機床設備遠程運維管理解決方案CNC
一、企業(yè)簡介
研華科技成立于1983年，以“智能地球的推手”作為企業(yè)品牌愿景，是物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)及嵌入式平臺產(chǎn)業(yè)的全球領導廠商。研華業(yè)務分布全球27個國家，擁有近8000名員工，以強大的技術服務及營銷網(wǎng)絡為客戶提供本土化響應的便捷服務。
2014年至今研華推進產(chǎn)業(yè)伙伴共創(chuàng)，提供以邊緣智能和WISE-PaaS工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺為核心的軟硬件整合解決方案，加速AIoT生態(tài)圈的布建與發(fā)展。
二、工業(yè)APP簡介
（一）、問題定位
研華InsightAPM/CNC-設備遠程運維管理解決方案，旨在幫助設備商遠程解決大量出廠設備的精細化管理，同時幫助終端工廠客戶度量和保障設備的投資利用率。
金屬加工行業(yè)的傳統(tǒng)管理方式要耗費大量的巡檢人力、時間和溝通成本，實時獲知設備信息快速做出正確響應，在多客戶間如何安全、高效的運維管理是一項挑戰(zhàn)。本方案從設備生命的全周期管理和維護出發(fā)，方案針對設備出貨后的客戶管理，提供了多租戶管理功能。針對投產(chǎn)監(jiān)控，提供了設備利用率異常報警監(jiān)控功能。針對維護保養(yǎng)，提供了故障報工單管理和維保管理功能。針對生產(chǎn)管理我們還提供備品備件管理功能。為設備商和終端客戶提供數(shù)字化轉型，指明改善方向，給出優(yōu)化建議。
（二）、創(chuàng)新點
1.集成豐富的服務板塊，方案集成多個服務板塊，多廠區(qū)設備管理與實時監(jiān)測管理服務、設備故障報工單管理服務、設備報警管理服務、設備維護保養(yǎng)管理服務、多租戶管理服務、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES服務、生產(chǎn)報表管理服務、刀具監(jiān)控與流轉管理服務。
2.采用多租戶機制的服務模式，一個空間可以支持100個租戶和1500臺數(shù)控機床，在一個空間內(nèi)可以服務多間工廠客戶，減少整體空間部署所需花費的成本。
3.提供靈活的設備資產(chǎn)模型管理、參數(shù)配置、以及專業(yè)的工廠績效指標算法。
4.提供靈活的數(shù)據(jù)可視化服務，支持工業(yè)領域設備綜合效率（OEE）等相關數(shù)值統(tǒng)計，實現(xiàn)設備的遠程監(jiān)控和管理。
（三）、功能介紹
研華InsightAPM/CNC-設備遠程運維管理解決方案旨在賦能機床產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)智能化轉型再創(chuàng)營利巔峰。這項物聯(lián)網(wǎng)解決方案主要包含以下主要功能服務：
1.遠程設備運維管理服務
通過監(jiān)控設備實時狀態(tài)和綜合效率OEE，精準定位影響效率的關鍵環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率。使用電子化報工系統(tǒng)及時監(jiān)控工單數(shù)據(jù)，透明監(jiān)管加工品質，優(yōu)化生產(chǎn)管理機制。分析并管理設備警報信息，快速定位設備故障，優(yōu)化生產(chǎn)進度。應用云端平臺實現(xiàn)遠程跨廠區(qū)管理，管理者可通過多設備端進行監(jiān)控。
2.設備維護保養(yǎng)管理系統(tǒng)
針對設備的維保歷程及預計保養(yǎng)日期采用數(shù)字化方式紀錄，便于維護人員清楚了解機臺的維保紀錄及維修成本，完成任務式點檢。
3.設備故障報修系統(tǒng)
為解決一線人員工作負荷過重、故障管理信息不透明無法進行跟蹤、及時處理客戶故障工單等問題。通過故障報修工作流管理和故障工單管理，實現(xiàn)設備故障報修流程以及人員的實現(xiàn)可查可跟蹤、信息透明，相關責任人能夠快速響應。
4.生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）
聚焦生產(chǎn)現(xiàn)場，針對工廠現(xiàn)場情況，采取多種采集策略(設備采集、二維碼采集、紅外線采集等)，監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場的產(chǎn)量、良率和設備異常情況。將提醒、預警、報警機制分類分級分角色，讓生產(chǎn)中信息傳遞通暢及時。
5.生產(chǎn)報表管理系統(tǒng)
整合開源的U-Report服務，針對改善傳統(tǒng)人工整理報表的模式，此功能為用戶提供自定義報表模板、數(shù)據(jù)源等便捷服務，通過實現(xiàn)靈活的報表編輯和展示功能，能夠自動、快速地通過多種方式獲取數(shù)據(jù)來源，展示豐富的報表，并導出為PDF，HTML或EXCEL格式。
6.CNC刀具與健康管理系統(tǒng)
基于精密加工行業(yè)特征，結合加工中心、車床等機械加工過程，構建出刀具狀態(tài)監(jiān)測和壽命預測分析系統(tǒng)。通過采集主軸電流（負載）信號、位置信號、速度信號等結合大數(shù)據(jù)流式處理、自然語言處理等自學習處理算法和行業(yè)多年經(jīng)驗數(shù)據(jù)沉淀，構建的一套完整的刀具壽命預測和狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)100%斷刀和崩刃監(jiān)控，磨損監(jiān)控識別率達到99%以上
（四）、功能和技術指標優(yōu)勢
指標1：設備全生命周期精細化管理，相關描述：_方案關注設備商與終端客戶所關注的設備稼動率、設備故障率、維保計劃等進行設備數(shù)據(jù)統(tǒng)計對比。
指標2：設備綜合稼動率，相關描述：支持工業(yè)領域時間稼動率、性能稼動率、良品率以及綜合稼動率OEE的統(tǒng)計、自定義計算和分析對比.
指標3：大規(guī)模的數(shù)據(jù)擴展，相關描述：使用微服務框架，高性能支持動態(tài)擴展巨型量級數(shù)據(jù)接入。
三、技術方案說明
（一）、工業(yè)APP架構
方案支持了多項邊緣端的解決方案。通過對數(shù)據(jù)源的簡單配置就可以達成數(shù)據(jù)上云，通過使用PaaS層服務InsightAPM（資產(chǎn)績效管理）對多種接入設備進行模型化管理、建立設備資產(chǎn)拓撲結構、編輯管理設備資產(chǎn)的屬性，實現(xiàn)從工廠-產(chǎn)線-機臺形成拓撲結構進行管理，經(jīng)夠專業(yè)的統(tǒng)計算法進行運算后，從邊緣段獲取的數(shù)據(jù)會經(jīng)統(tǒng)計運算后配合可視化管理工具（Dashboard/SaaS Composer）實時呈現(xiàn)。
InsightAPM/CNC-設備遠程運維管理解決方案的所有服務都是基于微服務架構的，通過上述整體架構設計，方案根據(jù)實際客戶應用需求來開展研發(fā)，從設備生命的全周期管理和維護出發(fā)，方案針對設備出貨后的客戶管理，提供了多租戶管理功能。針對投產(chǎn)監(jiān)控，提供了設備利用率異常報警監(jiān)控功能。針對維護保養(yǎng)，提供了故障報工單管理和維保管理功能。針對生產(chǎn)管理我們還提供備品備件管理功能。另有加值功能：生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）服務、生產(chǎn)報表管理服務和CNC刀具健康管理服務。
產(chǎn)品架構圖
（二）、工業(yè)APP關鍵技術
研華InsightAPM/CNC-設備遠程運維管理解決方案采用微服務架構，同時支持cloudfoundry和kubenetes 平臺下的部署及運行，以consul作為服務注冊于發(fā)現(xiàn)組件，在高并發(fā)場景下通過nginx實現(xiàn)負載均衡，同時使用etcd實現(xiàn)分布式任務協(xié)同及調(diào)度，保證服務可靠性，準確性。
基于前后端分離技術，前端采用WISE-PaaS可視化開發(fā)框架平臺中的Dashboard和SaaS Composer產(chǎn)品靈活展示統(tǒng)計數(shù)據(jù)。后端采用spring，springboot框架，嚴格遵守restful API，搭建APM.CNC backend。
采集edge端通過消息中間件rabbitmq上傳的實時，可靠的數(shù)據(jù)，通過一系列的規(guī)則引擎配置，能實時產(chǎn)生告警事件，并通過多元化方式(email，line，wechat)通知用戶，
采用Spark框架進行OEE，及自定義數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，幫助用戶實時，精確統(tǒng)計相關設備的績效，為管理人員的決策提供準確的數(shù)據(jù)支撐。
四、應用情況描述
（一）、應用場景描述
場景一：遠程多廠區(qū)設備管理與實時監(jiān)測管理
方案針對設備商和終端工廠客戶提供可視化看板，讓管理者可以通過使用多設備端監(jiān)控設備投產(chǎn)后的狀態(tài)，實時掌握設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)（包括運行、空轉、報警和停機等信息），整體把控整廠的加工進程，進而實現(xiàn)設備效率的提升和工作流程的優(yōu)化。
產(chǎn)品現(xiàn)場使用圖（戰(zhàn)情室、移動端與Web端功能頁面）
產(chǎn)品應用場景二：設備利用率的統(tǒng)計分析與可視化
方案通過對設備時間稼動率（Availability） 的統(tǒng)計，開展對設備利用率的評估，精準定位生產(chǎn)管理的問題所在，提高整廠效率，幫助客戶接入更多訂單。
產(chǎn)品功能圖（自定義統(tǒng)計表達式）
產(chǎn)品功能圖（設備利用率的統(tǒng)計分析）
產(chǎn)品應用場景三：設備報警管理
針對設備報警信息采用數(shù)字化方式紀錄和統(tǒng)計分析，便于管理人員清晰掌握整場設備故障發(fā)生周期、次數(shù)、時間。為維修人員提供精準的故障信息，加速為故障診斷。
產(chǎn)品功能圖（設備警報分析管理功能）
產(chǎn)品應用場景四：設備故障報工單管理的功能應用
為了加速設備商的對故障工單的響應，客戶的車間人員可以電子化提報故障工單，并實時追蹤故障工單的處理狀態(tài)。設備原廠可以指派維修人員進行處理，監(jiān)控維修人員在現(xiàn)場處理的進度和狀態(tài)。
產(chǎn)品功能圖（設備故障報修管理功能）
產(chǎn)品功能圖（產(chǎn)線工單跟蹤管理功能）
產(chǎn)品應用場景五：報表管理服務的功能應用
在金屬加工行業(yè)，為方便客戶了解目前訂單生產(chǎn)進度、為協(xié)助生管人員精準評估訂單承接的能力，工廠管理人員會定期產(chǎn)出日/周生產(chǎn)報表和產(chǎn)能報表，以提供客戶及生管人員了解整體的工單進程與產(chǎn)量。
報表服務功能主要為節(jié)省報表人員的負荷，改善傳統(tǒng)人工整理報表的模式。同時，對于已使用機聯(lián)網(wǎng)和MES的客戶可通過數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)來源對報表進行快速編輯。對于尚未開展數(shù)字化轉型的業(yè)者，產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)導入功能，通過excel文件導入數(shù)據(jù)，編輯報表，并依照眾多客戶所需模板快速導出報表。
產(chǎn)品功能圖（報表模板管理功能）
產(chǎn)品功能圖（報表預覽與下載功能）
（二）商業(yè)化情況
客戶一：江蘇亞威機床股份有限公司
臺灣工具機大廠，成立于1954年，主要經(jīng)營CNC、銑床等機械設備。
客戶痛點：
出廠機臺的實時運行狀態(tài)無從得知，傳統(tǒng)多客戶運維耗費大量巡檢人力和溝通成本。
設備投產(chǎn)后，對設備投資利用率無法實時度量和保障。
維保歷程無準確記錄，養(yǎng)護計劃無法詳細規(guī)劃形成后續(xù)自動提醒。
設備異常報警信息的通知滯后，缺乏統(tǒng)計分析，影響客戶整廠的生產(chǎn)效率。
設備維修工單未數(shù)字化，處理緩慢、信息不透明，難以降低其對客戶效益的影響。
方案價值：
一個部署空間可接入2000臺機床，100位租戶。
設備稼動率提高26%(6個月)。
設備故障等待時間降低47%。
工單準交率提升13%。
縮短交期回復時間。
人員報工時間縮短50%。
提高設備數(shù)據(jù)的可靠度。
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