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工業無線

鋼鐵智能制造:省時省力,輕松上“云”

  2018年11月29日  

  摘要:研華提供一套軟硬兼具的端到云完整解決方案,幫助鋼鐵企業遠程監控設備狀況,采集數據并進行分析。充分利用了資源的同時又減少硬件設備的采購費用,減輕企業在信息化投資、運維和能耗等方面的成本壓力。

  近十幾年來,國內鋼鐵行業在迅猛發展,企業投入巨資購買世界上最先進的設備改建擴建產線,中國粗鋼產量已穩居世界第一。然而高速發展帶來了整個行業產能過剩,價格下跌,利潤微薄,有些鋼鐵企業連續巨額虧損以致生存都成了問題,嚴峻的市場環境已迫使鋼企從以往追求規模化和營業收入轉化成對產品市場占有率和利潤最大化的追求。這樣就要求企業必須充分利用現有資源,最大限度的發揮人、財、物的效能。

  以設備故障診斷為例,鋼企的連續生產特性要求生產流程必須穩定運行,分散在工廠各處的眾多設備一旦出現問題,就必須停產等待維修人員處理,日常維護也只能靠經驗豐富的設備管理人員來發現問題。而鋼品生產需要經過原料處理、煉鐵、煉鋼及軋鋼等十多道步驟才能完成,設備管理人員需要維護占地數百公頃廠區內的各式各樣機器與設備,繁重的工作導致維修人力始終存在欠缺且工作人員疲于奔命。

  某國際知名的鋼鐵企業是一家勇于創新的公司,該公司希望利用云端平臺與大數據分析等技術來補強人力的不足,因此啟動了設備監診云端化項目,并決定將方案率先導入有數百臺設備的冷軋工場。

  鋼鐵市場環境惡劣,而實現云平臺和大數據又需要較大的費用,如何能夠做到充分利用資源的同時又減少硬件設備的采購費用,減輕企業在信息化投資、運維和能耗等方面的成本壓力,是擺在鋼鐵企業和解決方案提供商研華科技眼前的一大難題。

構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的私有云解決方案,是最經濟快速的做法。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、遠程裝置監控及管理軟件WISE-PaaS/RMM、物聯網云平臺WISE-PaaS/EnSaaS、數據可視化工具WISE-PaaS/Dashboard與遠程軟件更新管理服務WISE-PaaS/OTA整合而成。

  由這套方案建置的設備診斷云端平臺系統,能夠遠程監控設備狀況,采集數據后傳輸到云端平臺的機器學習軟件進行大數據分析,以建立瑕疵檢測和預防診斷的預測模型。同時,解決方案還能夠滿足數據一致性、個別機臺訓練、邊緣端異常事件處理、數據可視化、數據擷取/邊緣裝置監控等需求。另外,該私有云解決方案具有可擴充性,方便日后將更多設備納入系統管理,并確保系統持續運行的穩定性。

  在地端,研華提供的邊緣智能裝置可連接振動傳感器來采集冷軋工場的設備數據并上傳至云端數據庫;在云端,物聯網云平臺向下可整合數百臺的邊緣智能裝置,向上能提供數據給用戶自行設計的APP。而安裝于該平臺內的軟件系統則負責監控與管理私有云內的所有設備與裝置。另外,研華WISE-PaaS還提供數據可視化工具和遠程軟件更新管理服務,幫助系統的維護與管理。

  從硬件方面來說,研華提供的邊緣智能裝置,可以實現邊緣端數據采集與地端運算處理的雙重功能。除了以PCI Express數據采集卡取得設備振動數據外,同時采用高效能的MIC-7500來執行預測模型。具體來說,預先將模型安裝于邊緣智能裝置Smart Box內,通過執行邊緣端推理來加速異常事件的反應;還可以利用其 對個別機臺進行模型訓練,借此找出設備需要改善之處。

  WISE-PaaS/EnSaaS作為物聯網云平臺,支持各種時間序列數據庫、機器學習分析工具、以及RESTful API與Node-RED,讓該鋼鐵公司的工程師更輕松地設計出所需的監控管理APP及建立大數據分析的預測模型,從而實現設備實時監控與預防監診。

  通過研華提供的系統,客戶可集中管理地端與邊緣端的設備與裝置。此項目中冷軋工場設備的振動情況、數據采集/邊緣裝置的運作狀況都能如實地呈現在監控計算機上,設備發生異常時,管理人員會通過Email或是獲得預警信息。

  在數據可視化方面,數據可視化工具使用者可利用WISE-PaaS/Dashboard易于設計的操作接口來創建自己的儀表板,并將WISE-PaaS平臺數據庫的數據以可視化方式來呈現,例如這家鋼鐵公司的管理者,就能透過易讀性高的各種圖表來清楚掌握邊緣裝置健康狀態、異常警報、預測模型、信號串流波形等等。另外,WISE-PaaS/OTA的遠程更新機制,則讓該公司可以很方便地將預測模型部署至指定的邊緣端,并使預測模型隨時保持在最新版本,管理者不需要親自到現場就能完成更新作業。

對每一臺設備狀態了如指掌

  如今透過設備診斷云端平臺系統,管理人員可以對每一臺機器設備的運作狀態了如指掌,在發生故障之前就能進行處理以排除問題;還能透過分析歷史數據來對設備進行瑕疵檢測,從而提升設備使用壽命并減少因設備故障造成產線停擺。

  而相較于由企業耗費大量的人力與時間來自行建置私有云,研華的WISE-PaaS云平臺系統是更省時省力的解決方案。WISE-PaaS提供備選配置與故障機制,例如系統設置的主數據庫與輔助數據庫會隨時處于同步狀態;當節點出現損壞時,則會啟動新的節點并重新進行數據庫同步化動作,藉此確保數據的一致性,同時也提供了系統穩定運作的保障。

  另外,WISE-PaaS提供了豐富的功能與服務讓用戶能在未來的系統功能開發上擁有一定的彈性空間,此項目的鋼鐵公司受惠于WISE-PaaS私有云平臺系統所提供的靈活彈性,既節省了初期的建置成本,又保有日后隨需求增加的擴充彈性,從而助其逐步實現工業4.0的智慧工廠。

  如想獲取更多物聯網應用案例,可關注研華官方微信“研華智能地球”,在線下載電子版。

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