车间级无线工业物联网解决方案

1  行业竞争与挑战

喜利得是面向全球的一站式建筑服务供货商。致力于为建筑行业研发及提供最尖端先进的技术、软件和服务,为客户提供软件设计、施工用产品和工具、培训、维修、测试以及咨询等服务,全方位满足顾客的需要。

随着业务和公司规模的发展扩大,逐渐显现一些问题:

• 加工周期长             • 工时浪费现象严重

• 纸质化流程繁缛      • 产品质量参差不齐

• 设备可靠性低          • 数据录入时间长

企业对上述问题的解决以及对产能和效率的要求也越来越高。生产模式,管理模式的升级与革新势在必行,当前生产和管理工作中需要通过多种系统性的方法和工具去改善,以实现更高层次的工业制造能力。喜利得通过对比分析市场上智能制造解决方案的几大供应商,最终确定使用凌犀——车间级无线工业物联网解决方案,来解决公司所存在的问题,以及实现低成本、高效率、质量优等目标。

2  解决方案主要目标和总体概述

车间级无线工业物联网解决方案属于工业物联网领域的创新应用,工业车间作为物联网应用的重要领域,物联网技术与工业过程的深度融合,可大幅提高生产效率,改善产品质量,降低产品成本和能源消耗,将传统工业提升到智能工业的新阶段。

该解决方案主要针对先进制造业实现生产过程的智能化控制、自动化操作、信息化指挥和精益化管理的车间物联网工厂系统级解决方案。本项目将生产过程中的人、机、料、法、环、测(5M1E)几大要素进行数字化整合和互联互通,实现人机互联、智能调度、管理监控及整体设备效能最优化。是以精益六西格玛、持续改善、整体设备效能等生产管理思想为理论基础,以无线传感器网络、物联网、制造执行系统及网络安全为技术手段的生产制造管控一体化平台。

本车间级边缘计算无线工业物联网平台首要目标是:基于优化、增强LoRaWan无线通讯网络,将更多的适用于终端设备处理的应用逻辑、功能模块、维护诊断功能,优化于终端设备里,以提高用户的感知和实时响应体验、提供更实时的处理效率,减轻云端的负荷。

第二个目标是:将长期积累的车间工业物联网管理系统应用功能平台化和接口标准化,满足更开放、系统更灵活、安全性和稳定性更健壮、服务性能可扩展和可编排性更易于操作。通过多个实际案例树立业界的样板点,获得产业认可,实现该新的平台型解决方案从0到1的孵化,为后续规模复制打下基础。

3  解决方案的系统架构

解决方案的系统架构如下(包含三个方面):

安灯系统|andon|andon系统|安东系统|MES系统|物料拉动|电子拣货系统|电子看板系统|全员维护管理系统|物料配送系统|工时及效率管理系统|车间物联网

(1)LPWAN ECN终端、网关等及入网设备:提供面向机器设备、人员操作、环境运行优化的闭环,核心是基于对机器操作数据、生产环节数据的实时感知和边缘计算,实现机器设备的动态优化调整,构建智能机器和柔性产线

(2)车间级工业物联网系统边缘应用和边缘管理:提供面向生产运营优化的闭环,核心是基于信息系统数据、制造执行系统数据、控制系统数据的集成处理和大数据建模分析,实现生产运营管理的动态优化调整,形成各种场景下的智能生产模式;

(3)云PaaS/SaaS平台边缘储存和边缘接口:提供面向企业协同、用户交互与产品服务优化的闭环,核心是基于供应链数据、用户需求数据、产品服务数据的综合集成与分析, 实现企业资源组织和商业活动的创新,形成网络化协同、个性化定制、服务化延伸等新模式。

 4 边缘硬件终端
(1)Super Andon主机(工业物联网基站):控制着整个系统的运行,其主要负责对外界输入数据的接收、运算和分析,并根据不同的分析结果输出不同的控制信息到系统的外围设备。接收呼叫触发信号,分类信息分级上报及系统接口数据存储。
· 与服务器采用以太网通讯;
· 有效无线通讯距离半径200~500m,可通过中继扩展通讯范围;

· 可支持数百个外围设备的同时并发控制。

(2)平板:触发异常,解除、签到——异常响应管理。

(3)腕表:震动、信息显示。

(4)电子看板:显示企业实时状态信息。

(5)短信推送:支持联通,移动及电信,可将异常信息分级推送到管理人员手机上,不受距离限制。

5 边缘应用和管理

(1)凌犀制造流程控制系统(iMake)

为喜利得项目整体解决方案提供核心支撑。主要包括配置功能模块、记录功能模块和简易报表分析系统。

(2)设备管理监控系统

实现人机互联的关键部件,通过公司专业研发的通用设备管理控制器,实现对设备的连续监控,记录设备的使用状态,过程参数并将相关数据,结合设备管理维护规范,提供设备整体效能最优化的基础数据支撑,持续提高喜利得生产制造过程能源效率。

(3)Super Kanban系统

依据精益生产管理的拉动原理,将生产任务智能分析各个子工序的工作任务,并通过岗位指令指示模块将工作任务信息发送到实际工作车间的各个关键岗位上,同时实现人机互联的实时反馈,追踪执行情况。企业通过电子看板查看实时生产动态。

(4)TPM OEE的精益生产管理系统

实现TPM OEE精益生产管理的数据库管理软件,主要包括配置功能模块、记录功能模块和报表分析系统。配置功能模块对系统中应用的事件触发终端和显示终端进行配置和管理,形成对事件触发终端、事件执行终端和事件响应终端进行关系映射的事件编码对应事件列表并保存到数据库中,同时将该列表配置和更新到对应的系统主机中。记录功能模块将所有从系统主机发送来的编码信息实时记录并加上对应的时间戳,然后根据终端编码对应事件列表形成对应的终端事
件记录,并将该记录保存到数据库中。报表分析系统是指基于精益生产管理规范,根据系统事件数据库形成的各种管理功能的报表分析工具,该部分可以根据客户需求进行定制和裁剪。实时记录生产过程、系统事件统计分析、OEE指标分析和丰富功能报表。

6 安全措施

本系统的传输安全通过在应用系统中增加身份认证、加密以及网络隔离手段来保障数据传输的真实性、完整性和保密性。

(1)数据存储的安全性

与核心数据源隔离,防止篡改。系统中涉及的关键数据根据具体情况加密存放,防止数据泄露。

(2)网络的安全性

利用实时审计提高网络安全性,采用确认查验安全策略的正确实施及实时监测异常现象和入侵检测的机制,并使用正版网络杀毒、防毒软件和防火墙等。

(3)数据中心安全性

对数据源数据进行严格保护,增删改操作全部在系统工作表中进行;对重要数据、敏感数据进行加密,用密码存储数据,在存入时需加密,在查询时需要解密。系统采用密文形式进行保存,且采取设置分级管理,不同级别的操作员,对应不同的操作权限,操作权限可以修改和收回。

7 方案价值

7.1 喜利得项目整体规划

安灯系统|andon|andon系统|安东系统|MES系统|物料拉动|电子拣货系统|电子看板系统|全员维护管理系统|物料配送系统|工时及效率管理系统|车间物联网

(1)各类基础信息维护工作,方便易操作,支持表格导入导出批量管理;

(2)排班管理和排产管理功能界面,支持表格导入导出批量操作,结合现场扫码触发订单,形成数据联动;

(3)安排设备保养计划周,定期提醒,对接设备维护工单系统,现场智能终端互动;

(4)质量巡检内容与工单管理,岗位审核计划管理,定期提醒功能,现场智能终端无纸化办公;

(5)定制丰富的电子看板界面,实时显示各类生产状态信息。

7.2 实际效果

(1)效率提升:促使各职能部门人员提高发现问题、解决问题的能力效率;

(2)实时监督 :信息实时、多通道传递,让相关订阅者实时地了解生产状态;

(3)追踪存储:存储事件处理过程的完整信息,如发生时间、解除时间、问题处理、人员信息及响应时间等;

(4)品质提升:通过实时的对每个生产环节的质量监控,有效的降低产品的不良率;还可找出质量问题关键所在,及时地调整加工工艺从而提高产品质量;

(5)降低成本:通过数据分析和预警,实现对生产现场异常情况的实时处理,及时修正和调整,从而缩短生产周期,最大程度提高设备利用率;

(6)接口开放:提供WEB API接口和各类自主研发物联网智能硬件底层逻辑控制软件以及数据库。

安灯系统|andon|andon系统|安东系统|MES系统|物料拉动|电子拣货系统|电子看板系统|全员维护管理系统|物料配送系统|工时及效率管理系统|车间物联网



7.3 价值阐述

(1)为喜利得企业提供针对性定向研发、智能维保等服务;

(2)喜利得设备出现故障的时间可提前告知,生产排程计划可预先安排,并提供避免事故发生的解决方案,消除设备故障停机等给客户带来的损失;

(3)从客户体验度而言,喜利得通过企业建立的移动端宣传平台,LED/LCD目视化界面以场景化的方式参与产品的认知,增加了品牌的传播效果;

(4)从行业技术创新而言,制造企业可以借助平台的专家经验共享、智能决策库等内容,提高环保运维领域的装备管理水平,降低喜利得企业运营成本;

(5)更为重要的是,企业主可通过数据集的切分和规律查找到最优化的数据集,以实现人员投入及控制过程的节能提效。