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7.2.2 西航集团智能制造解决方案
应用领域: 航空航天装备
应用场景: 智能生产,设备物联( DNC)
案例提供者: 北京数码大方科技股份有限公司 www.caxa.com
( 1)客户需求和方案简介
北京数码大方科技股份有限公司聚焦离散制造业,在基于工业大数据的智能制造解决方 案上,已成功实施一批智能车间应用案例:将制造企业中孤立的数控车间,通过智能设备组 网,从而解决数据的共享与贯通问题;其中,基于大数据存储分析等技术,系统解决了数据 的大规模并行下载问题(目前最大的接入智能设备已达近千台,实时采集和存储高速机床运 转信息)、多服务器架构数据同步问题、服务器架构的数据集中与分散机制、接口网路传递过 程保护及告警机制、数据采集与其它应用的标准数据交换机制等。目前, CAXA 已在国内如沈 飞、西安航空、航天二院、中船重工、一航、北京石油机械厂等数百家大型制造企业成功实 施了智能制造和智能车间方案。
中国一航西安航空发动机(集团)有限公司(简称“ 西航集团公司”)始建于 1958 年,是中 国大型航空发动机制造基地和国家 1000 家大型企业集团之一。研制生产了涡轮喷气发动机、 涡轮发电装置、涡轮风扇发动机、燃气轮机等一批代表我国高精尖制造水品的产品。通过实 施以设备联网通讯和数据采集为基础、以 PLM 技术为支撑、以数字化工单管控为核心的智能 制造系统,实现了车间各类数控装备的联网、通讯和设备状态数据采集,实现了图纸、工艺、 3D 模型等技术文件的数字化下发,以及生产进度、质量等信息的适时反馈,将车间单元设备 柔性制造能力快速提升为网络化柔性制造能力,提高了企业精益生产和智能制造能力。
( 2) 具体解决方案介绍
系统整体应用架构如下图。
智能制造部署架构图(包括多个分布式数控分厂和车间):
工业运行数据采集范围,包括数控设备开机与关机,主轴转停、执行程序名和起止时间、 故障代码等运行状态数据,并能生成或采集机床累计开机时间、主轴累计运转时间、程序累 计运行时间等数据。
通过看板可以展示机床实时状态监测——开关机 状态、进给速度、转速、位移、刀具等, 还包括生产状态监测:加工程序起始/终止时间、实际运行时间,维修监测、报警信息等。整 体上,体现出了工业大数据的几个显著特点:强大的实时监控和采集功能,支持多车间数千 台高速机床采集和分布式存储、分析,数据的优化和压缩技术,实时刷新性能达到毫秒级, 同时可实时显示任意一台被监控设备的实时变化数据,如坐标变化和主轴转速等,反映时间 在秒以内。
在数据采集、存储基础上,可以统计分析采集设备的历史数据,将设备运行状态、设备 工作负荷等数据进行汇总分析,得到有关设备运行状态、设备运行效率的报表,并根据设定 的查询条件进行丰富多样的图文展示,例如:可以通过设备实时监控界面,从办公室监控所 有生产设备状态;通过设备利用率计算,评估实时准确的产能,找出设备瓶颈,提升生产效 率;通过全天连续的设备日志,查找不合理的设备使用情况,提高设备与刀具使用寿命等。
( 3)方案实施后的价值或成果
应用效果
实现了车间各类数控装备的联网、通讯和设备状态数据采集;
实现了图纸、工艺、 3D 模型等技术文件的数字化下发;
生产进度、质量等信息的实时反馈;
车间单元设备柔性制造能力快速提升为网络化柔性制造能力,提高了企业精益生产 和智能制造能力。
7.2.3 支撑一体化监控与健康管理的异构设备智能互联
应用领域: 航空装备制造
应用场景: 智能制造、设备互联、物联网、数据分析、运营管控
案例提供者: 中航工业信息技术中心(金航数码) www.avicit.com
( 1)客户需求和方案简介
本案例围绕中航工业特种工艺设备在健康状态分析、故障预测预警、维修决策支持等方 面的需求,基于赛博物理系统智能制造技术、物联网技术、大数据及云平台技术,建立设备 互联与数据采集、应用平台,对设备进行现场数据实时采集,并通过大数据技术建立分析模 型,实现对异常情况进行预判处理,最终构建支持异构设备互联集成、数据采集、数据分析、 实时监控的智能制造管控平台。
( 2)具体解决方案介绍
根据设备接口、协议及工艺特点,以异构设备互联为基础,进行设备快速建模并采集关 键数据,通过实时数据库对数据进行加工处理,分析过程数据对问题进行预判,并以监控的 方式对设备、工厂进行监控。总体技术架构如下:
总体技术架构分为三层:应用层、平台层、资源层。
“应用层”面向业务需求,实现设备互联、洞察、优化。“互联”能够全面感知生产过程 要素,如各车间整体运行情况,企业设备运营总体检测,车间设备运行监控,设备运行监控, 设备参数监测预警。“洞察”提供企业生产运营监控应用,工艺加工可视化加工,设备监控分 析,智能工卡等。“优化”提供生产排产优化,设备故障自动诊断,工艺及车间综合优化,基 于 AR 的生产及维修。
“平台层”由各系统平台及程序工具构成,建立“异构设备互联框架”,面向航空装备制 造设备的特殊性与复杂性,整合零散分布制造车间不同类型规格、不同地域分布的设备,按 照规范的模式进行组网互联。“分布式数据采集”能够根据航空装备制造设备多样性及航空零 部件高复杂性特点,建立数据分类收集与分布存储规范。“数据处理分析”在大量的过程数据 与零件加工数据中,筛选出可用的数据,挖掘出更有价值的内容及问题及趋势。“智能监控服 务”整合各类资源数据与数据分析结果,以整体运营管控的形势对数据进行呈现。
“资源层”作为平台数据源由硬件、软件及人员构成,软件由信息化系统构成包括 PLM 系统、 ERP 系统、 MES 系统、 CAPP 系统。硬件由工厂、设备、产品、物料组成。人员由工人 角色、管理者角色、领导角色组成。 根据总体技术架构的层级关系,构建总体网络架构如下:
“现场网”现场设备实时数据采集及指令下达,采用工业网络设备如工业路由器、工业 交换机、工业级网线连接入网。
“服务网”提供物联网平台及各系统工具插件运行环境,包括平台服务器、云服务器、 数据服务器,通过企业路由器、企业交换机进行连接入网。
“园区网”物联网平台远程管理、远程查看、远程指令下达等操作,包含管理层客户端 工具、技术层客户端,监控室客户端,通过企业路由器、企业交换机进行连接入网。
( 3) 方案实施后的价值或成果
该项目以物联网平台为核心,构建了符合行业规范的设备互联参考架构,结合传感器、 大数据、增强现实等先进技术,实现了异构设备的互联,实现多层次和多专业设备的运行状 态实时监测,并能够基于工业设备产生的运行数据,实现设备健康状态分析、故障预测预警、 维修决策支持、基于增强现实的设备现场运营可视化及维修支持等能力,提高整体智能设备 系统的最大化运营效率。本系统基于 CPS 总线技术与企业现有应用系统进行整合,以支持智 能设备与智能生产过程的紧密融合。
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