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編者按：

隨著物聯網、云計算、移動互聯網、大數據、人工智能等新技術的飛速發展，以及IT與OT技術的進一步融合，工業制造、城市交通、電力能源、農業等各大行業領域的智慧化發展已成為必然趨勢。推進各領域向智慧化發展是一項復雜而龐大的系統工程，既需要單一技術與裝備的突破應用，還需要系統化的集成創新。智慧系統解決方案是推廣普及智能化技術的關鍵手段，是促進各行業智能化水平提升的核心。

為深化智慧產業發展，進一步提升智慧產業各領域系統解決方案應用水平，現由中國自動化學會、智能制造推進合作創新聯盟、工業控制系統信息安全產業聯盟、邊緣計算產業聯盟、中國儀器儀表行業協會主辦，《自動化博覽》雜志社&控制網（www.dlhxzk.com.cn）承辦的“2018智慧系統解決方案征集”活動已正式啟動，面向全行業公開征集智慧系統解決方案。本刊特開設智慧系統解決方案專欄，刊發其中優秀的解決方案以饗讀者。

1　行業競爭與挑戰

喜利得是面向全球的一站式建筑服務供貨商。致力于為建筑行業研發及提供最尖端先進的技術、軟件和服務，為客戶提供軟件設計、施工用產品和工具、培訓、維修、測試以及咨詢等服務,全方位滿足顧客的需要。
隨著業務和公司規模的發展擴大，逐漸顯現一些問題：

·　加工周期長    ·　工時浪費現象嚴重

·　紙質化流程繁縟    ·　產品質量參差不齊

·　設備可靠性低    ·　數據錄入時間長

企業對上述問題的解決以及對產能和效率的要求也越來越高。生產模式，管理模式的升級與革新勢在必行，當前生產和管理工作中需要通過多種系統性的方法和工具去改善，以實現更高層次的工業制造能力。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——車間級無線工業物聯網解決方案，來解決公司所存在的問題，以及實現低成本、高效率、質量優等目標。

2　解決方案主要目標和總體概述

車間級無線工業物聯網解決方案屬于工業物聯網領域的創新應用，工業車間作為物聯網應用的重要領域，物聯網技術與工業過程的深度融合，可大幅提高生產效率，改善產品質量，降低產品成本和能源消耗，將傳統工業提升到智能工業的新階段。

該解決方案主要針對先進制造業實現生產過程的智能化控制、自動化操作、信息化指揮和精益化管理的車間物聯網工廠系統級解決方案。本項目將生產過程中的人、機、料、法、環、測（5M1E）幾大要素進行數字化整合和互聯互通，實現人機互聯、智能調度、管理監控及整體設備效能最優化。是以精益六西格瑪、持續改善、整體設備效能等生產管理思想為理論基礎，以無線傳感器網絡、物聯網、制造執行系統及網絡安全為技術手段的生產制造管控一體化平臺。

本車間級邊緣計算無線工業物聯網平臺首要目標是：基于優化、增強LoRaWan無線通訊網絡，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，提升系統穩定性與可靠性。

第二個目標是：將長期積累的車間工業物聯網管理系統應用功能平臺化和接口標準化，滿足更開放、系統更靈活、安全性和穩定性更健壯、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界的樣板點，獲得產業認可，實現該新的平臺型解決方案從0到1的孵化，為后續規模復制打下基礎。

3　解決方案的系統架構

解決方案的系統架構如下（包含三個方面）：

（1）LPWAN ECN終端、網關等及入網設備：提供面向機器設備、人員操作、環境運行優化的閉環，核心是基于對機器操作數據、生產環節數據的實時感知和邊緣計算，實現機器設備的動態優化調整，構建智能機器和柔性產線

（2）車間級工業物聯網系統邊緣應用和邊緣管理：提供面向生產運營優化的閉環，核心是基于信息系統數據、制造執行系統數據、控制系統數據的集成處理和大數據建模分析，實現生產運營管理的動態優化調整，形成各種場景下的智能生產模式；

（3）云PaaS/SaaS平臺邊緣儲存和邊緣接口：提供面向企業協同、用戶交互與產品服務優化的閉環，核心是基于供應鏈數據、用戶需求數據、產品服務數據的綜合集成與分析， 實現企業資源組織和商業活動的創新，形成網絡化協同、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（工業物聯網基站）：控制著整個系統的運行，其主要負責對外界輸入數據的接收、運算和分析，并根據不同的分析結果輸出不同的控制信息到系統的外圍設備。接收呼叫觸發信號，分類信息分級上報及系統接口數據存儲。

·    與服務器采用以太網通訊；

·    有效無線通訊距離半徑200~500m，可通過中繼擴展通訊范圍；

·    可支持數百個外圍設備的同時并發控制。

（2）平板：觸發異常，解除、簽到——異常響應管理。

（3）腕表：震動、信息顯示。

（4）電子看板：顯示企業實時狀態信息。

（5）短信推送：支持聯通，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（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。

（2）設備管理監控系統

實現人機互聯的關鍵部件，通過公司專業研發的通用設備管理控制器，實現對設備的連續監控，記錄設備的使用狀態，過程參數并將相關數據，結合設備管理維護規范，提供設備整體效能最優化的基礎數據支撐，持續提高喜利得生產制造過程能源效率。

（3）Super Kanban系統

依據精益生產管理的拉動原理，將生產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送到實際工作車間的各個關鍵崗位上，同時實現人機互聯的實時反饋，追蹤執行情況。企業通過電子看板查看實時生產動態。

（4）TPM OEE的精益生產管理系統

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

6　安全措施

本系統的傳輸安全通過在應用系統中增加身份認證、加密以及網絡隔離手段來保障數據傳輸的真實性、完整性和保密性。

（1）數據存儲的安全性

與核心數據源隔離，防止篡改。系統中涉及的關鍵數據根據具體情況加密存放，防止數據泄露。

（2）網絡的安全性

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

（3）數據中心安全性

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

系統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，對應不同的操作權限，操作權限可以修改和收回。

7　方案價值

7.1　喜利得項目整體規劃

（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）排班管理和排產管理功能界面，支持表格導入導出批量操作，結合現場掃碼觸發訂單，形成數據聯動；

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

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

（5）定制豐富的電子看板界面，實時顯示各類生產狀態信息。

7.2　實際效果

（1）效率提升：促使各職能部門人員提高發現問題、解決問題的能力效率；

（2）實時監督 ：信息實時、多通道傳遞，讓相關訂閱者實時地了解生產狀態；

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

（4）品質提升：通過實時的對每個生產環節的質量監控，有效的降低產品的不良率；還可找出質量問題關鍵所在，及時地調整加工工藝從而提高產品質量；

（5）降低成本：通過數據分析和預警，實現對生產現場異常情況的實時處理，及時修正和調整，從而縮短生產周期，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物聯網智能硬件底層邏輯控制軟件以及數據庫。

7.3　價值闡述

（1）為喜利得企業提供針對性定向研發、智能維保等服務；

（2）喜利得設備出現故障的時間可提前告知，生產排程計劃可預先安排，并提供避免事故發生的解決方案，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品的認知，增加了品牌的傳播效果；

（4）從行業技術創新而言，制造企業可以借助平臺的專家經驗共享、智能決策庫等內容，提高環保運維領域的裝備管理水平，降低喜利得企業運營成本；

（5）更為重要的是，企業主可通過數據集的切分和規律查找到最優化的數據集，以實現人員投入及控制過程的節能提效。

摘自《自動化博覽》2018年8月刊