近十幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)在迅猛發(fā)展，企業(yè)投入巨資購(gòu)買世界上最先進(jìn)的設(shè)備改建擴(kuò)建產(chǎn)線，中國(guó)粗鋼產(chǎn)量已穩(wěn)居世界第一。然而高速發(fā)展帶來(lái)了整個(gè)行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩，價(jià)格下跌，利潤(rùn)微薄，有些鋼鐵企業(yè)連續(xù)巨額虧損以致生存都成了問(wèn)題，嚴(yán)峻的市場(chǎng)環(huán)境已迫使鋼企從以往追求規(guī)模化和營(yíng)業(yè)收入轉(zhuǎn)化成對(duì)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率和利潤(rùn)最大化的追求。這樣就要求企業(yè)必須充分利用現(xiàn)有資源，最大限度的發(fā)揮人、財(cái)、物的效能。
以設(shè)備故障診斷為例，鋼企的連續(xù)生產(chǎn)特性要求生產(chǎn)流程必須穩(wěn)定運(yùn)行，分散在工廠各處的眾多設(shè)備一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就必須停產(chǎn)等待維修人員處理，日常維護(hù)也只能靠經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)備管理人員來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。而鋼品生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)原料處理、煉鐵、煉鋼及軋鋼等十多道步驟才能完成，設(shè)備管理人員需要維護(hù)占地?cái)?shù)百公頃廠區(qū)內(nèi)的各式各樣機(jī)器與設(shè)備，繁重的工作導(dǎo)致維修人力始終存在欠缺且工作人員疲于奔命。
某國(guó)際知名的鋼鐵企業(yè)是一家勇于創(chuàng)新的公司，該公司希望利用云端平臺(tái)與大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)來(lái)補(bǔ)強(qiáng)人力的不足，因此啟動(dòng)了設(shè)備監(jiān)診云端化項(xiàng)目，并決定將方案率先導(dǎo)入有數(shù)百臺(tái)設(shè)備的冷軋工場(chǎng)。
鋼鐵市場(chǎng)環(huán)境惡劣，而實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)又需要較大的費(fèi)用，如何能夠做到充分利用資源的同時(shí)又減少硬件設(shè)備的采購(gòu)費(fèi)用，減輕企業(yè)在信息化投資、運(yùn)維和能耗等方面的成本壓力，是擺在鋼鐵企業(yè)和解決方案提供商研華科技眼前的一大難題。
構(gòu)建從底層到云端的完整解決方案
部署一套從最底層的軟硬件建置到最上層的云端服務(wù)的私有云解決方案，是最經(jīng)濟(jì)快速的做法。這套軟硬兼具的端到云完整解決方案，由研華邊緣智能裝置Smart Box、遠(yuǎn)程裝置監(jiān)控及管理軟件WISE-PaaS/RMM、物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)WISE-PaaS/EnSaaS、數(shù)據(jù)可視化工具WISE-PaaS/Dashboard與遠(yuǎn)程軟件更新管理服務(wù)WISE-PaaS/OTA整合而成。
由這套方案建置的設(shè)備診斷云端平臺(tái)系統(tǒng)，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備狀況，采集數(shù)據(jù)后傳輸?shù)皆贫似脚_(tái)的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，以建立瑕疵檢測(cè)和預(yù)防診斷的預(yù)測(cè)模型。同時(shí)，解決方案還能夠滿足數(shù)據(jù)一致性、個(gè)別機(jī)臺(tái)訓(xùn)練、邊緣端異常事件處理、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)擷取/邊緣裝置監(jiān)控等需求。另外，該私有云解決方案具有可擴(kuò)充性，方便日后將更多設(shè)備納入系統(tǒng)管理，并確保系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
在地端，研華提供的邊緣智能裝置可連接振動(dòng)傳感器來(lái)采集冷軋工場(chǎng)的設(shè)備數(shù)據(jù)并上傳至云端數(shù)據(jù)庫(kù)；在云端，物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)向下可整合數(shù)百臺(tái)的邊緣智能裝置，向上能提供數(shù)據(jù)給用戶自行設(shè)計(jì)的APP。而安裝于該平臺(tái)內(nèi)的軟件系統(tǒng)則負(fù)責(zé)監(jiān)控與管理私有云內(nèi)的所有設(shè)備與裝置。另外，研華WISE-PaaS還提供數(shù)據(jù)可視化工具和遠(yuǎn)程軟件更新管理服務(wù)，幫助系統(tǒng)的維護(hù)與管理。
從硬件方面來(lái)說(shuō)，研華提供的邊緣智能裝置，可以實(shí)現(xiàn)邊緣端數(shù)據(jù)采集與地端運(yùn)算處理的雙重功能。除了以PCI Express數(shù)據(jù)采集卡取得設(shè)備振動(dòng)數(shù)據(jù)外，同時(shí)采用高效能的MIC-7500來(lái)執(zhí)行預(yù)測(cè)模型。具體來(lái)說(shuō)，預(yù)先將模型安裝于邊緣智能裝置Smart Box內(nèi)，通過(guò)執(zhí)行邊緣端推理來(lái)加速異常事件的反應(yīng)；還可以利用其 對(duì)個(gè)別機(jī)臺(tái)進(jìn)行模型訓(xùn)練，借此找出設(shè)備需要改善之處。
WISE-PaaS/EnSaaS作為物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，支持各種時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)、機(jī)器學(xué)習(xí)分析工具、以及RESTful API與Node-RED，讓該鋼鐵公司的工程師更輕松地設(shè)計(jì)出所需的監(jiān)控管理APP及建立大數(shù)據(jù)分析的預(yù)測(cè)模型，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)防監(jiān)診。
通過(guò)研華提供的系統(tǒng)，客戶可集中管理地端與邊緣端的設(shè)備與裝置。此項(xiàng)目中冷軋工場(chǎng)設(shè)備的振動(dòng)情況、數(shù)據(jù)采集/邊緣裝置的運(yùn)作狀況都能如實(shí)地呈現(xiàn)在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，管理人員會(huì)通過(guò)Email或是獲得預(yù)警信息。
在數(shù)據(jù)可視化方面，數(shù)據(jù)可視化工具使用者可利用WISE-PaaS/Dashboard易于設(shè)計(jì)的操作接口來(lái)創(chuàng)建自己的儀表板，并將WISE-PaaS平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)以可視化方式來(lái)呈現(xiàn)，例如這家鋼鐵公司的管理者，就能透過(guò)易讀性高的各種圖表來(lái)清楚掌握邊緣裝置健康狀態(tài)、異常警報(bào)、預(yù)測(cè)模型、信號(hào)串流波形等等。另外，WISE-PaaS/OTA的遠(yuǎn)程更新機(jī)制，則讓該公司可以很方便地將預(yù)測(cè)模型部署至指定的邊緣端，并使預(yù)測(cè)模型隨時(shí)保持在最新版本，管理者不需要親自到現(xiàn)場(chǎng)就能完成更新作業(yè)。
對(duì)每一臺(tái)設(shè)備狀態(tài)了如指掌
如今透過(guò)設(shè)備診斷云端平臺(tái)系統(tǒng)，管理人員可以對(duì)每一臺(tái)機(jī)器設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)了如指掌，在發(fā)生故障之前就能進(jìn)行處理以排除問(wèn)題；還能透過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行瑕疵檢測(cè)，從而提升設(shè)備使用壽命并減少因設(shè)備故障造成產(chǎn)線停擺。
而相較于由企業(yè)耗費(fèi)大量的人力與時(shí)間來(lái)自行建置私有云，研華的WISE-PaaS云平臺(tái)系統(tǒng)是更省時(shí)省力的解決方案。WISE-PaaS提供備選配置與故障機(jī)制，例如系統(tǒng)設(shè)置的主數(shù)據(jù)庫(kù)與輔助數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)隨時(shí)處于同步狀態(tài)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)損壞時(shí)，則會(huì)啟動(dòng)新的節(jié)點(diǎn)并重新進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)同步化動(dòng)作，藉此確保數(shù)據(jù)的一致性，同時(shí)也提供了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)作的保障。
另外，WISE-PaaS提供了豐富的功能與服務(wù)讓用戶能在未來(lái)的系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)上擁有一定的彈性空間，此項(xiàng)目的鋼鐵公司受惠于WISE-PaaS私有云平臺(tái)系統(tǒng)所提供的靈活彈性，既節(jié)省了初期的建置成本，又保有日后隨需求增加的擴(kuò)充彈性，從而助其逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的智慧工廠。
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