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工業物聯網案例
項目實景
工業物聯網（M2M遠程設備管理平臺）定義
M2M設備遠程管理系統（工業物聯網）改變了工廠中人與自然界的交互方式，實現人與人、人與物、物與物之間的互聯，把虛擬的信息世界與現實的物理世界鏈接起來，融為一體，擴展了現有網絡的功能和管理層認識和改造工廠的能力。是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮，是一個全新的技術領域。
平臺重點解決以下問題：
1、降低產品廢品率 提高生產效率 提升設備嫁動率（綜合使用效率）
實時監控設備狀態和參數，即時發現問題，實現設備運轉的透明化管理。擁有完整的設備歷史數據，可追溯分析故障。 還可以在系統中根據關聯的人員和設備，分析產品質量問題產生的環節和原因。
系統可以通過分析圖表，發現設備運行效率損失主要表現在：設備故障、設備調試、上下班交接、待料等環節，為生產決策提供科學依據。
2、優化工藝過程
通過實時監控生產設備的運轉情況，不斷優化工藝過程，從而提高產品質量，提高生產效率。
3、降低企業運營成本
跨地域，跨廠區遠程監控管理，降低了設備巡檢巡視維護成本，降低廢品率節約原材料成本。公司管理人員精確掌握設備資產利用率，節約設備投資成本。
4、生產流程管理信息化
代替管理人員分發生產任務
代替管理人員收集生產過程數據
代替管理人員整理和分析數據
代替管理人員監督
主動服務，提前預見和及時響應操作工需求
工業物聯網三層架構
工業物聯網平臺介紹
平臺分為前端智能設備、網絡層、中心管理平臺、移動終端應用（IPAD或智能手機）四大部分。
1) 前端智能設備：
A、PLC數據采集+人機智能平板+工卡識別器+掃描識別設備，配置根據實際需求選擇。
B、一體式設備遠程智能管理終端（帶本地數據緩存）。本方案基于現場實際情況，采用A方案。
2) 網絡層：在生產車間布置工業以太網交換機，用局域網連接分散在車間各處的注塑機設備，交換機自帶無線路由功能，為機臺的智能平板提供穩定的WIFI無線網絡。網絡無法到達的設備，可以采用3G工業路由來實現覆蓋。
3) 中心端管理平臺：新建或利用企業原有網絡系統搭建中心軟件運行平臺，平臺軟件采用B/S構架，WEB服務器模式，為所有授權接入者（包括移動終端）提供即時監控。
4) 移動終端應用：配置移動設備管理軟件，基于智能手機平臺開發，可以安全運行于各類移動智能終端。進行實時數據查詢、告警信息接受、生產信息互動等。（例如，車間一臺設備故障停機了，系統能自動偵測到，要求操作工報告停機代碼，操作工選定故障代碼后，當班的設備修理工在 3 秒鐘內即能收到具體機臺故障的信息，快速到機臺處的數據終端上刷卡響應，如果在規定的時間內（如 10 分鐘）未刷卡響應，系統會自動轉發此信息給廠長，廠長在規定的時間（如 1 小時）未響應，系統會自動轉發此信息給總經理）
工業物聯網八大功能
智能排程 自動派工
自制件生產任務從 ERP 的主生產計劃或 EXCEL 表中導入后，根據需求和開始日期模擬完工日期，或根據完工日期驗證是否有足夠能力供給，并預警超出能力的需求。智能排程系統將主生產計劃分解到每道工序，自動分析適用設備的負荷、狀態、預期進度、瓶頸工序等，將生產指令自動派工到推薦設備上。
監控進度 在線調度
根據預先設置的閾值，調度系統對設備狀態異常、負荷超載、合格率、進度提前或滯后進行預警，計劃員根據預警提示對現場情況及時調度，保證生產計劃按時完成。計劃員可按任務檢查各工序生產的進展、異常預警情況并實施調度，對違反工藝規定、違反生產指令的情況可直接在電腦上操作鎖定車間的生產設備，以確保質量、提高訂單達成率、減少在制品，真正實現令行禁止。
標準接口 開放集成
具有開放的標準接口和 API 以便與 ERP、PDM 等系統集成，實現 ERP、PDM 中工單工藝下發，生產執行數據、資源消耗數據上傳，將 ERP 生產計劃延伸到生產設備、員工級別。
全程監視 停機報告
瑞申科技的數據終端與生產設備相連，自動偵測設備的各類運行狀態，可以圖表方式在各種顯示媒介（數據終端、電腦、電子看板、手機等）上顯示各區域的設備狀態，如關機、開機停工、開機調試、開機加工等各類狀態，點擊設備圖標，可以詳細獲悉該設備正在加工的產品及狀態持續時間，還可以列表顯示各臺設備的數字信息。
當設備發生停機時，系統會在數據終端上提示報告停機代碼（如故障 01，缺料 02，輔助工作 03 等），自動生成和跟蹤停機事件，同時設備處于被鎖定狀態，只有按規定報告之后才可以解鎖繼續生產。
逐級轉發 快速響應
當停機代碼通過物聯網絡傳送到服務器后，系統通過短信路由器發送手機短信到當班責任人手機（3 秒內可收到），相關責任人對事件須及時響應和處理，超響應或處理時限信息會自動轉發到更高一級管理人員手機上，責成相關責任人進行處理。該機制提高了事件響應速度，減少因不及時處理導致生產停工等現象的發生，保障了生產計劃和進度的按時完成，提高設備利用率和計劃達成率。
分類統計 責任明確
有了實時采集的數據支持，通過對各時段停機事件的匯總，對產能損失大小按責任進行分類排列統計，并以直觀圖表方式展示，使生產決策人員能夠分清改進的輕重緩急，有的放矢。
歷史回溯 趨勢觀察
系統實時顯示設備狀態開、停、加工、待機狀態，對設備 24 小時狀態時序顯示，設備利用狀況一目了然。同時系統數據庫將設備停機、開機等狀態自動存儲并進行運算，通過瑞申報表平臺自動進行顯現設備效率分析數據和趨勢，提供給生產決策人員，有針對性地進行改進，從而提高了設備利用率，提高了機臺產出降低了制造成本。
按需配送 綁定用途
車間物控人員根據機臺作業計劃和進度按需配送物料，轉入機臺的物料通過安裝在機臺上的數據終端掃描讀入，并與生產指令核對，發現物料不符會提示料錯，相符會接受數據，同時將物料屬性和來源與生產指令綁定，以便后續跟蹤物料和精細核算產品的物料成本。
轉序便利 追溯容易
帶有工序條碼信息的流程卡連結著在制品的流轉，工序間的轉入/轉出通過流程卡在數據終端上的掃描，將物料和流經的工位信息結合起來，可輕易實現物料跟蹤和產品質量的追溯分析。
在線預警 精細核算
通過數據終端對設備運行的監控，物料消耗進程被實時核減，并在電腦和電子看板上得到實時顯示需求數量、欠料數量和工位上剩余物料的可加工時間，對工位待加工料低于設定值的機臺發出預警。對預警缺料和報警缺料信息除在電腦和電子看板上顯示外，還會通過手機短信發出，當班責任人必須及時響應和處理，超過規定的時限短信會自動逐級轉發其上一級領導。
權限驗證 人事綁定
車間不同職責員工對應不同的操作權限，此類權限下載到數據終端后，任何員工要執行調試、加工、檢驗、維修等過程，均需刷卡驗證，無權限的人員就不能執行相應的操作，防止無證操作引起的安全事故和數據失真。有權限的操作人員其身份信息就與接下來的工作結果綁定，發送到系統服務器，進入數據庫，實現人與事的綁定，以便準確統計每位員工的工作成果（的工作時間、工作量和工作質量），避免了原來手工統計所帶來的數據失真、延遲等弊端，簡化車間繁重的薪酬核算工作量。
人員分布 實時呈現
通過部署于生產現場各個點上的數據終端采集的人員信息，包括了位置、身份、到崗時間、開工時間等信息被系統自動標注到工廠的場地平面圖上，可通過電腦、電子顯示屏等媒介輸出顯示，以便相關管理人員觀察查詢人員分布、缺勤情況和工作狀態。
績效客觀 激勵公平
通過數據終端采集的人員與事務綁定的原始數據，經過軟件的分類匯總計算得出的績效真實客觀，通過對同時間段不同地點、崗位人員績效的排序比對，可以發現績效低的員工的技能培訓需求，也為工廠實施公平有效的激勵提供了客觀詳盡的數據支持。
工藝參數 實時監控
本系統中，工藝規范隨生產指令一同由系統直接發送至生產設備，安裝在設備上的數據終端通過串口 RS232/RS485 或網口 TCP/IP 與數字化裝備控制系統相連，數據終端按設定的時間間隔訪問設備的實際工藝參數，提取加工過程中的實際工藝參數與工藝要求進行比較，以監控生產過程是否在受控的條件下進行，偏離即產生報警或提示，以管理人為因素導致的工藝參數調整和機器因素導致的過程漂移。全程自動監視完全代替傳統管理方法中的一部分過程審核工作和工藝紀律檢查。
知識積累 工藝改善
產品質量由三個階段的質量決定，產品設計、工藝設計和生產制造過程，其中穩健工藝設計/改善的傳統做法是實驗研究（DOE），需要做大量的實驗，收集龐大的數據進行分析，耗時耗財，一般企業很難做到。平時生產中雖有大量的工藝數據，但都存在于設備上，由于采集和處理的困難，白白浪費掉了。有了工廠物聯網，通過物聯網采集設備中平時生產的工藝數據，進行對比分析，再對空缺數據進行補充實驗，摸清工藝與質量的關系，“變廢為寶”為自身產品的生產提供準確及時的數據支持，是一種投入產出比極高的技術手段。
加工節拍 實時采集
節拍采集主要有兩種方法，一是利用瑞申科技自主研發的數據終端可實現絕大多數設備加工節拍的采集；二是瑞申科技通過多年的技術積累，已實現了與主流國內外設備控制系統廠商（國外：西門子、FANUC 和三菱，國內：凱恩帝、廣數和華中）的數據集成，可以精準采集諸如：等待時間、上料時間、加工時間和下料時間構成的加工節拍，并通過工廠物聯網實時上傳至服務器。
節拍分析 精益制造
加工節拍分析是提高生產效率的第二類重要數據（第一類是設備監控的時間效率數據），節拍分析的結果用圖表進行展現，通過對節拍趨勢、節拍分布、工序間節拍的分析，可以計算出加工速度損失分析、生產線平衡損失分析結果，使工廠進行精益改善提高生產效率，同時節拍分析也是工廠開展制定標準工時、合理工價、作業標準化和自動化的重要輸入。
↑ 節拍正態分布圖
生產節拍，除了停機外，如果沒有其它生產異常原因的出現，其分布服從正態分布規律，剔除《節拍走勢圖》中處于判停線以上的數據，做成概率分布圖，將服從正態分布。如果繪成的概率分布圖不服從正態分布（如多波峰的現象），說明數據不是從一個受控的過程取得的。需要重新取數繪圖。通過節拍正態分布圖可以計算出加工的標準節拍。
標準節拍在生產中主要有三項用途：
產能的依據，產能數據如果不準，將使生產計劃嚴重偏離實際；
計件工價的基礎，不準會引起工人挑活干，導致工價核定低的產品沒人干，引起裝配積壓和訂單交付延誤，還會有失公平，導致工人流失；l
是生產線設備匹配的基礎，以實現工序平衡，減少工序間等待的浪費。
通過對生產線上不同工序的設備進行節拍測定，可以求得線平衡率以及平衡損失，通過實際的監測結果與設計平衡率進行比較，可以求得速度損失。
全程監督 保證質量
當過程發生變化（人、機、料、法、環、測），系統自動計時，在數據終端和電子看板上提醒首檢，檢驗員刷卡后輸入檢驗結果，逾期（可設定時間）未輸入則鎖機并發出報警，直至有資格的人員輸入檢驗結果后才能解鎖，繼續進行加工。巡檢的機制則是從檢驗結果輸入的那一刻開始計時，到達設定時間間隔如果沒有檢驗結果的輸入則鎖機和報警。檢驗結果可以是自動機檢、人工檢輸入合格/不合格、也可以是輸入每個檢驗項目的具體檢驗數值。
在線統計 質量報警
如果是對特殊特性的 SPC 控制，則會在數據終端上實時產生控制圖表，突出過程偏離信號，提示采取措施對過程糾偏，檢驗表格隨加工指令一通下發到數據終端。對于操作工 100%檢驗的工序（如注塑），發現不良品后在與數據終端相連的按鈕上按一下，系統會自動統計不良率，當不良率超出設定值后，系統會自動報警，防止不良率超標之后導致的產出不足，影響訂單的交付。對于通過轉序檢驗，在電腦上錄入檢驗結果的情況，系統會自動累積前工序不良率，當發現產出將會低于任務數時發出報警提醒。
高耗設備 定位監測
隨著節能減排的形勢越來越嚴峻，執法越來越嚴厲，在我國政府的政策導向和節能鼓勵下，很多制造企業引進了先進的節能減排生產設備，此類技術節能實現了單位產出能耗的一次降低。在很多情況下，設備的加工工藝不能隨設備的加工負荷而自動調整，如熱處理、表面處理、成型加工、大量的機加工設備運行等，還是存在大量的空耗或大馬拉小車現象，這主要是由工廠的計劃調度和生產工人的操作有關，工業物聯網對物料流經高耗能設備的流動速度、操作者和對應的能耗進行測定記錄和分析，通過優化調度和規范作業實現行為節能，避免物流安排不合理和加工裝料不規范導致的單位產出能耗虛高，在制造管理上實現能耗的二次降低，并為財務提供精準的成本數據，實現精細核算。
產出能耗 規律分析
根據客戶使用經驗，對于功率超過 10KW 的設備實施監視就能產生一定的經濟效益，功率越大，經濟效益越高。通過在高耗能設備上加裝互感器和電能表，并與數據終端相連，采集機臺、產品、人員、流經速度和電能耗數據，并實時上傳至服務器，利用能耗監控軟件就能分析出單位產出能耗及規律。
規范作業 優化物流
此類規律給制造工廠能耗管理提供了客觀的參考依據，對操作工人來說，可以將車間電能耗的結算（小集體）細化到個人，以規范工人作業，在加工時程內防止多放、少放或斷料發生；對工廠可以優化計劃和調度，在總體上科學安排物料流動，包括集中或分散物流、錯峰生產、設備改造等
有些產品的生產車間或倉庫需要在一定的環境條件（溫度、濕度、清潔度等）下生產或儲存，才能保證產品質量，如半導體、IC、精密器件的裝配車間、表面質量要求高的表面處理車間等。工廠中投入大、智能化程度高的車間和庫房在廠房建造的時候就會使環境保持設施（如除濕機、空調、空氣過濾系統等）與生產/儲存要求聯動，自動感知環境變化，并驅動設備運行/停止，以保持生產環境達到規定的要求。但我國大多數的制造車間和倉庫并沒有實現環境監測和環境保持設備的聯動，需要通過安裝在生產現場的溫度計、濕度計和塵粒測定儀器人工檢查，根據測量結果決定設備的運行與否，經常會由于檢查疏忽導致的環境超標，進而影響到產品質量。工廠物聯網能將環境監測設備與環境保持設備連接起來，實現連續監測，自動啟停環境保持設備，實現車間和倉庫對環境的智能化管理。
工業物聯網的客戶價值
應用工業物聯網 開創智慧制造新局面
· 通過機臺終端查看當天所有電子工單和優先順序；
· 選擇工單，查看工作指令；
· 刷卡進入操作，作業結果被自動記錄和傳送；
· 在線報告工作狀態和異常，及時獲取支持；
· 在線校準作業結果數據；
· 提前進行下一作業準備。
操作工
· 智能排程，自動提醒；
· 派工單自動下發，無人值守；
· 生產進度、工序平衡、設備狀態圖表化可視；
· 在線拖拉調度，方便插單調整，命令直達底層；
· 系統跟蹤指令執行，可直接通過電腦調度強制執行；
· 在線核銷工單，網絡回收指令。
計劃員
· 通過多種媒介（電腦、電子看板、手機）共享生產指令的優先順序、
場所和要求；
· 系統以分鐘級的頻率向支持職能部門提供要做什么，以及如何做的詳細計劃；
· 生產支持人員按車間作業計劃事先開展作業準備以與生產同步；
· 實時報警系統將會識別發生在車間的問題情形，以支持職能人員快速響應。
· 客戶服務人員非但能查到訂單完成情況，還能查到訂單已經執行到哪里了；
· 監視訂單以及修改信息的落實情況和執行狀態；
· 可查詢生產負荷飽和程度及可增訂單量。
·系統提供工廠內各類資源的實際利用率（設備、人員、能耗、原輔材料）；
· 產能損失的具體分布和數值；
· 圖表展示工廠和集團級KPI的歷史、目標、實績和趨勢；
· 以事實數據作為決策的依據；
· 識別和跟蹤績效改進區域。
生產
支持人員
客戶服務
管理層
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