統(tǒng)是指基于精益生產(chǎn)管理規(guī)范，根據(jù)系統(tǒng)事件數(shù)據(jù)庫形成的各種管理功能的報表分析工具，該部分可以根據(jù)客戶需求進行定制和裁剪。實時記錄生產(chǎn)過程、系統(tǒng)事件統(tǒng)計分析、OEE指標分析和豐富功能報表。

6　安全措施

本系統(tǒng)的傳輸安全通過在應用系統(tǒng)中增加身份認證、加密以及網(wǎng)絡隔離手段來保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼鎸嵭浴⑼暾院捅Ｃ苄浴?/p>

（1）數(shù)據(jù)存儲的安全性

與核心數(shù)據(jù)源隔離，防止篡改。系統(tǒng)中涉及的關(guān)鍵數(shù)據(jù)根據(jù)具體情況加密存放，防止數(shù)據(jù)泄露。

（2）網(wǎng)絡的安全性

利用實時審計提高網(wǎng)絡安全性，采用確認查驗安全策略的正確實施及實時監(jiān)測異?，F(xiàn)象和入侵檢測的機制，并使用正版網(wǎng)絡殺毒、防毒軟件和防火墻等。

（3）數(shù)據(jù)中心安全性

對數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)進行嚴格保護，增刪改操作全部在系統(tǒng)工作表中進行；對重要數(shù)據(jù)、敏感數(shù)據(jù)進行加密，用密碼存儲數(shù)據(jù)，在存入時需加密，在查詢時需要解密。

系統(tǒng)采用密文形式進行保存，且采取設置分級管理,不同級別的操作員，對應不同的操作權(quán)限，操作權(quán)限可以修改和收回。

7　方案價值

7.1　喜利得項目整體規(guī)劃

（1）各類基礎信息維護工作，方便易操作，支持表格導入導出批量管理；

（2）排班管理和排產(chǎn)管理功能界面，支持表格導入導出批量操作，結(jié)合現(xiàn)場掃碼觸發(fā)訂單，形成數(shù)據(jù)聯(lián)動；

（3）安排設備保養(yǎng)計劃周，定期提醒，對接設備維護工單系統(tǒng)，現(xiàn)場智能終端互動；

（4）質(zhì)量巡檢內(nèi)容與工單管理，崗位審核計劃管理，定期提醒功能，現(xiàn)場智能終端無紙化辦公；

（5）定制豐富的電子看板界面，實時顯示各類生產(chǎn)狀態(tài)信息。

7.2　實際效果

（1）效率提升：促使各職能部門人員提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力效率；

（2）實時監(jiān)督 ：信息實時、多通道傳遞，讓相關(guān)訂閱者實時地了解生產(chǎn)狀態(tài)；

（3）追蹤存儲：存儲事件處理過程的完整信息，如發(fā)生時間、解除時間、問題處理、人員信息及響應時間等；

（4）品質(zhì)提升：通過實時的對每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控，有效的降低產(chǎn)品的不良率；還可找出質(zhì)量問題關(guān)鍵所在，及時地調(diào)整加工工藝從而提高產(chǎn)品質(zhì)量；

（5）降低成本：通過數(shù)據(jù)分析和預警，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場異常情況的實時處理，及時修正和調(diào)整，從而縮短生產(chǎn)周期，最大程度提高設備利用率；

（6）接口開放：提供WEB API接口和各類自主研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)智能硬件底層邏輯控制軟件以及數(shù)據(jù)庫。

7.3　價值闡述

（1）為喜利得企業(yè)提供針對性定向研發(fā)、智能維保等服務；

（2）喜利得設備出現(xiàn)故障的時間可提前告知，生產(chǎn)排程計劃可預先安排，并提供避免事故發(fā)生的解決方案，消除設備故障停機等給客戶帶來的損失；

（3）從客戶體驗度而言，喜利得通過企業(yè)建立的移動端宣傳平臺，LED/LCD目視化界面以場景化的方式參與產(chǎn)品的認知，增加了品牌的傳播效果；

（4）從行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新而言，制造企業(yè)可以借助平臺的專家經(jīng)驗共享、智能決策庫等內(nèi)容，提高環(huán)保運維領(lǐng)域的裝備管理水平，降低喜利得企業(yè)運營成本；

（5）更為重要的是，企業(yè)主可通過數(shù)據(jù)集的切分和規(guī)律查找到最優(yōu)化的數(shù)據(jù)集，以實現(xiàn)人員投入及控制過程的節(jié)能提效。

摘自《自動化博覽》2018年8月刊