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Apr 26,2018

基于数据互联的产业机器人智能效劳体系

北京航天智造科技发展有限公司(以下简称天智公司)隶属于中国航天科工集团公司,是一家以“互联网+智能制造”为中心业务的专业化公司,是庞大产物智能制造手艺国家重点实验室和北京市庞大产物制造工程研究中心的构成单元。
佛山智能设备手艺研究院作为产业机器人智能效劳体系协作单元,该研究院是由佛山市科技局主管的现代化科研机构,取南海区政府共建,并联合上市公司武汉华中数控股份有限公司配合管理。

一、  项目概略
1.   项目配景
广东省佛山市建立“中国(广东)机器人集成立异中央”,以中国工程院周济院长“一点一面一区一网一系”的理念为主旨,鞭策产业互联网家当的跨界协作、开放立异和规模化生长,实现智能设备家当“云+端”的先辈形式,鞭策产业互联网+智能设备家当的效劳。经由过程大数据衍生效劳等新业态、新模式的立异,培养制造业合作新上风,加速鞭策先辈制造业转型晋级。
产业机器人智能效劳体系以北京航天智造科技发展有限公司为建设单位,以佛山华数机器人有限公司为前期试点单元,经由过程装备数据采集、监测取剖析,提拔预防性诊断程度,竖立保护调养尺度,构建产业机器人智能服务体系架构。
2.   项目简介
依托航天科工INDICS平台,周全鞭策产业机器人行业以数据为根蒂根基的智能化效劳,将运用商产线+产业机器人手艺+INDICS平台智能效劳联合,从机器人运用产线现场数据采集和产业机器人手艺及运用研讨剖析到基于INDICS平台的产业机器人数据运用,实现数据采集、数据剖析处置惩罚、状况监测、多维剖析、康健评价、毛病展望和保障决议计划等多维度、分层次的智能化效劳。
3.   项目目的
凭据“中国(广东)机器人集成立异中央”“科技研发、结果转化、产物消费、手艺运用、行业配套、企业减速”定位要求,构建产业机器人数据运用智能化体系,构成产业机器人家当生态圈。经由过程一个平台,一个体系,一组数据去效劳三类用户(制造商、运用商、集成服务商),发明代价新途径和新渠道。

二、  项目实行概略
1.   实行目的
l  设备管理及保护形式立异;
l  装备维修保护效力提拔;
l  装备产线运转稳固,产品质量有用包管;
l  装备保护及运转本钱低落;
l  企业产线、产能和装备运转可测可控,提拔企业效益。
2.   企业当前存在题目
l  装备非企图停机;
l  装备状况未知;
l  装备产物同质化;
l  装备维修相应缓;
l  装备运维本钱下;
l  装备有用利用率低;
l  装备消耗下。
3.   项目实现代价
凭据角色定位,详细运用代价重要表现正在以下三方面:
机器人制造商
(1) 经由过程效劳实现产物增值
运用大数据剖析、挪动互联网等手艺,主动天生产物运转取运用状况讲演,并推送至用户端,从而为用户供应在线监测、近程效劳、毛病展望取诊断、康健状况评价等增值效劳。
(2) 实现机器人产品设计优化
经由过程对机器人运转数据统计及毛病剖析,正在产品设计及消费上对装备常见故障及题目停止手艺优化。
(3) 实现机器人装备的康健管理效劳
基于产业机器人大数据和毛病模子,展望机器人及产线运转毛病,包管客户产线的运转稳固,制止果关重件破坏形成装备企图中停机。
 机器人运用商
(1) 现场设备管理
经由过程数据采集,监测工场/车间机器人的运转状况,及时把握装备开机率、运转率、利用率、故障率和OEE的统计信息,以便越发公道对机器人装备停止消费设置,进步其利用率,从而进步产能和资产回报率。
(2) 运用商产品质量稳固
监测机器人产线中影响运用商产品质量的要害参数,比方,反复定位精度、走线精度等;剖析机器人运转参数毛病取运用商产品质量之间的相关性,包管产物消费质量的稳固。
(3) 展望性保护
起首,采集装备及时运转参数取康健数据比对剖析;其次,对机器人毛病研讨竖立响应毛病模子。经由过程以上两种体式格局,展望机器人能够泛起的毛病,削减非企图停机,提拔装备的利用率,低落经济损失。
集成服务商
(1) 经由过程设备运用的大数据处理剖析、数据发掘和数据可视化展现,研讨产业机器人的运用立异。
(2) 建立产业机器人运用需求,构建新的机器人运用场景。
(3) 构建机器人运用数据处理模子,提出行业大数据的解决方案,并停止工程实行考证。
4.   项目总体方案
项目整体架构

图1  整体架构
(1) 门户层
经由过程同一认证受权供应业务效劳同一注册、同一登录入口。
(2) 应用服务层
应用服务层重要包孕装备监控取剖析、装备资产管理、展望性保护、备品备件库等功用,经由过程装备数据采集取建模,对装备的潜伏毛病提早预警,提拔装备的整体效能。
(3) INDICS平台效劳层
该层重要为各业务运用体系的构建和运转供应手艺支持,并为各应用服务供应盘算、数据等资本的调理、管理及监控效劳。
(4) 装备感知层
该层重要是现场的产业机器人体系及响应附加传感器、智能网关等装备。
5.   网络互联架构

图2 网络布置图
产业机器人数据源重要有两种:中控体系和数据采集传感器,两种体式格局采集的数据通过产业现场总线和谈,完成底层数据背上层网络传输历程中的和谈剖析和上层网络背底层装备传输数据历程中的数据和谈封装。
SMART IOT 产业互联网网关是一款衔接航天云网INDICS平台和产业装备的网关,为产业装备衔接及INDICS云平台效劳的运用供应行业定制设置。支撑的现场总线和谈包孕Modbus、Profinet、Ethernet、OPC等。
数据传输层支撑HTTPS、MQTT、AMQP等多种传输和谈,个中HTTPS经由过程SSL加密体式格局为云平台供应数据平安保障;MQTT、AMQT为分布式新闻和谈,可以或许知足大数据开辟,可靠性传输和分发需求。
6.   数据架构和运用
数据运用重要是供应数据洗濯/交流、数据存储/盘算、数据剖析/发掘功用,个中数据洗濯/交流接纳ETL、Sqoop、Flume等东西对数据停止交流和洗濯处置惩罚,数据存储支撑止式构造化数据库,HBase列式数据库、分布式HDFS文件存储等体式格局,数据剖析包孕分布式Mapreduce盘算,内存Spark盘算和流式Strom盘算等体式格局。数据效劳层运用决议计划经由过程分类、聚类、联系关系、推荐算法盘算效果停止决议计划剖析,可以或许为运用供应客观、正确、及时的决议计划剖析根据,其架构以下:

图3  数据架构
7.   项目运用结果
(1)用户管理
用户管理包孕装备制造商和装备运用商管理。装备运用商版(体系)中,能够保护其具有业务的装备制造商信息,同时,该装备制造商正在其体系中能够检察到对应的装备运用商信息。现在竖立运用商和制造商之间的联系关系信息同享干系。

装备台数 制造商E 制造商F 制造商G 合计
运用商A 1 1 1 3
运用商B - 2 - 2
运用商C - 2 - 2
合计 1 5 1 7
图4 【运用商&制造商】管理干系及装备数目对应表

图5 运用商列表

图6 制造商列表
(2)装备运转工况监测
装备及时数据接纳方花样设想理念,轻易企业用户快速定位目的装备的运转采集点数据,简朴易懂,类比剖析感较强。同时,借供应装备的历史数据查询(1个月内的数据),为前期装备健康状况的剖析供应需要的数据保障。
 
图7 展望性保护

图8 数据云监测
(3)装备要害参数非常监测
采集装备参数数据,为采集点设定科学阈值(一般运转范围内的最大值取最小值),并取及时数据比对剖析,盘算风险毛病发作概率,展望将来毛病机率,削减非企图停机。

图9 要害参数监测
(4)设备利用效能监控
Ÿ   接入云平台后,停机率大幅度低落;
Ÿ   装备保护展望有用削减装备停机保护工夫;
Ÿ   多维度对照产业机器人康健状况,天生维修决议计划发起;
Ÿ   经由过程运转数据取质量数据的联系关系剖析,更有用的检测和剖析产物的一致性,保障产物消费良率;
Ÿ   装备综合运用的OEE目标明显提拔。

图10 设备利用效能监控
(5)维修保护管理
经由过程采集和积聚装备数据,并竖立模子,对装备停止有针对性天保护,有用削减30-40%装备保护工夫,装备的利用率提拔约18% 。

图11 维修保护管理
(6)运用商产线运转监控
工场/车间采集和监测装备工况、毛病和义务信息,进步装备平安运转率,为展望性故障诊断供应数据支撑,制止非企图停机带来的人力、财力的虚耗。

图12 产线运转监控
三维模子展现经由过程INDICS数据平台获得装备及时运转参数,取工场机器人同步联动,实现机器人远程管理。

图13 三维模子展现
(7)制造商产业机器人运转监控中央
现在共接入38家企业,78条产线的机器人,实现了机器人的智能管理,能够及时监测机器人运转工况、实时发明事情非常,实时保护调养,削减非企图停机。并经由过程积聚毛病数据优化机器人设想。

图14 装备运转监控大屏
8.   平安及可靠性
(1)系统安全
产业机器人智能效劳体系基于航天科工INDICS平台。INDICS平台整体手艺架构具有较强的安全措施和平安防备才能。个中,运用层接纳OAUTH2.0停止认证,应用RBAC模子停止权限珍爱,供应平安审计等系统安全保障和网络情况步伐,体系可凭据需求设定平安品级。
(2)数据平安
数据平安重要从数据平安断绝、接见掌握、加密传输、平安存储、盈余信息珍爱等几个方面展开建立,为机器人数据运用平台用户供应端对端的信息平安取隐私珍爱。
(3)中心效劳平安建立
中心平安效劳重要包孕:同一身份认证、平安审计效劳、安全策略效劳、同一受权管理,以实现机器人数据运用平台的跨域资源共享。

 
三、  下一步推动企图
1.   产物功用
毛病树剖析模子及机器人康健度评价模子借需求不断完善,需求联合人工智能、深度进修等新技术络续展开研究工作。
2.   接入尺度
现在正在机器人接入尺度方面,同一的产业机器人数据接入尺度亟待公布。
3.   平安机制
机器人装备能够实现近程监测,正在近程操控的平安机制竖立方面借需求探究研讨。

 
四、  项目立异点和实行结果
1.   立异点
(一)  三维模子可视化
借助虚拟现实手艺,将实在机器人事情时的角度数据及时天采集并传送到虚拟现实情况中,应用角度数据驱动机器人模子,使之取机器人同步活动,并将各枢纽的角度数据正在显示屏上显现出来,到达真假映射的目标。
(二)  产业机器人的康健管理
基于装备历史数据和装备毛病树研讨,经由过程剖析装备及时数据,展望装备可能发生的毛病状况。
2.   实行结果
(1) 经由过程机器人数据运用平台体系的运用,OEE有用提拔约20%;
(2) 经由过程平台停止装备保护展望,削减30-40%装备保护工夫;
(3) 展望机能退化趋向、提早发明毛病安全隐患,毛病变乱率下落约25%;
(4) 经由过程大数据剖析模子,更有用的检测和剖析产物的一致性,增进产物优化设想。
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