iSESOL工業互聯網平臺及智能邊緣網關行業應用案例
引言：
智能云科信息科技有限公司（簡稱“智能云科”）是聚焦機加工領域的工業互聯網平臺運營商。智能云科以“互聯網+先進制造業”藍圖為指導，秉承“讓制造更簡單”的理念，打造iSESOL工業互聯網平臺。iSESOL工業互聯網平臺通過為制造企業提供登云入網、企業上云、產能共享、工業APP、裝備全生命周期及供應鏈金融等服務，提高生產效率、提升裝備利用率，優化產業鏈上下游資源整合，打造“智能終端+工業互聯+云服務”的應用生態。
iSESOL BOX（“智能魔盒”）邊緣網關由智能云科自主研發，具備工業現場設備運行數據及環境數據的采集、邊緣計算以及邊云協同等技術特點，為機加工企業的設備狀態監控、生產效率提升及設備全生命周期運維等應用場景提供技術支撐。
一、 項目概況
1. 項目背景
我國中小型企業機械加工企業大多是作為大中型機械廠家的外協單位，為大中型機械廠家代加工零部件。由于企業的信息化水平低、管理粗放，導致產品質量和交付期難以保證，同質化競爭嚴重，進一步造成設備利用率低、成本居高不下等不利局面。智能云科iSESOL工業互聯網平臺以互聯網與制造業融合的角度，從生產工藝優化、設備全生命周期管理等方面著手，為制造企業提供裝備上網、企業上云、產能共享、工業APP、裝備全生命周期及供應鏈金融等服務，運用互聯網思維，形成面向機加工領域的中小企業間協同創新的網絡協同制造平臺，通過平臺服務提升工藝水平、產品品質和加工效率，從而提升產品附加值，推動創新資源、生產能力、市場需求的跨企業集聚與對接，實現設計、供應、制造和服務等環節的并行組織和協同優化。
2. 項目簡介
智能云科信息科技有限公司自主研發的邊緣計算網關——iSESOL BOX，具備工業協議適配、工業現場設備數據采集與邊緣計算能力，結合iSESOL工業互聯網平臺的云服務產品，形成“云+邊緣”的工業互聯網技術架構及服務能力，為機加工企業提供設備狀態監控、生產效率提升及設備全生命周期維護等能力支撐。
3. 項目目標
智能云科基于iSESOL BOX的數據集成能力，結合iSESOL工業互聯網平臺的云服務，為用戶提供在線產能交易、裝備全生命周期數據管理、工業APP等高附加值產品和服務。
二、項目實施概況
1. 項目總體架構和主要內容
圖1 iSESOL BOX總體架構
本項目基于自主研發的邊緣網關設備iSESOL BOX為用戶提供數據采集、邊緣計算與工業APP部署服務。iSESOL BOX具備強大的兼容性，可對搭載沈陽機床i5、發那科（FANUC）、西門子（SIEMENS）、三菱（MITSUBISHI）等數控系統的機床及工控設備提供數據采集、可視化及相應的工控應用。為數據采集提供參數管理、數據處理、報文管理、認證管理、訂閱管理、配置管理、安全網關和邊緣計算等服務支持，并且提供API接口服務對企業實現數據開放，以支持企業本地應用（如MES、ERP等）的業務集成。iSESOL BOX在邊緣計算層整合設備認證接入、數據邊緣處理、制造策略下發以及工業APP部署等服務，結合云端開放平臺以及大數據平臺，提供對第三方服務的支撐能力，并通過數據開放與用戶和合作伙伴共同打造豐富的工業APP應用生態。
2. 網絡互聯架構
iSESOL工業互聯網平臺的整體網絡互聯架構分為兩層：企業層、iSESOL平臺服務層，網絡連接拓撲如圖2所示。
圖2 iSESOL工業互聯網平臺網絡連接拓撲圖
（1）企業層：在企業/工廠內部，企業信息系統、數控機床、機械臂等現場設備接入邊緣網關（iSESOL BOX），實現廠內生產管理、資源調度、設備監控等功能；為保障設備數據的傳輸安全，企業網絡與iSESOL平臺建立加密通信，確保智能設備數據發送方的可靠性和安全性。企業通過iSESOL BOX連接到iSESOL工業互聯網平臺。
（2）iSESOL平臺服務層：由智能云科構建的工業服務平臺，提供供需匹配、產能共享、供應鏈協同、開放接口、微服務、工業APP等產品。iSESOL工業互聯網平臺部署在公有云架構上，依托公有云供應商提供的資源，包括網絡資源（核心路由、外聯層路由設備、通訊網絡）以及服務器虛機資源等，為iSESOL工業服務提供保障。上下游的企業通過接入iSESOL平臺，可以安全訪問iSESOL工業互聯網平臺的相關服務應用，如產能租賃服務、設備維護保養、設備遠程診斷、生產工藝優化、數據統計與服務計費等等。企業通過iSESOL工業互聯網平臺與其他企業交換產能信息、訂單信息、產品和服務的品質信息，打通了機加工行業產業鏈上下游的信息渠道。
3. 具體應用場景和應用模式
（1）iSESOL智能增效應用
圖3 iSESOL智能增效應用原理
iSESOL 智能增效應用在不改變原有機床加工程序的基礎上，通過智能化的算法識別與學習，生成基于該工況下唯一的優化策略，通過該策略指導后續加工過程，對機床進行智能化調控，能夠提升機床加工效率平均達10%以上。通過預設的人機交互界面，終端用戶可以對設備運行的多種環境因素進行錄入，同時再結合實時的數據采集、學習和控制結果反饋，對優化策略不斷進行歸集和調整。
（2）iSESOL機床體檢應用
業內大多數機床裝備采用定期更換機械部件的維護策略，而如導軌、軸承和絲杠的維護，采用這種維護策略不具有現實意義，一旦精度下降或故障出現，根本無法修復。針對這一問題，智能云科推出了iSESOL 機床體檢應用。機床體檢APP基于海量機床狀態數據，構建云端信號特征庫，針對特定加工特征對應的加工狀態數據進行一致性與穩定性的大數據分析與信息挖掘，從而獲得機床健康狀態與性能退化程度的信息。這種基于工業大數據分析的數控機床體檢應用，有效解決了企業、行業面臨的裝備維護過度或維護不足的問題，節約了人力、物力、財力。
圖4 iSESOL 機床體檢應用模式及報告展示示意圖
（3）iSESOL刀具加工過程監控應用
刀具狀態監控是加工過程的關鍵需求之一，刀具狀態監控并實時給出報警信息有助于避免意外斷刀、掉刀、空切等情況持續發生。刀具預警APP通過智能化的檢測，在每次程序加工結束后，該應用都能夠識別出每一把刀在該次加工過程中的損耗程度，并可以將歷史的加工數據匯聚成每把刀的壽命展示曲線。實時的記錄加工次數，在刀具接近報廢時進行提前預警，完成對刀具整個生命周期的檢測。
4. 安全及可靠性
在物聯網、智能制造背景下，聯網設備的安全生產、數據的安全處理等也成為工業領域的重點關注問題。本項目建設的安全防護體系主要分為三部分：設備終端安全、數據傳輸安全、云端服務安全。
設備終端安全方面，平臺通過設備主數據系統授權及管理設備接入，防止非法設備的接入。使用唯一的設備識別碼作為設備接入許可密鑰；
數據傳輸安全方面，平臺接入使用VPN專業網絡,有效防范了來自互聯網攻擊及數據竊取；對網絡中的傳輸數據實時加密，有效防止數據泄露。
云端服務安全方面，從訪問控制、攻擊防范、故障恢復等幾個維度進行控制。云端訪問控制通過平臺訪問控制協議，通過平臺的用戶管理功能進行管控，并由相應的管理員進行維護。
三、下一步實施計劃
iSESOL BOX將面向行業加速開發適配不同系統設備的接入協議，解決設備互聯與數據互通的問題。除i5、發那科、西門子、三菱、馬扎克等數控設備接入之外，平臺將面向更底層的設備如PLC（可編程邏輯控制器）、傳感器等開放數據接口，同時對MTConnect、OPC UA、NC-Link等業內主流的通訊協議開放數據接口。平臺在邊緣計算層整合設備認證接入、云端大數據學習、制造策略下發、邊緣計算、控制指令輸出以及工業APP部署等服務，形成集設備管理、數據管理和工業APP管理于一體的邊緣設備產品—iSESOL BOX。未來，在提供邊緣計算與工業APP部署服務的同時，iSESOL BOX將提升對第三方服務的支撐能力，聯合用戶和合作伙伴共同打造豐富的工業APP應用生態。
四、項目創新點和實施效果
1. 項目先進性及創新點
（1）項目先進性
1) 覆蓋市場主流的工業協議
除了支持目前工業領域的主流通訊協議和規約，比如OPC，OPC UA，MTConnect等，同時還支持主流廠商的私有協議，比如Focas，Ezsocket等協議。針對不同品牌的設備建立不同的參數集和通訊報文，針對同一品牌的不同設備也能實現大類小類的靈活劃分，逐步達到行業設備協議的全面覆蓋。
2) 工業APP解決工業過程中的痛點，帶來價值
本項目針對特定工業場景，實現了智能增效、設備遠程維護、預測性維護系列工業APP的開發和驗證。通過工業APP的應用，利用工業APP可存儲、可計算和可升級的特性，促進工業設備數據采集以及協議轉換相關模塊的優化升級。同時，借助工業APP打造以“工業互聯網平臺+APP”為核心的工業互聯網生態體系，可以為本項目的應用推廣提供更可靠的途徑，給客戶帶來更多價值。
3) 基于價值鏈分享的工業APP運營模式
本項目旨在打造一個工業APP應用生態體系，以開放平臺及標準化的服務架構，為第三方及特定場景應用開發者搭建應用分享平臺，為開發者能力變現提供有效渠道，打造社會化分享、社會化應用的工業APP服務閉環。
（2）項目創新點
1) 工業APP生態模式創新
傳統的工業場景數據是封閉的，而iSESOL BOX能對設備端進行數據采集，通過自主研發的標準協議進行協議轉換并上傳到云端，并通過數據開放形成面向具體場景的工業APP應用。基于標準協議，云端所有的工業APP不用再關心機床的品牌和具體的通訊協議就能夠打通到設備的數據鏈條，這樣大大降低了工業企業互聯網化的技術門檻，也必將吸引更多的企業、科研機構、創客參與到工業互聯網的產業生態中。
2) 業務驅動的統一協議轉換
為了解決數據互通的問題，很多行業協會/企業已紛紛在自己的業務范圍內，為設備接入提供解決方案，以實現數據互聯互通。但這種方式仍然是以技術框架和標準進行主導，比如OPC UA協議、MTConnect協議等，關注的還是數據采集本身。本項目從企業業務場景需求出發，從業務層面推進互聯互通標準化，并形成業務的統一協議，實現價值驅動的互聯互通。基于業務的統一協議轉換包括：設備參數采集、設備監控、設備遠程診斷、預測性維護等。
2. 實施效果
（1）寧波某公司
? 企業介紹
寧波某公司是一家專業生產鋁合金精密壓鑄件的股份制公司，公司服務于汽車行業，主要產品是汽車零部件，主要客戶為法雷奧、博世、格特拉克等全球知名的大型跨國汽車零部件供應商。
公司多次通過國際認證機構SGS的質量控制體系認證，并取得ISO14001環境管理體系認證。目前，公司自主研發并已取得專利證書的專利47項，其中2項為發明專利。
? 服務內容
通過上門安裝的方式，在該企業的發那科ROBODRILL鉆攻中心上安裝iSESOL BOX，進行機床生產數據的實時采集；并在BOX的應用管家下載運用“智能增效APP”進行生產提速。
? 增益成果
實現了設備智能化，并使該類設備在汽車零部件生產過程中獲得了9%左右的提能增效，平均每臺設備每月凈增收益1996元。
圖5 優化記錄截圖
（2）杭州某機械制造有限公司
? 企業介紹
杭州某機械制造有限公司成立于2003年，是專業從事車、銑、鏜、磨、零配件精加工等生產制造廠家，公司主打產品是叉車零部件。其客戶包括意大利博索尼公司、杭州汽輪機股份有限公司以及上海復盛實業有限公司等知名企業。
? 服務內容
通過iSESOL BOX連接搭載發那科系統的友佳立式加工中心，在BOX應用管家下載運用“智能增效APP”進行生產提速。
? 增益成果
安裝了iSESOL BOX的設備在叉車零部件生產過程中，實現了17%以上的產能增效，平均每臺設備每月凈增收益4939元。
圖6 優化記錄截圖
（3）溫州某機器有限公司
? 企業介紹
溫州某機器有限公司坐落于國家級經濟技術開發區浙江溫州經濟技術開發區，是一家專業生產加油機、加氣機核心部件及其他石油設備的現代化企業。公司的產品包含7大類40多個品種，主打產品是加油機泵體，其產品除在國內銷售外，還遠銷歐洲（德國、英國等），美洲（巴西、委內瑞拉等），中東（埃及、伊朗等）等國家和地區。
? 服務內容
通過在搭載發那科系統的沈機立式加工中心和國盛立式加工中心上安裝iSESOL BOX，在BOX應用管家下載運用“智能增效APP”進行生產提速。
? 增益成果
安裝了iSESOL BOX的兩類設備在生產過程中均獲得了15%以上的提能增效，平均每臺設備每月凈增收益1657元。
圖7 優化記錄截圖
（4）山東某集團有限公司
? 企業介紹
山東某集團有限公司是中國重要的專用車及零部件生產和出口基地。集團產業涉足專用車制造、汽車車橋生產、汽車零部件生產等多個領域，主打產品是輕、中、重卡及大型客車系列車橋，業務涉及亞洲、美洲、歐洲及非洲等多個國家和地區。
集團研發和技術力量雄厚，其技術中心被評為“國家認定企業技術中心”，擁有各類科技人員500多名，包括高級專家30余人；具備獨立研制開發各種專用車、特種車輛、商用車車橋及支撐橋等零部件的能力。
集團先后榮獲“強國之基-中國制造功勛獎”、“中國民營企業500強”、“國家工業品牌培育示范企業”等稱號。
? 服務內容
通過在搭載發那科系統的青海一機立式加工中心上安裝iSESOL BOX，在BOX應用管家下載運用“智能增效APP”進行生產提速。
? 增益成果
安裝了iSESOL BOX的設備在生產過程中，實現了16%以上的產能增效，平均每臺設備每月凈增收益5499元。
圖8 優化記錄截圖
聲明
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