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某装备制造行业企业应用工业物联网技术实现泛在互联本项目是某装备制造企业智能化升级改造项目建设中的工业物联网技术应用。项目包含两方面建设内容：一是采用工业互联网和4G无线通信技术，开展工厂内部人、机、料、法、环等关键生产要素的数据实时采集；二是对采集到的数据进行分析和利用，开展设备状态监控和故障诊断（如异常预警、故障判定、维修方案建议等）、生产过程数据分析和利用（如产品履历、关键件追溯，以及电动扳手、试车、加工设备等数据）、能耗数据的分析和利用（如能耗趋势分析和需求预测）。通过本项目的实施以及与其他系统、设备的集成应用，在生产效率、能源利用率、运营成本方面都取得了很好的成效。

一、案例简介

本项目是某装备制造企业智能化升级改造项目建设中的工业物联网技术应用。采用工业互联网和4G无线通信技术，推进工厂内部的机器与机器、机器与移动终端、生产线与生产线，移动终端与机器（如用户远程控制）的泛在互联，并实现人、机、料、法、环等关键生产要素的数据实时采集；对采集到的数据进行分析和利用，开展设备状态监控和故障诊断（如异常预警、故障判定、维修方案建议等）、生产过程数据分析和利用（如产品履历、关键件追溯，以及电动扳手、试车、加工设备等数据）、能耗数据的分析和利用（如能耗趋势分析和需求预测），方便智能工厂的可视化、设备的远程维护与操作、资源的优化配置、生产过程的精细化管理。通过本项目的实施以及与其他系统、设备的集成应用，在生产效率、能源利用率、运营成本方面都取得了很好的成效。

二、案例背景介绍

为了解决装备制造行业整体创新能力不强，智能化程度低，制造过程资源、能源消耗大，污染严重，制造服务比重低等问题。企业拟采用信息物理融合CPS、网络感知与控制、软件定义机器（SDM）、云计算与大数据和新型人机交互等先进互联网技术，对其制造工厂设施进行网络化和智能化的升级改造与建设，探索智能制造新业态，“低成本、高效率、高质量”地满足客户个性化定制需求。本项目是其智能化升级改造中的一个环节，即开展工业物联网应用，推进工厂内部的机器与机器、机器与移动终端、生产线与生产线，移动终端与机器（如用户远程控制）的泛在互联，实现人、机、料、法、环各种生产要素的跟踪和监控，以实现生产过程精细化管理，优化资源配置、过程工艺。

三、案例应用详情

该工业物联网应用主要围绕工厂联网和数据采集、设备状态监控和故障预测、生产过程数据采集和分析、能耗数据采集和分析四个方面。

1、工厂联网和数据采集

目前车间通信网络主要是以有线网络为基础，无线网络作为补充。以生产区域的形式进行划分，采用独立的核心设备为板块汇聚，实现板块内部的业务互联以及与上层设备之间的信息交互，下联多个接入交换机，完成板块内部及生产终端设备的网络接入，并部署无线AP设备，为生产车间的无线终端提供网络服务，实现灵活、无区域限制的信息采集和局部数据共享。

2、设备的状态监控和故障预测

一方面周期性采集产品运行数据，通过移动网络把运行数据传送到监控服务中心，监控服务中心根据故障知识库对收到的设备运行数据进行分析，诊断产品运行状态，对异常状态进行及时预警，对于故障诊断请求，采用关键参数分析和机器学习的方法，分析相关数据，判定故障原因并给出相关维修方案建议。另一方面，设计基于移动智能终端的可视化交互应用，面向订阅用户了解产品状态，及时推送预警信息及故障维修方案建议。本项目将研究关键参数分析和机器学习的方法，分析相关数据，做出故障诊断。

3、生产过程数据的采集和分析

生产过程采集与分析系统主要以MES系统中的产品履历模块、关键件扫描追溯模块为主实现产品从装配、试车、喷漆、完工全流程的数据记录和采集，同时以MES集成了电动扳手数据采集系统、试车数据采集、加工设备采集系统、设备管理系统等底层智能设备信息采集系统，并以安灯系统实现了生产过程异常信息采集、管理和目视化展示。整个系统在生产过程中可以采集多个生产过程关键点的产品履历，装机关键零件的信息，重要的螺栓拧紧数据，性能试验座台的试车数据、油漆成分比例及喷漆用量等相关数据信息。

4、能耗数据采集和分析

目前能源管理系统主要以工厂现有有线网络为基础，通过独立的数据综合测控装置、PLC、采集模块汇集能源计量数据、能源系统运行信息，实现与上层数据管理设备的信息交互和共享。

（1）能源数据采集层。自动获取或人工填报企业实时能耗数据和系统运行信息；采集到的数据经过厂内有线网络传输至能源数据库，同时具备断点续传功能。

（2）能源数据管理层。实现了计量数据分析、能源管理报表、能耗分析等功能，以及能耗分析和能量平衡、能源成本核算、能评与审计。

（3）能源决策支持层。借助生产与能耗预测模型和节能优化模型，实现能耗数据的汇总分析、预测预警等服务，通过能源管理评价和审计为节能进行合理、科学的咨询和指导。

结合产品生产工艺流程和能源消耗数据，对生产流程中的重点环节实施精细化能源管理模式。

四、创新性与优势

本项目在建设过程中的几个亮点：

（1）采用关键参数分析和机器学习的方法，对产品异常状态相关数据进行分析，判定故障原因并给出相关维修方案建议。

（2）对于产品设备的售后跟踪，设计基于移动智能终端的可视化交互应用，面向订阅用户了解产品状态，及时推送预警信息及故障维修方案建议。

（3）建立了能耗预测模型和节能优化模型，借助这两个模型，实现了能耗数据的汇总分析、预测预警等服务。

五、案例应用效益分析

通过开展工业物联网的多场景应用以及其他智能化项目建设，取得了很好的成效：

企业生产效率方面，通过对工厂的设备智能化升级改造和生产线网络协作制造，以及ERP、MES等应用系统无缝集成和数据统一管理，使智能装备与智能控制系统的紧密联动，实现生产计划的智能排产、生产过程的动态优化、企业运营的安全管理。

能源利用率方面，通过设备智能化升级改造、生产线网络协作制造以及基于模型分析的计划排产及生产过程动态控制，构建工厂的能耗监测、优化与分析的能源智慧化管理系统，实现能耗动态控制与调配。

企业运营成本方面，通过对现有工厂中的虚拟设计、工艺管理、制造执行、质量管理、设备远程维护、能耗监测、环境监控和供应链等无缝集成与优化，以及设备网络化、虚拟化、智能化。使不同车间的不同设备、不同生产线和不同应用系统协同工作和集中管控。降低企业设计、工艺、制造、管理、监测、物流等环节的运营成本。