機床設備遠程運維管理解決方案CNC
一、企業簡介
研華科技成立于1983年，以“智能地球的推手”作為企業品牌愿景，是物聯網智能系統及嵌入式平臺產業的全球領導廠商。研華業務分布全球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年至今研華推進產業伙伴共創，提供以邊緣智能和WISE-PaaS工業物聯網云平臺為核心的軟硬件整合解決方案，加速AIoT生態圈的布建與發展。
二、工業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。
金屬加工行業的傳統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。本方案從設備生命的全周期管理和維護出發，方案針對設備出貨后的客戶管理，提供了多租戶管理功能。針對投產監控，提供了設備利用率異常報警監控功能。針對維護保養，提供了故障報工單管理和維保管理功能。針對生產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字化轉型，指明改善方向，給出優化建議。
（二）、創新點
1.集成豐富的服務板塊，方案集成多個服務板塊，多廠區設備管理與實時監測管理服務、設備故障報工單管理服務、設備報警管理服務、設備維護保養管理服務、多租戶管理服務、生產執行系統MES服務、生產報表管理服務、刀具監控與流轉管理服務。
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臺數控機床，在一個空間內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模型管理、參數配置、以及專業的工廠績效指標算法。
4.提供靈活的數據可視化服務，支持工業領域設備綜合效率（OEE）等相關數值統計，實現設備的遠程監控和管理。
（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業實現智能化轉型再創營利巔峰。這項物聯網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
通過監控設備實時狀態和綜合效率OEE，精準定位影響效率的關鍵環節，提高生產效率。使用電子化報工系統及時監控工單數據，透明監管加工品質，優化生產管理機制。分析并管理設備警報信息，快速定位設備故障，優化生產進度。應用云端平臺實現遠程跨廠區管理，管理者可通過多設備端進行監控。
2.設備維護保養管理系統
針對設備的維保歷程及預計保養日期采用數字化方式紀錄，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
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，實現設備故障報修流程以及人員的實現可查可跟蹤、信息透明，相關責任人能夠快速響應。
4.生產執行系統（MES）
聚焦生產現場，針對工廠現場情況，采取多種采集策略(設備采集、二維碼采集、紅外線采集等)，監控生產現場的產量、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，讓生產中信息傳遞通暢及時。
5.生產報表管理系統
整合開源的U-Report服務，針對改善傳統人工整理報表的模式，此功能為用戶提供自定義報表模板、數據源等便捷服務，通過實現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據來源，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
基于精密加工行業特征，結合加工中心、車床等機械加工過程，構建出刀具狀態監測和壽命預測分析系統。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據流式處理、自然語言處理等自學習處理算法和行業多年經驗數據沉淀，構建的一套完整的刀具壽命預測和狀態監控管理系統，能夠實現100%斷刀和崩刃監控，磨損監控識別率達到99%以上
（四）、功能和技術指標優勢
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據統計對比。
指標2：設備綜合稼動率，相關描述：支持工業領域時間稼動率、性能稼動率、良品率以及綜合稼動率OEE的統計、自定義計算和分析對比.
指標3：大規模的數據擴展，相關描述：使用微服務框架，高性能支持動態擴展巨型量級數據接入。
三、技術方案說明
（一）、工業APP架構
方案支持了多項邊緣端的解決方案。通過對數據源的簡單配置就可以達成數據上云，通過使用PaaS層服務InsightAPM（資產績效管理）對多種接入設備進行模型化管理、建立設備資產拓撲結構、編輯管理設備資產的屬性，實現從工廠-產線-機臺形成拓撲結構進行管理，經夠專業的統計算法進行運算后，從邊緣段獲取的數據會經統計運算后配合可視化管理工具（Dashboard/SaaS Composer）實時呈現。
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，方案根據實際客戶應用需求來開展研發，從設備生命的全周期管理和維護出發，方案針對設備出貨后的客戶管理，提供了多租戶管理功能。針對投產監控，提供了設備利用率異常報警監控功能。針對維護保養，提供了故障報工單管理和維保管理功能。針對生產管理我們還提供備品備件管理功能。另有加值功能：生產執行系統（MES）服務、生產報表管理服務和CNC刀具健康管理服務。
產品架構圖
（二）、工業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作為服務注冊于發現組件，在高并發場景下通過nginx實現負載均衡，同時使用etcd實現分布式任務協同及調度，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可視化開發框架平臺中的Dashboard和SaaS Composer產品靈活展示統計數據。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，可靠的數據，通過一系列的規則引擎配置，能實時產生告警事件，并通過多元化方式(email，line，wechat)通知用戶，
采用Spark框架進行OEE，及自定義數據統計與分析，幫助用戶實時，精確統計相關設備的績效，為管理人員的決策提供準確的數據支撐。
四、應用情況描述
（一）、應用場景描述
場景一：遠程多廠區設備管理與實時監測管理
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控設備投產后的狀態，實時掌握設備的狀態數據（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，進而實現設備效率的提升和工作流程的優化。
產品現場使用圖（戰情室、移動端與Web端功能頁面）
產品應用場景二：設備利用率的統計分析與可視化
方案通過對設備時間稼動率（Availability） 的統計，開展對設備利用率的評估，精準定位生產管理的問題所在，提高整廠效率，幫助客戶接入更多訂單。
產品功能圖（自定義統計表達式）
產品功能圖（設備利用率的統計分析）
產品應用場景三：設備報警管理
針對設備報警信息采用數字化方式紀錄和統計分析，便于管理人員清晰掌握整場設備故障發生周期、次數、時間。為維修人員提供精準的故障信息，加速為故障診斷。
產品功能圖（設備警報分析管理功能）
產品應用場景四：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。設備原廠可以指派維修人員進行處理，監控維修人員在現場處理的進度和狀態。
產品功能圖（設備故障報修管理功能）
產品功能圖（產線工單跟蹤管理功能）
產品應用場景五：報表管理服務的功能應用
在金屬加工行業，為方便客戶了解目前訂單生產進度、為協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出日/周生產報表和產能報表，以提供客戶及生管人員了解整體的工單進程與產量。
報表服務功能主要為節省報表人員的負荷，改善傳統人工整理報表的模式。同時，對于已使用機聯網和MES的客戶可通過數據庫內的數據來源對報表進行快速編輯。對于尚未開展數字化轉型的業者，產品提供數據導入功能，通過excel文件導入數據，編輯報表，并依照眾多客戶所需模板快速導出報表。
產品功能圖（報表模板管理功能）
產品功能圖（報表預覽與下載功能）
（二）商業化情況
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，主要經營CNC、銑床等機械設備。
客戶痛點：
出廠機臺的實時運行狀態無從得知，傳統多客戶運維耗費大量巡檢人力和溝通成本。
設備投產后，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，養護計劃無法詳細規劃形成后續自動提醒。
設備異常報警信息的通知滯后，缺乏統計分析，影響客戶整廠的生產效率。
設備維修工單未數字化，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%。
提高設備數據的可靠度。
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