一、案例描述

行業(yè)標簽：工業(yè)APP、工業(yè)互聯(lián)網、模型超市、智能制造、設備數(shù)據(jù)分析、設備預測診斷、工業(yè)云平臺

本項目設計的是一款綜合性的工業(yè)APP應用工具，具備軟件設備智能終端數(shù)據(jù)采集、存儲、邊緣計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等功能，模型超市。支撐從采集、存儲、應用的工業(yè)制造數(shù)據(jù)生命周期的應用需求，實現(xiàn)設備數(shù)據(jù)采集分析、預處理、監(jiān)控預警、監(jiān)控診斷管理的工業(yè)互聯(lián)網APP。

本項目打造了一款滿足制造數(shù)據(jù)存儲、挖掘、清洗、分析的性能需求和功能需求，支持生產執(zhí)行管理、設備聯(lián)網管理、生產線運行效能分析、試驗數(shù)據(jù)管理、過程可視化監(jiān)控、生產質量分析與預測、設備智能運維、現(xiàn)場異常報警等數(shù)據(jù)分析功能的工業(yè)app應用。 

二、客戶介紹

xxx 保密

我國制造業(yè)目前正在經歷由工業(yè)2.0向工業(yè)4.0快速發(fā)展，純機械設備被自動化、智能化設備替代，很容易獲取大量的設備數(shù)據(jù)；隨著工業(yè)云平臺的發(fā)展，激發(fā)了大量制造業(yè)對工業(yè)大數(shù)據(jù)應用的明確需求；智能制造將是工業(yè)應用最重要的業(yè)務板塊，而設備遠程監(jiān)控、能效管理、設備健康分析管理又是此過程中占據(jù)前列。因此，根據(jù)現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展趨勢，該軍工研究所需要一款能夠解決以上痛點，實現(xiàn)企業(yè)上工業(yè)云平臺。

三、系統(tǒng)構架

采集終端：

包括了協(xié)議解析，數(shù)據(jù)存儲，邊緣計算，任務監(jiān)控，數(shù)據(jù)存儲5大板塊，給每一臺設備工業(yè)配置一個智能大腦，支持生產執(zhí)行管理、設備聯(lián)網管理、生產線運行效能分析、試驗數(shù)據(jù)管理、過程可視化監(jiān)控、生產質量分析與預測、設備智能運維、現(xiàn)場異常報警等數(shù)據(jù)分析功能。形成一款在同類產品中具有競爭力的工業(yè)數(shù)據(jù)應用產品。

數(shù)據(jù)采集器：用于連接被采集設備，運行數(shù)據(jù)采集軟件，和執(zhí)行協(xié)議轉換。根據(jù)采集性能要求和連接系統(tǒng)的特點，數(shù)據(jù)采集器可以采用標準的PC，也可以采用一些專用的設備構造，比如貝加萊APC910等。

協(xié)議解析：通過連接各種PLC或各種接口的機床、傳感器、環(huán)境監(jiān)測設備，向上提供以太網接口，實現(xiàn)上述設備的數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)存儲：獲取被采集設備信息，通過特定的處理、管理，之后將數(shù)據(jù)保存，供后續(xù)系統(tǒng)分析利用。

邊緣計算：具備一定的CPU、GPU計算能力，能夠獨立進行計算處理，也能在大數(shù)據(jù)平臺的統(tǒng)一調度下進行數(shù)據(jù)分析計算。

任務監(jiān)控：對當前采集的任務進行實時監(jiān)控。

企業(yè)云：

系統(tǒng)主要將采集硬件采集的設備數(shù)據(jù)，經過預處理等分析算法，對采集的基礎數(shù)據(jù)進行演變，得到新的衍生數(shù)據(jù)；然后將衍生數(shù)據(jù)配置到圖表中，通過可視化的方式，對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控和可視化的展示。

系統(tǒng)操作由設計器和查看器組成：

基礎數(shù)據(jù)管理：對采集的數(shù)據(jù)進行篩選、清洗、挖掘、鉆取等操作，對原始數(shù)據(jù)進行重新整合，便于分析利用。

數(shù)據(jù)分析平臺：可配置數(shù)據(jù)分析算法、報表、展示頁面，可針對業(yè)務分析需求對數(shù)據(jù)進行分析并最終呈現(xiàn)給用戶。

數(shù)據(jù)可視化平臺：具備數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、信息可視化、場景配置、數(shù)據(jù)配置的功能，可實現(xiàn)虛實結合的制造過程三維實時監(jiān)控。

模型超市：

該系統(tǒng)包括了包括了工具層與應用層2大板塊，幫助工業(yè)企業(yè)構建算法模型超市，共享下載上傳優(yōu)質的算法模型，并通過準確的數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化和檢驗算法。

工具層：

數(shù)據(jù)分析工具超市：為數(shù)據(jù)工具的使用者、提交者、驗證者提供一個操作工具，具備數(shù)據(jù)分析方法配置、提交、下載、計費等基礎功能。

應用層：

設備健康：提供設備健康管理數(shù)據(jù)分析工具的分類空間，工具提交者、應用者可在此處存放、查詢、下載設備運維相關的數(shù)據(jù)分析工具。

質量管理：與設備健康類似，存放質量管理相關分析工具。

綜合管理：與設備健康類似，存放綜合管理相關分析工具。

四、解決方案

1、功能需求

經過工業(yè)企業(yè)需求調研以及工業(yè)市場的發(fā)展趨勢，總結該軍工研究所的需求點如下：

設備健康可視化監(jiān)控：實現(xiàn)設備運行狀態(tài)時時收集，實現(xiàn)任何時間、任意地點對機器設備運行狀態(tài)和故障的在線監(jiān)視，運用圖表的表現(xiàn)方式展現(xiàn)設備的健康狀態(tài)！

設備故障診斷預警：根據(jù)收集的監(jiān)控數(shù)據(jù)，預測設備可能出現(xiàn)的故障、預防維護的機組部件等。基于現(xiàn)場排查思路，對設備的故障提前預防處理與預警提示！

遠程維護：針對需要進行的遠程維護，調出遠程設備視頻畫面和相關數(shù)據(jù)，安排人員進行遠程維護。

模型超市：希望有個算法共享的超市，行業(yè)專家可以上傳算法，通過審核后商法將上傳到模型超市，供需要的客戶下載使用！

2、解決要點

首先，實現(xiàn)數(shù)據(jù)層。應用探碼科技數(shù)據(jù)采集技術，采集設備參數(shù)，加工參數(shù)、設備狀態(tài)、故障分析與預警等實時數(shù)據(jù)的采集，同時可以導入歷史數(shù)據(jù)，通過各類工業(yè)通信協(xié)議和軟件通信接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉換和統(tǒng)一，最后將數(shù)據(jù)從邊緣側、傳輸?shù)皆贫耍瑢崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程接入。

其次，建立模型層。將采集到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)中心，根據(jù)工業(yè)技術、管理技術、機器學習、數(shù)理統(tǒng)計的算法，實現(xiàn)建模。對歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、時序數(shù)據(jù)進行類聚、關聯(lián)和預測分析，集成更多的設備仿真算法模型，實現(xiàn)對現(xiàn)有資源的優(yōu)化配置。

最后，實現(xiàn)應用層。此次開發(fā)的工業(yè)互聯(lián)網APP的最終是實現(xiàn)工業(yè)云平臺。

3、項目實施概況

根據(jù)項目建設目標和整體規(guī)劃，結合我方大數(shù)據(jù)平臺建設的實踐，實施的解決方案上將數(shù)據(jù)采集的終端大數(shù)據(jù)管控基礎平臺（工廠設備數(shù)據(jù)采集），大數(shù)據(jù)平臺分析（設備數(shù)據(jù)分析，設備運行狀態(tài)可視化展示）和我數(shù)據(jù)平臺運維管理（設備數(shù)據(jù)監(jiān)控）三部分，同時加入了模型（算法模型）超市。使得該系統(tǒng)具有工業(yè)大數(shù)據(jù)資源存儲、管理、共享功能。是可面向全社會應用的工業(yè)云平臺。對各細分行業(yè)，形成設備管理APP，使得58所在彈藥、含能材料、汽車及其零部件等行業(yè)的實施經驗得以積累，并豐富、完善產品功能。

數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)以接口服務器的形式進行匯聚，并通過加載工具加載至大數(shù)據(jù)平臺，向制造大數(shù)據(jù)平臺提供數(shù)據(jù)服務。本項目的數(shù)據(jù)來源于MES、ERP、SCADA 等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括目前研究所掌握的制造領域的傳感器、制造設備、工藝、物料等多渠道數(shù)據(jù)資源。

大數(shù)據(jù)管控基礎平臺：主要包含數(shù)據(jù)采集交換、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)平臺運維管理功能。其中數(shù)據(jù)采集交換是指按照約定的接口規(guī)范將多種數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)按照一定的頻率和方式推送、拉取至大數(shù)據(jù)管控基礎平臺，通過接口對數(shù)據(jù)源進行訪問。數(shù)據(jù)存儲是指提供分布式數(shù)據(jù)存儲，存儲結構化數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)源管理、數(shù)據(jù)主題管理功能，將大數(shù)據(jù)平臺存儲的數(shù)據(jù)以業(yè)務視圖的角度進行語義描述、數(shù)據(jù)建模、生成并發(fā)布滿足特定業(yè)務需求的數(shù)據(jù)主題，為數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)訪問支持。

數(shù)據(jù)平臺運維管理是指提供對各個組件集中化的監(jiān)控、配置和管理。支持對平臺的存儲資源、計算資源進行管理配置；可向導式的安裝組件、動態(tài)調整組件配置及服務運行參數(shù)、在線定義節(jié)點服務角色及在線服務啟停、統(tǒng)一管理和調度任務；支持將分布式集群下的系統(tǒng)與組件的運行日志進行統(tǒng)一的歸類、整理和展現(xiàn)；可根據(jù)預先定制的運維指標進行實時監(jiān)測和圖表展現(xiàn)，并對系統(tǒng)關鍵指標險情進行及時告警；支持將平臺提供的文件服務服務，數(shù)據(jù)服務、分析服務等進行統(tǒng)一管理。

大數(shù)據(jù)平臺分析應用系統(tǒng)：主要是基于數(shù)據(jù)管控基礎平臺的應用查詢、分析及展示的驗證。應用查詢、分析是指在大數(shù)據(jù)管控基礎平臺環(huán)境下，實現(xiàn)對部分數(shù)據(jù)的抽取，部署算法庫、設計算法的編輯及運行實例。設計實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示功能，實現(xiàn)多類型圖表的顯示。

模型超市：將行業(yè)專家所提供的算法通過收集的工廠數(shù)據(jù)運行通過后，上傳到算法模型超市，已供客戶下載使用！

總體的設計原則

實用性：基于豐富的大數(shù)據(jù)行業(yè)經驗，平臺針對客戶數(shù)據(jù)源提供大數(shù)據(jù)量的采集和存儲處理功能，針對用戶采集作業(yè)、監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢、管理、運維均基于web技術提供可視化、友好的操作界面

先進性：平臺建設的技術選型主要基于當今大數(shù)據(jù)領域的主要linux、mysql等基礎軟件，通過最新穩(wěn)定版本和主流java開發(fā)語言，采用主流的spring架構，確保技術的路線先進，體系完備，架構穩(wěn)定。

安全性：實施IT行業(yè)通用的安全要求，遵循SOX，記錄詳細的業(yè)務操作日志，數(shù)據(jù)庫無單點設計和部署；交易中間件無單點設計和部署；WEB中間件無單點部署的高可用設計，采用成熟的技術手段，保證業(yè)務數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

可擴展性：系統(tǒng)的處理能力,可以橫向縱向平滑無限擴展，可以通過配置實現(xiàn)，對于硬件，系統(tǒng)軟件的部署，支持配置實現(xiàn)，對于應用軟件規(guī)劃動態(tài)部署能力。采用模塊化設計，引入SOA的設計理念，低耦合高內聚，提高復用能力。

五、成果展示