1 目標和概述

作為中國聯(lián)通15個(gè)邊緣云試點(diǎn)省分之一，廣東省立足于制造行業(yè)，打造邊緣云智能制造產(chǎn)業(yè)示范基地。借助牽頭國家專(zhuān)項《面向制造業(yè)的邊緣計算：邊緣云模型與技術(shù)要求》的契機，結合當地工業(yè)制造現狀和業(yè)務(wù)需求，中國聯(lián)通將重點(diǎn)推廣工業(yè)邊緣云平臺，融合本地網(wǎng)絡(luò )、計算、存儲、應用核心能力，為智能工廠(chǎng)提供快速連接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數據優(yōu)化、應用賦能、安全保障等方面的全鏈條管理服務(wù)。賽特斯作為中國聯(lián)通網(wǎng)研院戰略合作伙伴，針對客戶(hù)風(fēng)華高科專(zhuān)門(mén)成立信息化小組，將信息化作為業(yè)務(wù)研判的有效科學(xué)手段，以“致力于業(yè)務(wù)技術(shù)創(chuàng )新 成功于企業(yè)降本增效”為實(shí)踐宗旨。本著(zhù)質(zhì)量管理活動(dòng)的基本原理，借助工業(yè)邊緣云解決方案，引入邊緣計算，結合電容器質(zhì)檢業(yè)務(wù)經(jīng)驗，積極嘗試各種分析思路和方法，建立完善的數據采集、樣本模型、數據分析機制，鞏固了降誤判升精確的創(chuàng )新對策，有效融合了業(yè)務(wù)協(xié)同，提升了產(chǎn)品品質(zhì)。

1.1 存在問(wèn)題

（1）器是基于樣品的監測結果進(jìn)行分類(lèi)，但是樣品監測過(guò)程未知，監測結果也不能輸出，不能定量判斷監測結果是否合理。

（2）設備檢修和維護，縮短時(shí)間，提高效率。

1.2 實(shí)現目標

（1）利用工業(yè)大數據分析樣品監測數據，根據樣品數據的穩定性，分析判斷檢測結果是否真實(shí)可靠。

（2）利用不同時(shí)段的樣品監測數據，進(jìn)行大數據畫(huà)像，分析判斷設備的可靠性，進(jìn)行預防性維護。通過(guò)設備故障報警信息，迅速判斷。

2 解決方案詳細介紹

2.1 場(chǎng)景需求

（1）風(fēng)華高科片式陶瓷電容器生產(chǎn)工序預估合格品率95%，質(zhì)量檢測部門(mén)日均檢電容器4.5億顆，質(zhì)量檢測部門(mén)日常工作繁重。

（2）質(zhì)檢機臺因分選盤(pán)清洗、測試針接觸不良、缺料等異常故障影響正常質(zhì)檢工序。不規律的機臺保養嚴重影響了設備壽命及質(zhì)檢工序任務(wù)。

2.2 落地方案

電容器檢測機臺提供了識別產(chǎn)品特性變化的接口，接口可在機臺運行電容檢測的同時(shí)，與外界通過(guò)OPC協(xié)議通信實(shí)現數據輸出。智能網(wǎng)關(guān)與機臺實(shí)現雙向通信，智能網(wǎng)關(guān)啟動(dòng)監聽(tīng)服務(wù)，機臺發(fā)送連接請求，建立鏈接通道后智能網(wǎng)關(guān)下發(fā)樣本采集指令，機臺持續不斷將實(shí)時(shí)檢測數據推送給智能網(wǎng)關(guān)。

圖1 風(fēng)華高科工業(yè)邊緣云檢測平臺整體架構圖

智能網(wǎng)關(guān)將采集數據通過(guò)消息隊列推送工業(yè)邊緣云時(shí)序數據庫存儲。工業(yè)邊緣云啟用數據清洗服務(wù)，依據消息隊列的發(fā)布主題訂閱清洗數據，與規則配置文件建立關(guān)聯(lián)后存儲。

大數據分析服務(wù)依據業(yè)務(wù)指標合格率的判別計算公式，對數據展開(kāi)描述型分析，獲悉電容器測試要素信息，通過(guò)評估描述型數據鉆取到數據的核心。OICT融合數據中心可視化實(shí)時(shí)采集、機臺異動(dòng)、機臺停機等情況，面向生產(chǎn)管理者，提供全面的質(zhì)檢工序環(huán)節數據全景視角駕駛艙。

預測型分析通過(guò)采集運維、保養、故障數據，預測模型會(huì )使用各種可變數據來(lái)實(shí)現，通過(guò)邊緣云側機器學(xué)習不斷完善模型，形成故障因素畫(huà)像及分布規則，構建預防性維護體制，降低了設備維護成本。

圖2 風(fēng)華高科工業(yè)邊緣云檢測平臺主界面

2.3 硬件平臺

采用四子星超融合一體機承載，服務(wù)器主要參數如下：

智能網(wǎng)關(guān)采用凌華NVP500 INTER i7-6700TE(4C/8H/2.4GHZ)、16G、128G SSD、

2×RS232+2×RS485、3×千兆電口、Linux系統承載。

2.4 軟件平臺

工業(yè)邊緣云檢測平臺主要功能：

2.5 數據通訊

軟硬件平臺部署在風(fēng)華高科廠(chǎng)房?jì)染W(wǎng)。管理平臺與智能網(wǎng)關(guān)南北向以RESTful API實(shí)現控制流指令通訊，智能網(wǎng)關(guān)間東西向利用MQTT協(xié)議實(shí)現設備管理、網(wǎng)絡(luò )管理、業(yè)務(wù)編排、安全管理和可視化管理。

2.6 安全措施

智能網(wǎng)關(guān)間數據流量通過(guò)VXLAN隧道加密通訊。

智能網(wǎng)關(guān)支持嵌入式系統和虛擬化環(huán)境，通過(guò)Docker進(jìn)行部署安裝，并對微服務(wù)進(jìn)行隔離，使用SDN在單個(gè)網(wǎng)絡(luò )內組合云計算和邊緣計算，實(shí)現資源池和敏捷網(wǎng)絡(luò )管理。

3 推廣價(jià)值

中國制造業(yè)凈出口居世界第一位，工業(yè)競爭力指數只排第七位，當下中國制造業(yè)大而不強、多而不精的矛盾突出，無(wú)法適應國際競爭和發(fā)展的需要，必須推動(dòng)制造業(yè)升級。借助信息化提升制造業(yè)生產(chǎn)管理水平，是實(shí)現智慧制造的重要組成部分，是從制造大國轉變?yōu)橹圃鞆妵闹匾侄沃弧?/p>

兩化深度融合是制造業(yè)獲得可持續發(fā)展競爭優(yōu)勢的必由之路，隨著(zhù)制造業(yè)信息技術(shù)不斷深入，生產(chǎn)環(huán)節協(xié)同、設備能耗及預測維護日益明顯，迫切需要從邊緣側通過(guò)數據采集、傳輸、存儲、處理及反饋解決上述問(wèn)題，提升制造業(yè)品質(zhì)和效率。

隨著(zhù)新興信息技術(shù)的產(chǎn)生和應用，傳統的生產(chǎn)方式和商業(yè)模式正在不可避免地發(fā)生著(zhù)變化。中國工程院院士鄔賀銓認為，“隨著(zhù)信息技術(shù)與各行各業(yè)結合得更加緊密，未來(lái)工業(yè)的生產(chǎn)方式，也將發(fā)生顯著(zhù)的改變”。因此，在第三次工業(yè)革命背景下，需要更深層次地推動(dòng)信息技術(shù)和其他產(chǎn)業(yè)的融合，以引領(lǐng)顛覆性創(chuàng )新技術(shù)的研發(fā)，成功實(shí)現中國制造向“中國智造”轉型。

工業(yè)邊緣云解決方案，首先在全國率先為制造業(yè)解決數據“孤島”的難題、提高工業(yè)生產(chǎn)數據共享度摸索出了有效切入模式，其次，邊緣計算在制造業(yè)中的實(shí)際應用，對生產(chǎn)降本增效、設備預測保養、流程標準規范等方面，提出了獨到的見(jiàn)解，為制造業(yè)更早在數據為王時(shí)代由大轉強，做出了貢獻，有效地降低了投入成本，大大提高了工作效率，實(shí)現了較好的經(jīng)濟效益。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年增刊《邊緣計算2018專(zhuān)輯》