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宏大纺机:智能化运维赋能传统企业转型

2019-01-16e-works整理

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本文为“2018年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2018年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    青岛宏大纺织机械有限责任公司(以下简称,青岛宏大)隶属于大型央企中国恒天集团经纬纺织机械股份公司,主要研发制造纺织机械装备,是中国纺织机械行业的大型骨干标杆企业,是国家纺织纺纱机械成套设备——自动络筒机、清梳联合机和梳棉机最大的生产基地。企业三大主导产品梳棉机、开清梳联合机、自动络筒机市场占有率均处于国内领先地位。产品除满足国内市场外,还远销亚、非、欧、美等三十多个国家和地区。

    青岛宏大是国家级企业技术中心、高新技术企业、国家创新型试点企业、全国企事业单位知识产权试点单位,获得中国纺织机械器材工业协会认定的“梳棉机产品研发中心”和“自动络筒机产品研发中心”;梳棉机、清梳联合机产品获山东名牌产品称号;自动络筒机、梳棉机等多个新产品荣获国家重点新产品、中国纺织工业协会科技进步一等奖、青岛市科技进步一等奖、桑麻奖等荣誉。

青岛宏大纺织机械有限责任公司

图1 青岛宏大纺织机械有限责任公司

二、企业两化融合暨智能制造应用总体现状

    企业现应用ERP、CRM、SRM、WMS、CAPP、BI、OA、远程运维管理系统、PLM等。其中,远程运维管理系统具备了实时采集设备运行数据,报警信息;远程下载程序及软件升级、下传工艺参数;效率、故障、预警分析;设备随机资料查询、故障处理库、培训;设备档案管理;实时查看保养维护计划、故障预警引导;各类数据实时、历史记录按需要分类统计等功能,实现了宏大纺织的智能化运维。

三、参评两化融合暨智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    纺织行业属于典型的劳动密集型产业,随着时代的发展,行业出现众多问题和新的发展需求。如用工成本激增,招工越来越难;人员流动大,经验积累变的很难;纺织企业对成本、质量、用工、能效等关注越来越高;纺织产业向东南亚、非洲等区域转移,造成国内主机厂的运维成本不断增加。

    随着公司的不断发展,产品的数量和工艺水平不断升级,传统的人工现场设备维护越来越难,维护成本不断增加,而用户对设备的维护要求也不断提升,因此公司对设备的售后运维管理需求尤为迫切;随着互联网的发展,公司希望能够通过互联网对所售出的产品进行远程诊断和维护,这样可以减少工程师到现场的时间和费用,不仅节约了大量的人力和物力的成本,同时也能为客户提供更为快捷的服务,减少客户的损失;同时,通过公司的专家来进行系统诊断,服务效率和质量大大提高。对于故障,可以通过一些预警或者预案处理,避免故障发生后的损失。同时,在进行设备远程运营维护的过程中收集大量设备运转参数,为公司的后续产品改进设计提供更多分析数据。此平台的建立还有助于大大提升公司的服务能力和企业形象。本平台具有可移植性和兼容性,可在纺织机械行业推广,带动中国纺织企业智能化运维,为实现中国纺织强国做出贡献。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    ●总体目标

    本项目总体建设目标:实现本地端数据采集、在数据基础上建立分析模型实现故障诊断、效率诊断、设备远程运维、设备档案、保养维护计划、故障预警引导、智能化数据分析,提高设备运转效率、提高设备智能化水平、并利用大数据进行行业分析。

    ●项目开发实施情况

    本项目通过对国内外用户需求及关键技术的分析研究,形成具有自主知识产权的青岛宏大远程运维系统。主要实施步骤为:充分调研用户需求、可用的现有技术、远程运维的发展趋向,在调研的基础上考虑先进性、可行性、继承性,形成技术方案,并集中优秀的设计、信息、工艺、售后、质量人员确定需求方案,按方案尽快实施UI设计及软件设计。软件设计完成后,检验设计和工艺的正确性,为用户试验做好技术准备。最后,远程运维系统在用户上线试验,检验设计和工艺的正确性,为批量推广做好技术准备。

    3.实施目标

    ●用户端主要实现功能包括:登录页面、客户端首页、设备信息、设备维护、故障信息、健康报告、备件管理、报表中心、知识库、远程运维、客户中心。

    ●青岛宏大本地端主要实现的功能包括:设备管理、设备维护、故障信息、故障处理、健康报告、备件管理、知识库、客户管理、组织权限、操作监控、参数设置、报表管理、远程运维、用户中心。

    ●微信公众号“青岛宏大远程运维系统”实现了微信授权、微信角色权限、设备数据、故障数据、维护保养、维护工单等。

    ●通过数据大屏,滚动展示设备在世界各地的位置分布、销售情况、故障信息、售后人员分布、备件需求信息等。

    4.项目主要技术难点与创新点

    1)主要技术及难点

    青岛宏大远程运维云平台系统体系架构包括数据库服务器、物联网采集服务器、大数据框架服务器、Flink流式数据处理服务器、PC和微信客户端以及大屏客户端。

    数据库采用关系型数据库和非关系型数据库两大类。关系型数据库采用开源的mysql数据库存储实体关系和指标内容,非关系型数据库采用influxDB、mongoDB、Hbase等分布式数据库存储海量非结构化数据。系统至少能够满足300个并发用户同时在线开展业务。系统的体系结构如图2。

青岛宏大远程运维云平台系统体系架构

图2 青岛宏大远程运维云平台系统体系架构

    本项目主要技术难度在于建立物联网采集平台和大数据分析平台,从系统架构的设计到不同技术的完美融合,实现对运维数据、实时数据、历史数据等复杂的海量数据快速、高效、可靠的处理,每一步都体现出系统的技术难度与亮点。

    物联网采集系统采用docker应用容器技术,事先搭建好docker镜像,通过shell脚本,一键式事先对包含Nginx、influxDB、redis等环境的docker镜像的加载、部署和运行,快速方便的部署物联网采集系统。对大数据平台的部署难点主要体现在CDH大数据生产环境和Flink大数据流式处理框架的部署,过程繁琐而复杂,通过采用shell脚本的形式,尽可能的简化了部署过程。

    系统部署完成后,面对不同的客户可能会有海量的数据采集节点,每个节点支持30万条数据的采集和处理,面对海量数据的输入,如何快速的响应、处理并展示,是一个技术难点。

    同时,随着时间的推移,历史数据量随之剧增,如何快速有效的处理海量的历史数据,发掘出有价值的数据也会成为一个技术难点。为了解决这些问题,采用了大数据处理技术,使用Hadoop大数据离线处理框架对海量的历史数据进行处理,通过HBASE、HIVE接口的形式快速提供历史数据查询等功能。使用Flink流式大数据处理框架进行海量的实时数据的分析,分析粒度达到毫秒级,能够满足当前系统的数据处理要求。

    2)主要创新点

    ●故障预防及处理,远程运维四部曲

故障预防及处理,远程运维四部曲

图3 故障预防及处理,远程运维四部曲

    ●主动式预警:以梳棉机锡林电流监测为例:同一品种,相同工艺情况下,锡林电流与本机台长时间监测的大数据数值比对;或同一生产线上,多几台数据之间的比对;从而预测锡林的运行情况:锡林墙板塞花情况、轴承磨损程度、皮带松紧变化等。

主动式预警

图4 主动式预警

    ●故障敏捷处理:通过物联网,对设备故障信息进行实时收集与主动监控;通过数据分析,提供故障可能原因,更加准确快速解决故障;发生故障后,会第一时间PC端、微信通知客户,发送解决方案,对问题进行处理。故障处理过程实时可查。

故障敏捷处理

图5 故障敏捷处理

    ●远程诊断、程序下载升级。对于复杂故障,现场人员无法解决,可通过远程视频进行视频诊断、程序升级,专家诊断。

远程诊断

图6 远程诊断

    ●设备档案:设备的全生命周期管理。从设备诞生开始,其关键硬件、软件信息,到用户安装使用过程中,保养维护计划,关键器件寿命及更换情况,以及为用户所做的全部维护、服务人员出差报告等,全部记录在案,提升设备和备件管理水平。

设备档案

图7 设备档案

    ●备件管理。提醒后台维护的设备备件生命周期,通过进度条形象展示设备备件生命周期设备备件生命周期完结临期、逾期提醒,展示及微信消息推送,提供客户备件的意向订单需求提报。

    ●建立设备知识图谱,形成技术经验的积累。客户通过知识库可以按照类别查看设备相关公开简图、说明书等材料。客户自行发起,或可针对知识库相关材料提出问题,且可设置问题公开及私密属性。将积累的经验以知识库方式进行分享。建立相应的算法模型、故障索引以及设备资料知识库,所有技术资料永久存储,无限积累技术经验。积累运维经验以知识库方式进行分享各种棉纺行业数据报告,提供更专业内容,专家咨询系统,形成双方技术团队互动平台,以大数据和人工智能为依据,能够为设备的诊断提供智能支持。

    ●专业技术培训,全面规范员工操作。设备所有安装维护、故障处理等的视频讲解;打破传统的培训模式,降低了企业的运营成本,培训时不受时间、地点等因素的影响,给员工培训工作带来便捷。

    ●设备维护。通过定制表格导入维护计划,通过日历形式展示维护计划,标识每天需维护及未维护逾期的维护项目。客户可在计划维护项目外,可自定义添加维护项目,右边栏会针对工序对维护项目进行总览分类展示。

    ●设备健康诊断。健康体检诊断功能。围绕客户最为关注的“效率、产量、质量、能耗”4个方面,根据各项参数指标进行对比,为客户进行诊断,让客户清晰自身的的优势和差距。

    ●数据分析。根据设备产能历史数据并结合设备产能算法模型,实现设备基本产能分析,现,并根据设备故障历史数据结合设备管理算法模型,得出设备产能分析报告,并提供图形化和表单化的展现方式。

    ●直观易用,化繁为简,注重场景。系统关键数据一目了然,再也无需频繁操作;大量数据图形化展示,直接呈现分析结果;以设备运维为核心,实现设备的监控、报告、分析、预测、预防的全方位服务;低成本、高质量地解决企业的运维需求。

    ●灵活组态,功能自选,支持客户定制专属系统。与e系统相辅相成,既可作为e系统的功能模块,也可独立部署运行;系统分为不同的版本,满足客户不同需求,支持定制,构建客户专属系统;适用于新建工厂,加快投产,也适用于老设备改造,全面提升效率。

四、效益分析

    远程运维管理系统产生的直接经济效益如下:

    (1)降低服务成本:青岛宏大售后人员100余人,每年每名售后服务人员去客户现场出差大约10个月左右,推广实施将使售后人员出差率降低30%左右,节省服务人员及差旅成本。

    (2)增强设备市场营销竞争力:通过智能运维大数据平台,缩小自动络筒机、清梳联产品技术与国外先进企业的差距。优化后的络筒机、清梳联投入市场,可为国家节省大量外汇,并可部分出口创汇。该项目平台的搭建,将大大增强了青岛宏大设备的市场竞争力。

    (3)提供增值服务:通过行业大数据采集、设备远程运维、大数据分析等核心功能,深挖数据财富,增加产品卖点,利用互联网服务的思维,通过搭建行业资讯服务平台,为纺织行业客户提供如行业分析报告、行业大数据分析报告等增值服务。

    间接经济效益如下:

    (1)助力设备研发:该项目的研究与实施,可以极大推进青岛宏大纺织机械技术的进步,真正缩短国产机械装备技术与国外先进企业的差距。在整个纺织工序中提高产品质量,降低工人劳动强度。为解决传统企业产品创新越来越难的瓶颈问题,依靠大数据技术,通过收集设备产品海量运行数据,为制造企业的后续产品改进设计提供更多分析数据。对行业全球最新科研资讯、专家论文进行实时监测和分析,为产品创新提供强大的技术支撑。

    (2)提升运营效率:通过平台及时进行设备预警、故障通知、处理指导,对用户服务更加快捷,减少用户的故障停机时间,降低服务成本。对设备的关键件和关键器材维护和使用寿命进行远程管理,降低设备的故障率,避免因设备问题造成的纱线质量波动,减少用户损失。保证用户的纺织设备与青岛宏大产品优化升级的步伐始终保持同步,提升用户的运行效益。生产计划管理、工艺管理、设备管理、能耗管理等方面更加精细化,大大降低纺纱厂的运营成本。

    (3)引领行业标准:公司通过建设智能运维大数据平台,提炼总结行业标准,引领棉纺厂进行管理和生产创新,提升企业制造能力,完善企业管理水平,优化售后服务能力,加快实现企业战略目标,助力企业向智能制造+服务转型升级,树立行业口碑和标杆典范。

    (4)多语言支持能力:中文版已经建立完成,英文版物联网采集体验版完成。在中英文版基础上,以后将构建越文、俄文等多语种产品服务软件,增强产品易用性,提升国内外用户好感度,快速提升企业的全球化市场竞争能力、售后服务能力。

    (5)通过国家一带一路,全球化布局:智能运维大数据平台助力提升企业形象,提高产品竞争力,进一步扩大国产纺织设备在国际上的话语权和市场份额,青岛宏大在乌兹别克斯坦进行智能运维大数据平台系统搭建,积极响应国家一带一路政策,尤其能够带动产品布局较为密集的一带一路沿线国家的经济发展,为国家赢得经济利益和政治声誉。孟加拉MATIN公司已经签订采购实施合同,巴基斯坦、印度等多家客户到我公司现场对项目参观考察,给予高度评价。

责任编辑:程玥
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