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          應用案例

          工業互聯網

          2022年01月22日 來源:滄州藍海環保設備有限公司

           工業互聯網平臺

            

          一、工業互聯網平臺建設

           工業互聯網平臺內容主要基于物聯網、云計算、AI、大數據等技術的有機結合,采集分析海量數據,為園區和企業建立完整的數字化鏈條,將園區和企業的設備、軟件、人員等各類生產要素進行全 面連接,為企業生產管理、資產管理、能源管理、流程管理、運營管理等提供智能化決策,從而幫助企業實現商業模式創新、敏捷響應市場、提升生產效率、化運營管理、靈活調配資源,賦能企業挖掘新的價值增長點。
            工業互聯網平臺建設內容包括工業互聯網標識解析平臺、工業設備物聯平臺、工業數據分析平臺、工業應用開發、產品全生命周期管理、設備全生命周期管理、使用數字孿生進行預測性維護、工業云服務市場、綜合能源管理平臺、制造協同管理平臺和C2B反向定制平臺。


            二、系統平臺組成架構
            工業互聯網平臺在充分發揮其核心功能的基礎上,可為降低企業信息化成本、化全社會資源配置、加速工業知識創新等提供有利契機。通過IT資源的池化管理與彈性分配,降低企業信息化成本。工業互聯網平臺提供分布式IT資源及其調度管理服務,通過對IT資源進行池化管理,構建靈活簡便的資源域,滿足對資源的分級分域調度,從而實現資源的集約化管理與使用,有效契合企業的信息化需求,大降低其軟硬件投入成本及信息化進入門檻,推動企業信息化水平快速提升。

           


          工業互聯網平臺系統組成圖

           

          三、系統平臺服務內容及技術要點

            1、服務、設備、算法統一模型
            統一將智慧大腦的數據進行抽象封裝,提供網關、設備/系統、數據點三項分層參數配置,并且能實現設備到智慧大腦、設備到設備的通信。其中網關ID.設備ID.數據點ID,形成全球維一設備服務識別標識,可以通過接口選擇與智慧大腦還是與另一個設備通信;并且消息回調可以區分來自云端還是其他設備。這里的設備包括不僅僅是硬件設備,還包括純軟件的服務、算法模塊等。
            2、可任意嵌套的2/3D圖形組態
            組件所有屬性可以綁定對外暴露的變量,并且在拖放到新的組件上時,綁定保留的變量可以重新參與變量綁定,以及綁定新的屬性暴露變量。這樣通過多層嵌套、多層暴露,可實現任意圖形組件的封裝,以及配置屬性的暴露,終通過蕞外層應用可以進行實際配置。
           3、數據訂閱
            對智慧大腦層發布出去提供其他用戶收費或免費訂閱抽象成數據點進行訂閱,用戶可以像自己的數據點一樣對數據點進行各項操作,尤其是可以對多方訂閱的數據點進行統一算法、業務分析處理,作為新的服務驅動掛在在平臺上,抽象出較高級的數據點,并且再次發布出去,以此可以形成數據交易。
            4、物聯組態功能
            具備豐富的圖形組件功能,支持傻瓜式拖拽編輯,自定義2D/2.5D矢量畫面及關聯設備數據源,支持對3D場景進行簡易的可視化配置。支持WEB端直接使用,無需額外配置環境。支持將圖形的屬性綁定中臺的數據變量,通過數據來驅動畫面的變化,比如文字顯示、顏色和角度變化等,編輯的畫面經過運行是直接可以展示和交互的監測頁面。
            5、組態的拖拽配置功能
            平臺應提供圖元組態組件,支持快速配置平面圖、系統結構圖、設備結構圖,各圖例應支持拖拽、變形、動態綁點、狀態變 、動畫,支持圖形導出、導入二次配置等,滿足多項目同類功能快速遷移實施的要求。
            前端展示頁面可通過拖拽自定義創建(支持塊狀圖、柱狀圖、折線圖、折線柱狀圖、餅圖、雙 Y 軸圖、地圖、塊狀圖、表格及儀表等)
            6、核心系統的性及保密性
            系統內部數據支持加密處理,系統與設備通信支持加密傳輸協議,確保數據傳輸的安 全性與保密性,確保對關鍵數據實施保護,內部系統支持離線/在線升級功能,以確保及時查補系統漏洞,做到核心數據、關鍵數據性及保密性的萬無一失。
            

            四、工業互聯網平臺功能設計
            工業互聯網平臺建設內容包括工業互聯網標識解析平臺、工業設備物聯平臺、工業數據分析平臺、應用組態編輯工具、產品全生命周期管理、設備全生命周期管理、使用數字孿生進行預測性維護、工業云服務市場、綜合能源管理平臺、制造協同管理平臺和C2B反向定制平臺。
            1、IT資源調度與監控管理
            工業互聯網平臺應建立IT軟硬件的異構資源池并提供高 效的資源調度與管理服務,通過實現IT能力平臺化,大幅降低企業信息化建設成本,加速企業數字化進程,推動核心業務向云端遷移,為運營技術和IT的融合和創新應用提供基礎支撐。一是應通過購買、租用、共建共享等方式,建設分布式云基礎設施(IaaS),通過虛擬化實現計算、存儲、網絡等IT資源的池化、統一管理。二是應提供IT基礎資源調度與管理服務,實現對云基礎設施的動態均衡調度,并按用戶實際需求提供彈性擴容、多租戶資源隔離與按需計費等服務。
            2、工業互聯網標識解析平臺
            工業互聯網標識解析體系通過條形碼、二維碼、無線射頻識別標簽等方式賦予每一個實體或虛擬對象維一的身份編碼,同時承載相關數據信息,實現實體和虛擬對象的定位、連接和對話的新型基礎設施。是工業設備物聯平臺中設備的維一標識,用于綁定設備其他資源的維一標識。
            標識解析體系被認為是工業互聯網“基礎中的基礎”,是支撐工業互聯網互聯互通的神經樞紐,也是驅動工業互聯網創新發展的關鍵核心設施。其作用類似于互聯網域的域名解析系統(DNS)
            3、工業設備物聯平臺
            工業設備物聯平臺是系統資源,主要負責工業設備與傳感器設備管理、設備物聯網關管理、設備2D/3D組件管理、設備聯調管理、設備智能聯動組件管理等管理功能。是工業互聯網平臺運維的核心基礎能力,實現設備物聯的設備監控與數據采集的途徑配置。為應用組態編輯工具提供組件數據、為工業數據分析平臺提供海量設備源數據、為使用數字孿生進行預測性維護提供基礎設備數據構建數字孿生模型。
            可以根據項目需求添加或者刪除工業設備。當項目管理者刪除某一個被監控的設備時,在數據監控頁面將不能查看到此設備的相關信息。如果項目管理者再次需要監控當前設備,需要重新設置添加該設備,添加完成在數據監控頁面可以重新查看該設備數據。鑒于項目安 全問題,只有少數用戶擁有設備管理權限。
            4、工業數據分析平臺
            工業互聯網平臺應具備海量工業數據匯聚共享、價值挖掘能力,以數據為驅動加速構建工業知識體系。一是應提供海量、多源工業大數據的分析挖掘、可視化處理等功能,支撐海量數據的匯聚利用和核心價值挖掘。二是應通過人機智能融合支持各參與主體快速將工業與IT技術、知識、經驗、方法快速封裝為微服務及微組件,并基于平臺進行發布、調用運行、持續化,實現各參與主體知識的復用、傳播、提升,形成基于數據驅動、持續迭代的工業知識體系。
            5、使用數字孿生進行預測性維護
            數字孿生通過工業設備運行參數、狀態數據等構建虛擬實體,虛擬實體鏈接智慧大腦中臺的物理實體保持實時同步,實現了“實”和“虛”的數據連接通道,也為物理世界和數字世界提供了數據交互的理論基礎以及相應的技術支撐。物理實體通過與虛擬實體的關聯,通過指令信息和數據交互,直觀形象地表現出兩類實體的映射關系。
            預測性維護是指以狀態為依據的維修,是對設備進行連續在線的狀態監測及數據分析,診斷并預測設備故障的發展趨勢,提前制定預測性維護計劃并實施檢測維修的行為。找出設備可能存在的隱患因素,按照提前制定的策略針對性地對設備部件進行預測性維護,以減少潛在的故障,將設備的使用價值蕞大化,降低停機帶來的損失。
            6、應用組態編輯工具設計
            (1)智能化系統組態展示
            工業互聯網平臺內應嵌有應用組態編輯工具,組態展示系統是基于應用組態編輯工具的圖形可視化的工具軟件,主要用于快速搭建工業互聯網可視化應用,通過無代碼/輕代碼、拖拽配置的方式完成,并且由IT資源調度與監控管理提供資源調度,從智慧大腦層獲取數據。
            組態展示系統應具備以下技術功能:
            注于圖形展示和界面交互。
            拖拽編輯、運行預覽,所見即所得。
            無需重復造輪子,支持導入三方現有的互聯網前端展示模塊。
            矢量繪圖縮放不失真,并且支持導入三方現有的矢量圖形。
            圖標之間可用無限嵌套組合,形成可復用的零部件。
            自適應布局,自動匹配不同大小屏幕尺寸及分辨率。
            支持在各種操作系統和終端設備中運行。
            基于以上理念,產品采用了js前端技術、矢量圖形技術和可視化編輯器框架,融合了智慧大腦中臺的賬戶權限和數據通信體系,在工業互聯網平臺中起到“承上”和“啟下”的作用:
            作為中臺的補充,提供中臺數據可視化能力(或者說是 立的數據可視化工具,但以中臺作為不可或缺且維一的數據源)。
            作為應用層的界面開發工具,用來搭建展示部分。
            (2)2D組態編輯器
            2D組態編輯器是用戶蕞先直接接觸的部分,它的友好界面和易用性使非専業人員也可方便操作,用戶可以借助其自定義應用界面。提供設備的多種展示模板組件,設備展示模板組件來源工業設備物聯平臺。
            (3)3D組態編輯器
            3D組態編輯器是用戶蕞先直接接觸的部分,它的友好界面和易用性使非 業人員也可方便操作,用戶可以借助其自定義搭建三維場景。設備三維模型組件來源工業設備物聯平臺。編輯器采用了 B/S 架構,主要展示給客戶的一般為一級菜單、二級菜單、模型資源圖標、編輯區域、撤銷恢復、場景管理區域等。
            (4)GIS組態編輯器
            GIS組態編輯器能夠加載各種符合標準的地圖圖層,瓦片圖、矢量圖等都支持??梢宰孕欣L制圖形,高亮區域,并提供良好的觸摸支持,且支持絕大多數的瀏覽器。
            (5)組態工描述

            組態底層具體采用了原生js和svg矢量技術,內置了三方高性能的2D和3D圖形引擎,純web網頁化支持chrome、firefox等瀏覽器,無需任何插件不論是電腦、平板甚至手機均可拖拽、編輯和運行。支持圖元組件層層嵌套,對應屬性均可綁定配置中臺的物聯網數據,實現支持從自定義基礎零件到組裝成復雜的設備復圖形。同時,內置了上百例大屏模板以及數百個內置圖標,包括矢量圖標、png圖片以及三方web組件。
            組態的數據源采用智慧大腦的中臺,具有諸多方面的 業勢:支持多語言、跨平臺、同/異步網絡通信、高并發、高擴展性、數據規則治理等te性;支持驅動即插即用、可復用,用于設備協議接入和多系統數據融合;提供支持集工業、樓宇等不同門類數百種型號設備的驅動庫。
            7、工業互聯網應用管理
            (1)產品全生命周期管理
            提供覆蓋工業應用開發、測試驗證、虛擬仿真、實施部署、運行、調度、化等全生命周期各環節的開發環境和工具,支持開發者在應用組態編輯工具及語言環境下,快速將其掌握的工業技術、經驗、知識和蕞佳實踐進行模型化、軟件化和再封裝,形成一系列工業應用,滿足行業、域的應用需求。
            同時對已經開發運營的產品進行監管、支持對產品進行上下架處理、提供產品審核機制,排查不合法的產品保持平臺的內容合法性。
            (2)設備全生命周期管理
            通過設備前期、使用以及后期三個連續的實物管理以及與之對應的資產管理過程,杜絕低水平引進和重復投資造成的資金浪費,提高設備的可  靠性和穩定性,降低故障率,保證設備的正常運行,并在后期處置設備時蕞大限度地將閑置或報廢資產轉化為學校的經濟收入,從而實現學校設備資產投入產出蕞大化。
            (3)工業云服務市場
            基于企業的生產實踐需求,本課題提出了基于云服務的工業云市場系統的設計與實現,突破傳統地理、行業、信息的壁壘, 廣 泛的傳遞企業需求、應用信息,以 公開透明的方式為企業尋找到合適的供應商,完成企業和服務商之間的供需匹配。云市場系統采用B/S架構設計,基于SSM框架,主要分為企業用戶、服務商用戶、運營人員三類系統角色,云市場為企業用戶和服務商用戶提供個人工作臺、協作工作臺及資源管理,為運營人員提供客服管理、商機訂閱管理、外購平臺數據管理、名企協作管理、企業用戶管理、敏感詞管理、平臺設置、企業健康監測管理、增值服務管理、云素材管理、運營管理、統計分析、應用、文庫管理等功能,此外云市場還提供服務資源、支撐環境、資源庫等資源的管理等功能。
            (4)制造協同管理平臺
            制造協同管理平臺是一個以產品數據為核心,講產品的設計數據、工藝數據和制造資源數據、物流資源數據聯系起來,實現設計、工業、計劃、采購、物流、倉儲配送、生產制造、財務等各部門數據的傳遞和控制,確保數據的一致性,建立一個基于數據的企業信息管理平臺,包括工業管理、車間管理、物流及倉儲管理、采購管理、生產計劃管理、財務集成等功能模塊。

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