工业物联网案例

项目实景

工业物联网（M2M远程设备管理平台）定义

M2M设备远程管理系统（工业物联网）改变了工厂中人与自然界的交互方式，实现人与人、人与物、物与物之间的互联，把虚拟的信息世界与现实的物理世界链接起来，融为一体，扩展了现有网络的功能和管理层认识和改造工厂的能力。是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。

平台重点解决以下问题：

1、降低产品废品率 提高生产效率 提升设备嫁动率（综合使用效率）

实时监控设备状态和参数，即时发现问题，实现设备运转的透明化管理。拥有完整的设备历史数据，可追溯分析故障。 还可以在系统中根据关联的人员和设备，分析产品质量问题产生的环节和原因。

系统可以通过分析图表，发现设备运行效率损失主要表现在：设备故障、设备调试、上下班交接、待料等环节，为生产决策提供科学依据。

2、优化工艺过程 

通过实时监控生产设备的运转情况，不断优化工艺过程，从而提高产品质量，提高生产效率。 

3、降低企业运营成本 

跨地域，跨厂区远程监控管理，降低了设备巡检巡视维护成本，降低废品率节约原材料成本。公司管理人员精确掌握设备资产利用率，节约设备投资成本。 

4、生产流程管理信息化

代替管理人员分发生产任务

代替管理人员收集生产过程数据

代替管理人员整理和分析数据

代替管理人员监督

主动服务，提前预见和及时响应操作工需求

工业物联网三层架构

工业物联网平台介绍

平台分为前端智能设备、网络层、中心管理平台、移动终端应用（IPAD或智能手机）四大部分。

1) 前端智能设备：

A、PLC数据采集+人机智能平板+工卡识别器+扫描识别设备，配置根据实际需求选择。

 B、一体式设备远程智能管理终端（带本地数据缓存）。本方案基于现场实际情况，采用A方案。

2) 网络层：在生产车间布置工业以太网交换机，用局域网连接分散在车间各处的注塑机设备，交换机自带无线路由功能，为机台的智能平板提供稳定的WIFI无线网络。网络无法到达的设备，可以采用3G工业路由来实现覆盖。

3) 中心端管理平台：新建或利用企业原有网络系统搭建中心软件运行平台，平台软件采用B/S构架，WEB服务器模式，为所有授权接入者（包括移动终端）提供即时监控。

4) 移动终端应用：配置移动设备管理软件，基于智能手机平台开发，可以安全运行于各类移动智能终端。进行实时数据查询、告警信息接受、生产信息互动等。（例如，车间一台设备故障停机了，系统能自动侦测到，要求操作工报告停机代码，操作工选定故障代码后，当班的设备修理工在 3 秒钟内即能收到具体机台故障的信息，快速到机台处的数据终端上刷卡响应，如果在规定的时间内（如 10 分钟）未刷卡响应，系统会自动转发此信息给厂长，厂长在规定的时间（如 1 小时）未响应，系统会自动转发此信息给总经理）

工业物联网八大功能

智能排程 自动派工

自制件生产任务从 ERP 的主生产计划或 EXCEL 表中导入后，根据需求和开始日期模拟完工日期，或根据完工日期验证是否有足够能力供给，并预警超出能力的需求。智能排程系统将主生产计划分解到每道工序，自动分析适用设备的负荷、状态、预期进度、瓶颈工序等，将生产指令自动派工到推荐设备上。

监控进度 在线调度

根据预先设置的阈值，调度系统对设备状态异常、负荷超载、合格率、进度提前或滞后进行预警，计划员根据预警提示对现场情况及时调度，保证生产计划按时完成。计划员可按任务检查各工序生产的进展、异常预警情况并实施调度，对违反工艺规定、违反生产指令的情况可直接在电脑上操作锁定车间的生产设备，以确保质量、提高订单达成率、减少在制品，真正实现令行禁止。

标准接口 开放集成

具有开放的标准接口和 API 以便与 ERP、PDM 等系统集成，实现 ERP、PDM 中工单工艺下发，生产执行数据、资源消耗数据上传，将 ERP 生产计划延伸到生产设备、员工级别。

全程监视 停机报告

瑞申科技的数据终端与生产设备相连，自动侦测设备的各类运行状态，可以图表方式在各种显示媒介（数据终端、电脑、电子看板、手机等）上显示各区域的设备状态，如关机、开机停工、开机调试、开机加工等各类状态，点击设备图标，可以详细获悉该设备正在加工的产品及状态持续时间，还可以列表显示各台设备的数字信息。

当设备发生停机时，系统会在数据终端上提示报告停机代码（如故障 01，缺料 02，辅助工作 03 等），自动生成和跟踪停机事件，同时设备处于被锁定状态，只有按规定报告之后才可以解锁继续生产。

逐级转发 快速响应

当停机代码通过物联网络传送到服务器后，系统通过短信路由器发送手机短信到当班责任人手机（3 秒内可收到），相关责任人对事件须及时响应和处理，超响应或处理时限信息会自动转发到更高一级管理人员手机上，责成相关责任人进行处理。该机制提高了事件响应速度，减少因不及时处理导致生产停工等现象的发生，保障了生产计划和进度的按时完成，提高设备利用率和计划达成率。

分类统计 责任明确

有了实时采集的数据支持，通过对各时段停机事件的汇总，对产能损失大小按责任进行分类排列统计，并以直观图表方式展示，使生产决策人员能够分清改进的轻重缓急，有的放矢。

历史回溯 趋势观察

系统实时显示设备状态开、停、加工、待机状态，对设备 24 小时状态时序显示，设备利用状况一目了然。同时系统数据库将设备停机、开机等状态自动存储并进行运算，通过瑞申报表平台自动进行显现设备效率分析数据和趋势，提供给生产决策人员，有针对性地进行改进，从而提高了设备利用率，提高了机台产出降低了制造成本。

按需配送 绑定用途

车间物控人员根据机台作业计划和进度按需配送物料，转入机台的物料通过安装在机台上的数据终端扫描读入，并与生产指令核对，发现物料不符会提示料错，相符会接受数据，同时将物料属性和来源与生产指令绑定，以便后续跟踪物料和精细核算产品的物料成本。

转序便利 追溯容易

带有工序条码信息的流程卡连结着在制品的流转，工序间的转入/转出通过流程卡在数据终端上的扫描，将物料和流经的工位信息结合起来，可轻易实现物料跟踪和产品质量的追溯分析。

在线预警 精细核算

通过数据终端对设备运行的监控，物料消耗进程被实时核减，并在电脑和电子看板上得到实时显示需求数量、欠料数量和工位上剩余物料的可加工时间，对工位待加工料低于设定值的机台发出预警。对预警缺料和报警缺料信息除在电脑和电子看板上显示外，还会通过手机短信发出，当班责任人必须及时响应和处理，超过规定的时限短信会自动逐级转发其上一级领导。

权限验证 人事绑定

车间不同职责员工对应不同的操作权限，此类权限下载到数据终端后，任何员工要执行调试、加工、检验、维修等过程，均需刷卡验证，无权限的人员就不能执行相应的操作，防止无证操作引起的安全事故和数据失真。有权限的操作人员其身份信息就与接下来的工作结果绑定，发送到系统服务器，进入数据库，实现人与事的绑定，以便准确统计每位员工的工作成果（的工作时间、工作量和工作质量），避免了原来手工统计所带来的数据失真、延迟等弊端，简化车间繁重的薪酬核算工作量。

人员分布 实时呈现

通过部署于生产现场各个点上的数据终端采集的人员信息，包括了位置、身份、到岗时间、开工时间等信息被系统自动标注到工厂的场地平面图上，可通过电脑、电子显示屏等媒介输出显示，以便相关管理人员观察查询人员分布、缺勤情况和工作状态。

绩效客观 激励公平

通过数据终端采集的人员与事务绑定的原始数据，经过软件的分类汇总计算得出的绩效真实客观，通过对同时间段不同地点、岗位人员绩效的排序比对，可以发现绩效低的员工的技能培训需求，也为工厂实施公平有效的激励提供了客观详尽的数据支持。

工艺参数 实时监控

本系统中，工艺规范随生产指令一同由系统直接发送至生产设备，安装在设备上的数据终端通过串口 RS232/RS485 或网口 TCP/IP 与数字化装备控制系统相连，数据终端按设定的时间间隔访问设备的实际工艺参数，提取加工过程中的实际工艺参数与工艺要求进行比较，以监控生产过程是否在受控的条件下进行，偏离即产生报警或提示，以管理人为因素导致的工艺参数调整和机器因素导致的过程漂移。全程自动监视完全代替传统管理方法中的一部分过程审核工作和工艺纪律检查。

知识积累 工艺改善

产品质量由三个阶段的质量决定，产品设计、工艺设计和生产制造过程，其中稳健工艺设计/改善的传统做法是实验研究（DOE），需要做大量的实验，收集庞大的数据进行分析，耗时耗财，一般企业很难做到。平时生产中虽有大量的工艺数据，但都存在于设备上，由于采集和处理的困难，白白浪费掉了。有了工厂物联网，通过物联网采集设备中平时生产的工艺数据，进行对比分析，再对空缺数据进行补充实验，摸清工艺与质量的关系，“变废为宝”为自身产品的生产提供准确及时的数据支持，是一种投入产出比极高的技术手段。

加工节拍 实时采集

节拍采集主要有两种方法，一是利用瑞申科技自主研发的数据终端可实现绝大多数设备加工节拍的采集；二是瑞申科技通过多年的技术积累，已实现了与主流国内外设备控制系统厂商（国外：西门子、FANUC 和三菱，国内：凯恩帝、广数和华中）的数据集成，可以精准采集诸如：等待时间、上料时间、加工时间和下料时间构成的加工节拍，并通过工厂物联网实时上传至服务器。

节拍分析 精益制造

加工节拍分析是提高生产效率的第二类重要数据（第一类是设备监控的时间效率数据），节拍分析的结果用图表进行展现，通过对节拍趋势、节拍分布、工序间节拍的分析，可以计算出加工速度损失分析、生产线平衡损失分析结果，使工厂进行精益改善提高生产效率，同时节拍分析也是工厂开展制定标准工时、合理工价、作业标准化和自动化的重要输入。

↑                         节拍正态分布图

生产节拍，除了停机外，如果没有其它生产异常原因的出现，其分布服从正态分布规律，剔除《节拍走势图》中处于判停线以上的数据，做成概率分布图，将服从正态分布。如果绘成的概率分布图不服从正态分布（如多波峰的现象），说明数据不是从一个受控的过程取得的。需要重新取数绘图。通过节拍正态分布图可以计算出加工的标准节拍。

标准节拍在生产中主要有三项用途：

产能的依据，产能数据如果不准，将使生产计划严重偏离实际；

计件工价的基础，不准会引起工人挑活干，导致工价核定低的产品没人干，引起装配积压和订单交付延误，还会有失公平，导致工人流失；l

是生产线设备匹配的基础，以实现工序平衡，减少工序间等待的浪费。

通过对生产线上不同工序的设备进行节拍测定，可以求得线平衡率以及平衡损失，通过实际的监测结果与设计平衡率进行比较，可以求得速度损失。

全程监督 保证质量

当过程发生变化（人、机、料、法、环、测），系统自动计时，在数据终端和电子看板上提醒首检，检验员刷卡后输入检验结果，逾期（可设定时间）未输入则锁机并发出报警，直至有资格的人员输入检验结果后才能解锁，继续进行加工。巡检的机制则是从检验结果输入的那一刻开始计时，到达设定时间间隔如果没有检验结果的输入则锁机和报警。检验结果可以是自动机检、人工检输入合格/不合格、也可以是输入每个检验项目的具体检验数值。

在线统计 质量报警

如果是对特殊特性的 SPC 控制，则会在数据终端上实时产生控制图表，突出过程偏离信号，提示采取措施对过程纠偏，检验表格随加工指令一通下发到数据终端。对于操作工 100%检验的工序（如注塑），发现不良品后在与数据终端相连的按钮上按一下，系统会自动统计不良率，当不良率超出设定值后，系统会自动报警，防止不良率超标之后导致的产出不足，影响订单的交付。对于通过转序检验，在电脑上录入检验结果的情况，系统会自动累积前工序不良率，当发现产出将会低于任务数时发出报警提醒。

高耗设备 定位监测

随着节能减排的形势越来越严峻，执法越来越严厉，在我国政府的政策导向和节能鼓励下，很多制造企业引进了先进的节能减排生产设备，此类技术节能实现了单位产出能耗的一次降低。在很多情况下，设备的加工工艺不能随设备的加工负荷而自动调整，如热处理、表面处理、成型加工、大量的机加工设备运行等，还是存在大量的空耗或大马拉小车现象，这主要是由工厂的计划调度和生产工人的操作有关，工业物联网对物料流经高耗能设备的流动速度、操作者和对应的能耗进行测定记录和分析，通过优化调度和规范作业实现行为节能，避免物流安排不合理和加工装料不规范导致的单位产出能耗虚高，在制造管理上实现能耗的二次降低，并为财务提供精准的成本数据，实现精细核算。

产出能耗 规律分析

根据客户使用经验，对于功率超过 10KW 的设备实施监视就能产生一定的经济效益，功率越大，经济效益越高。通过在高耗能设备上加装互感器和电能表，并与数据终端相连，采集机台、产品、人员、流经速度和电能耗数据，并实时上传至服务器，利用能耗监控软件就能分析出单位产出能耗及规律。

规范作业 优化物流

此类规律给制造工厂能耗管理提供了客观的参考依据，对操作工人来说，可以将车间电能耗的结算（小集体）细化到个人，以规范工人作业，在加工时程内防止多放、少放或断料发生；对工厂可以优化计划和调度，在总体上科学安排物料流动，包括集中或分散物流、错峰生产、设备改造等

有些产品的生产车间或仓库需要在一定的环境条件（温度、湿度、清洁度等）下生产或储存，才能保证产品质量，如半导体、IC、精密器件的装配车间、表面质量要求高的表面处理车间等。工厂中投入大、智能化程度高的车间和库房在厂房建造的时候就会使环境保持设施（如除湿机、空调、空气过滤系统等）与生产/储存要求联动，自动感知环境变化，并驱动设备运行/停止，以保持生产环境达到规定的要求。但我国大多数的制造车间和仓库并没有实现环境监测和环境保持设备的联动，需要通过安装在生产现场的温度计、湿度计和尘粒测定仪器人工检查，根据测量结果决定设备的运行与否，经常会由于检查疏忽导致的环境超标，进而影响到产品质量。工厂物联网能将环境监测设备与环境保持设备连接起来，实现连续监测，自动启停环境保持设备，实现车间和仓库对环境的智能化管理。

工业物联网的客户价值

应用工业物联网 开创智慧制造新局面

· 通过机台终端查看当天所有电子工单和优先顺序；

· 选择工单，查看工作指令；

· 刷卡进入操作，作业结果被自动记录和传送；

· 在线报告工作状态和异常，及时获取支持；

· 在线校准作业结果数据；

· 提前进行下一作业准备。

操作工

· 智能排程，自动提醒；

· 派工单自动下发，无人值守；

· 生产进度、工序平衡、设备状态图表化可视；

· 在线拖拉调度，方便插单调整，命令直达底层；

· 系统跟踪指令执行，可直接通过电脑调度强制执行；

· 在线核销工单，网络回收指令。

计划员

· 通过多种媒介（电脑、电子看板、手机）共享生产指令的优先顺序、

场所和要求；

· 系统以分钟级的频率向支持职能部门提供要做什么，以及如何做的详细计划；

· 生产支持人员按车间作业计划事先开展作业准备以与生产同步；

· 实时报警系统将会识别发生在车间的问题情形，以支持职能人员快速响应。

· 客户服务人员非但能查到订单完成情况，还能查到订单已经执行到哪里了；

· 监视订单以及修改信息的落实情况和执行状态；

· 可查询生产负荷饱和程度及可增订单量。

·系统提供工厂内各类资源的实际利用率（设备、人员、能耗、原辅材料）；

· 产能损失的具体分布和数值；

· 图表展示工厂和集团级KPI的历史、目标、实绩和趋势；

· 以事实数据作为决策的依据；

· 识别和跟踪绩效改进区域。

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