白皮书
随着全球数字经济的蓬勃发展,第四次工业革命的浪潮已悄然到来。以信息技术与制造业深度融合为重要特征的新一轮科技和产业革命蓬勃兴起,推动着制造业生产方式深刻变革。2018年3月,国务院发展研究中心课题组发布的《传统产业数字化转型的模式和路径》白皮书中指出:数字转型是目前数字化发展的新阶段,数字化不仅能扩展新的经济发展空间,促进经济可持续发展,而且能推动传统产业转型升级,促进整个社会转型发展。白皮书中对数字化转型的定义是利用新一代信息技术,构建数据的采集、传输、存储、处理和反馈的闭环,打通不同层级与不同行业间的数据壁垒,提高行业整体的运行效率,构建全新的数字经济体系。由此可见,传统制造业实现数字化转型的第一步就是构建工业物联网数据采集体系,从而打破信息壁垒,消除数据孤岛。
起落架制造
我公司是中航工业下属成员企业,为国家重点保军单位之一。经过40余年的发展,公司已成长为承载整合、重组国内起落架制造资源重大使命的产业航母。主要从事军民用飞机起落架系统,飞行器着陆装置及液压附件,航空密封件、全机附件及地面设备的研发、设计、制造、试验及售后服务。自2007年整合至今,公司逐步确立了长沙、汉中、西安三大产业基地,承担中航工业内绝大部分军民起落架研制生产工作,并逐步吸纳整合中航工业内其他板块起落架资源,行业领先地位进一步提升。
随着公司迅速发展,如何利用新一代信息技术,构建数据的采集、传输、存储、处理和反馈的闭环,打通不同层级与不同业务间的数据壁垒,提高整体运行效率,构建全新的智能化设计、制造、检测和服务体系,就成为企业实现数字化转型的当务之急。
数字化转型
面对众多的工业设备、工业软件,要实现统一的数据的采集、传输、存储、处理和反馈,就必须运用先进的工业物联网和数据采集平台,实现多源设备、异构系统数据的高效采集和中心汇聚。一是高适应性。公司不同厂商的自动化设备往往具有较强的封闭性和复杂性,不同设备或系统的数据格式、接口协议都不相同,存在多种工业协议标准;二是高实时性。工业系统对数据采集、数据处理、数据传输的速度非常高,特别是针对传感器产生的海量时间序列数据,达到百万数据点/秒至千万数据点/秒。采集的数据还要实时通过有线、无线网络传送到工控网;三是高可靠性。生产现场存在声、光、电、磁、热等强力干扰源,必须采用工业级的数据传输技术、抗干扰技术和容错技术,才能保障数据传输的精度和速度;四是高服务性。以数据采集为基础,搭建数据采集和集中控制系统平台,为生产执行层系统(MES)提供完整、准确的生产实时数据,供分析、管理之用,实现优化设备保障能力的目标,并为生产调度、成本管理、设备管理、决策管理提供数据服务支撑;五是高安全性。为确保工业信息安全万无一失,各基地的数据采集系统都运行在各自的工控网中,每一个地点部署独立的服务器和采集程序管理软件。数据采集系统对运行在涉密网的MES提供接口并支持加密传输。经过反复调研和论证,最终确定的整体系统架构:
1 生产要素层:
人、机、料、法、环、测等生产要素,是在实际物理空间进行生产的因素。
2 数据采集层:
设备数据采集和系统数据集成。实现对目前的设备系统SIEMENS 840D/802D、FANUC Series和HEIDENHAIN i TNC 530等的实时生产过程数据的有效采集、存储。
3 基础运行层:
工业物联网平台运行所需的软硬件和网络环境。
4 工业物联网层:
提供泛在连接的工业数据采集、工业机理库建模、工业大数据分析、产业链数据共享等服务,支持工业设备、软件、网络的数据感知、边缘计算和安全传输,并以微服务方式支持工业App开发和与业务流程的无缝集成。
5 应用层:
(1)为生产执行层系统(MES)提供完整、准确的生产实时数据;
(2)实时展示机床状态、设备有效作业率和企业文化等信息;
(3)搭建全厂数据采集和集中控制系统平台。
4 安全层:
具有极高的安全性和容错性,防止外部侵入和内部涉密数据限制访问;采用权限控制、密码控制等手段确保系统数据和操作的安全性;应用高性能的硬件产品与先进成熟的软件产品,保证整个系统运行稳定可靠。
木星工业物联网
在数据采集设备和工业物联网的产品选型上,选择了深圳华龙讯达信息技术股份有限公司的机器宝和木星工业物联网平台。机器宝提供超过100多个工业软件或接口程序,形成强大的数据采集能力,可对接全球80%以上的标准工业软件或控制接口,可以对外提供160余种IT基础能力,支持300多种通讯协议和主流厂商设备接入,并通过SDK支持自定义协议接入,从数据采集到边缘计算再到传输上云直至处理反馈实现了秒级响应,较好的解决了工业数据采集的难题。木星工业物联网平台实现了生产设备和产品接入平台,实现了以大数据为基础的产品、服务改进,为生产服务化转型、效率提升、流程优化,能源管控、节能减排提供了手段,为提升智能制造、柔性制造、绿色制造、安全制造水平奠定了基础。同时,木星工业物联网平台融合了国家工业信息安全发展研究中心的工业信息安全监测预警、应用服务安全检测以及基础共性资源等安全防护能力,集成了七大专业安全实验室的研究成果,汇聚了国内安全领域顶尖的“白帽”安全专家和研究人员,打造了工业信息安全的“铜墙铁壁”。
打破信息壁垒
通过打造工业物联网数据采集体系,将有效解决设备数据采集、信息孤岛数据贯通、海量数据处理、异构数据采集和处理、边缘计算等难题,推动公司提升市场竞争力,提升设备保障能力、提升精益管理水平,促进生产全要素、全流程的优化配置,为公司打通数字化转型之路,实现生产质量、生产效率、经营效益和创新能力的腾飞插上翅膀。