某工(gong)(gong)程(cheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)集團已經有33年的(de)歷史，一直處于中(zhong)國工(gong)(gong)程(cheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)行業排(pai)頭兵的(de)地(di)位(wei)(wei)(wei)，目(mu)前位(wei)(wei)(wei)居世界工(gong)(gong)程(cheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)行業前3位(wei)(wei)(wei)，是中(zhong)國工(gong)(gong)程(cheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)行業規(gui)模最(zui)大、產品品種與系列(lie)最(zui)齊全(quan)、最(zui)具競爭力和影響(xiang)力的(de)大型企業集團。產品銷(xiao)售網絡覆蓋(gai)180多個國家及地(di)區(qu)，在海(hai)外建(jian)立了(le)300多個網點(dian)為全(quan)球用戶提(ti)供(gong)全(quan)方位(wei)(wei)(wei)營(ying)銷(xiao)服務(wu)。年出口額(e)連續30年保持國內行首位(wei)(wei)(wei)。向(xiang)市場(chang)提(ti)供(gong)覆蓋(gai)工(gong)(gong)程(cheng)起重(zhong)機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)、路面機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)、壓(ya)實機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)、鏟土(tu)(tu)運輸機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)、混凝土(tu)(tu)機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)、高空(kong)消防設備、建(jian)筑機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)、特(te)種專用車(che)輛、液壓(ya)件、工(gong)(gong)程(cheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)專用底(di)盤、驅動橋、回轉(zhuan)支承、駕駛室(shi)、柴油機(ji)(ji)(ji)(ji)、齒輪箱(xiang)、齒輪泵、工(gong)(gong)程(cheng)輪胎等系列(lie)工(gong)(gong)程(cheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)主機(ji)(ji)(ji)(ji)和基礎零部件等產品。
該(gai)集團的信息(xi)(xi)化(hua)(hua)發展(zhan)(zhan)歷程，從(cong)世紀交替時期的信息(xi)(xi)化(hua)(hua)基礎(chu)建設階段(duan)(duan)(duan)、2010年前(qian)后的兩化(hua)(hua)深度(du)融(rong)合階段(duan)(duan)(duan)、十三五期間的數字(zi)(zi)化(hua)(hua)提升階段(duan)(duan)(duan)，直(zhi)到當前(qian)大(da)數據時代下(xia)的智(zhi)(zhi)能化(hua)(hua)升級階段(duan)(duan)(duan)。從(cong)上(shang)世紀80年代的“甩圖(tu)板”開(kai)(kai)始起步，目前(qian)已經(jing)開(kai)(kai)始了——以(yi)智(zhi)(zhi)能制造為主攻方向，全(quan)力推動智(zhi)(zhi)能化(hua)(hua)產品(pin)與智(zhi)(zhi)能施工(gong)(gong)能力；推進智(zhi)(zhi)造升級，融(rong)合5G豐富的場景打造標桿工(gong)(gong)廠；開(kai)(kai)展(zhan)(zhan)智(zhi)(zhi)能化(hua)(hua)服(fu)務，提供數字(zi)(zi)化(hua)(hua)產品(pin)——全(quan)球領先的數字(zi)(zi)化(hua)(hua)、智(zhi)(zhi)能化(hua)(hua)企業建設，以(yi)支撐集團從(cong)戰略(lve)控股型向戰略(lve)經(jing)營型的轉變，真(zhen)正(zheng)立足于工(gong)(gong)程機械(xie)行業之(zhi)巔。
為(wei)了(le)實(shi)現企業信息化(hua)向數字(zi)化(hua)和(he)(he)智能(neng)化(hua)的轉變，集(ji)團統(tong)(tong)籌規(gui)劃了(le)新的IT架構：在(zai)成熟的業務(wu)應用系統(tong)(tong)之上(shang)，依托新建(jian)的數據主(zhu)線能(neng)力，實(shi)現全集(ji)團的業務(wu)流(liu)程(cheng)(cheng)的貫通。從業務(wu)流(liu)程(cheng)(cheng)角度，圍繞市場需(xu)求(qiu)和(he)(he)產(chan)品戰略、需(xu)求(qiu)定義和(he)(he)設(she)計立項、新品開發和(he)(he)設(she)計復用、功能(neng)定義和(he)(he)結構配置(zhi)、生產(chan)工藝和(he)(he)質(zhi)量工程(cheng)(cheng)、原型模擬和(he)(he)測試、供應鏈(lian)管(guan)理、智能(neng)制造、產(chan)品營(ying)(ying)銷和(he)(he)售(shou)后服務(wu)等(deng)核心業務(wu)領域，建(jian)立全球化(hua)、智慧化(hua)的戰略經營(ying)(ying)支撐(cheng)能(neng)力。
圖(tu)一、新的基于數據(ju)主線的IT架構
目前(qian)該(gai)集團與(yu)PTC的(de)合作起步于(yu)三維CAD設計PRO/E產品的(de)導入，后來(lai)逐步采用了Windchill等PLM/SLM解決方案(an)。當(dang)前(qian)主(zhu)要專注于(yu)企業(ye)數字化轉型的(de)合作，為智能(neng)化產品的(de)數字化研(yan)發、一體化智能(neng)服務，以及智能(neng)化工廠的(de)能(neng)力建設提供工具和方案(an)的(de)支撐。
圖二、PTC主要(yao)參與的業務環節與關(guan)聯的系(xi)統
首先是在(zai)產(chan)(chan)品研(yan)(yan)發(fa)(fa)智(zhi)(zhi)能化(hua)方面(mian)，PTC正(zheng)在(zai)與(yu)該集團合(he)作建(jian)立“全球(qiu)產(chan)(chan)品協同研(yan)(yan)發(fa)(fa)信息平(ping)(ping)臺(tai)”。這(zhe)個平(ping)(ping)臺(tai)采(cai)用PTC的 Thingworx IIoT企(qi)業(ye)(ye)數(shu)字主線(xian)的框(kuang)架，基于(yu)(yu)PTC的Windchill PLM平(ping)(ping)臺(tai)，整合(he)研(yan)(yan)發(fa)(fa)和(he)BOM數(shu)據，統一服務于(yu)(yu)該集團各個產(chan)(chan)品事(shi)業(ye)(ye)部與(yu)研(yan)(yan)發(fa)(fa)相關的部門(men)。實(shi)(shi)施(shi)橫跨產(chan)(chan)品三維設(she)計、研(yan)(yan)發(fa)(fa)項(xiang)(xiang)目管(guan)理、設(she)計任務協同、市場營(ying)銷(xiao)共享和(he)面(mian)向(xiang)工藝、測(ce)試、制造和(he)質量(liang)合(he)規等諸(zhu)多業(ye)(ye)務場景的智(zhi)(zhi)能化(hua)建(jian)設(she)方案。如(ru)面(mian)向(xiang)平(ping)(ping)臺(tai)化(hua)產(chan)(chan)品的需(xu)求實(shi)(shi)現TOP-DOWN的產(chan)(chan)品設(she)計；面(mian)向(xiang)營(ying)銷(xiao)和(he)生產(chan)(chan)效(xiao)率(lv)的提升(sheng)落地(di)選(xuan)(xuan)裝選(xuan)(xuan)配；面(mian)向(xiang)集團所(suo)有的研(yan)(yan)發(fa)(fa)項(xiang)(xiang)目管(guan)理建(jian)立一體化(hua)、并行化(hua)、結構化(hua)、可(ke)視化(hua)和(he)數(shu)字化(hua)的智(zhi)(zhi)慧項(xiang)(xiang)目管(guan)理體系框(kuang)架等。
其次是面向產品服務智能化方面，PTC的解決方案是以數字化服務工程（DSE）入手，基于智能互聯的產品和系統為體系框架，對整個智能服務能力體系進行規劃和設計。在產品設計階段就將面向售后服務的需求、服務策略、FRU規則、指導手冊架構和驗證確認等服務環節要素引入產品服務功能設計（DFS）規劃。在智能產品服務流程管理中，基于數據分析，提供零備件的預測和優化；以數據驅動的服務過程管理系統，支持人員效率的持續優化和知識庫迭代。配合服務3D模型和現場物聯網數據，將增強現實技術引入服務(wu)技工培(pei)訓和(he)服務(wu)現場(chang)交(jiao)互性支(zhi)持等(deng)。
2020年(nian)以來，該集團與PTC的合作(zuo)進入到工業物(wu)聯(lian)網技術(shu)應(ying)用的主場(chang)之一——智(zhi)能制造環節(jie)。當前(qian)工程(cheng)機械行業的制造環節(jie)面臨著(zhu)非(fei)常復雜且(qie)極具(ju)挑戰性的場(chang)景：
產(chan)品定制化程度高、非標和變異產(chan)品型號繁多，造(zao)成產(chan)品設計變化導致的工藝、材(cai)料甚至裝備都經常需(xu)要(yao)調整和更新。
生產裝備來源復雜(za)，設備狀態和(he)工況難(nan)以監(jian)控(kong)、管理(li)和(he)進行(xing)績效統計，維修保養和(he)生產計劃脫節(jie)，導致運(yun)維成本和(he)材料浪費難(nan)以控(kong)制。
實際的生(sheng)產過程的工(gong)藝參數難(nan)(nan)以(yi)(yi)采集(ji)和匯總利用，質(zhi)量缺陷缺乏預測(ce)性和可控性，違規(gui)作業時有發生(sheng)，產品(pin)質(zhi)量控制目標難(nan)(nan)以(yi)(yi)達成(cheng)。
生產過程數據(ju)實時可(ke)見性無法滿足，各(ge)類(lei)消(xiao)耗統計延(yan)遲(chi)，生產成本和產出難以關聯(lian)，生產管理和決策效(xiao)率低下，精益化生產無以為據(ju)等。
為了解決這些問題，實現制造環節數字化和智能化的提升，2020年，該集團與PTC合作在智能化工廠項目中引入Thingworx IIoT平臺，核心目標就是全力構建集團一體化設備互聯互通（工業互聯網）平臺，以(yi)實(shi)現“設備(bei)高效采集(ji)、數據深(shen)度挖掘(jue)、精益持續改善、效益明顯提(ti)升”的目標，為公司數字化轉型(xing)、智能工廠提(ti)質(zhi)增效提(ti)供重要支撐。
圖三、數字化工廠總(zong)體建設目標
構建集(ji)(ji)團統一的工業互(hu)聯網平(ping)臺，當(dang)前的主要目標是實現平(ping)臺建設能(neng)力、數據采集(ji)(ji)能(neng)力和業務應(ying)用(yong)能(neng)力的三大提升，以支撐集(ji)(ji)團規劃(hua)的兩(liang)個(ge)方向的創新(xin)應(ying)用(yong)場景：
利用(yong)IoT平臺，并結合(he)5G、AR等新技術(shu)，在重點設備端(duan)實現(xian)數據(ju)高效采集，智能(neng)輔助維修以及(ji)對(dui)現(xian)場、資產和(he)人員的集成管控等。
采用數字孿生框架(jia)，為運營端(duan)提供設(she)備即(ji)服(fu)務等(deng)新業務模式所需的資產可視性(xing)和互操作性(xing)、訂單執行管控(kong)和追(zhui)溯、生(sheng)產實時績效管理、質量預測和精益提升等(deng)。
在已經實(shi)施的(de)第一期智能制造項(xiang)目中，基(ji)于當(dang)前規劃(hua)的(de)業(ye)務(wu)場景，為了滿足整個集(ji)(ji)團的(de)承載力需求，實(shi)施了集(ji)(ji)群部署的(de)架構(gou)，將Thingworx平(ping)臺部署到集(ji)(ji)團的(de)IT基(ji)礎設施中。基(ji)于開(kai)箱即(ji)用的(de)設備管(guan)理(li)、生產績效管(guan)理(li)和(he)數(shu)(shu)據分析工具(ju)，建(jian)立了工業(ye)物聯網基(ji)礎平(ping)臺，并提(ti)供了系(xi)統集(ji)(ji)成接口和(he)部分數(shu)(shu)字孿(luan)生和(he)大數(shu)(shu)據分析創新應用。
圖(tu)四(si)、第一期工業物聯網平(ping)臺功能架構
當前實(shi)現的核心功(gong)能包括了：
設(she)備連接：采用Kapware采集復雜的自動(dong)化(hua)協議；Thingworx Edge SDK對接非標的自動(dong)化(hua)設(she)備協議；第三方RTU采集環境和能源數據；通過(guo)通過(guo)RESTFUL方式對接MES等信息(xi)化(hua)系(xi)統。
設備(bei)(bei)(bei)管理：設備(bei)(bei)(bei)信(xin)息檔案(an)全(quan)記(ji)錄；設備(bei)(bei)(bei)參數(shu)——采集點(dian)位(wei)及重(zhong)要數(shu)據追溯；設備(bei)(bei)(bei)狀態(tai)、指標實時(shi)監控——設備(bei)(bei)(bei)運維(wei)人員(yuan)可以(yi)快速了解設備(bei)(bei)(bei)情況(kuang)；帶時(shi)間戳的狀態(tai)參數(shu)——基(ji)于設備(bei)(bei)(bei)歷(li)史(shi)記(ji)錄，為工(gong)藝人員(yuan)提(ti)供大(da)數(shu)據分析支(zhi)撐；報警(jing)、點(dian)檢、巡(xun)檢、維(wei)保日志和知識庫(ku)管理等。
生(sheng)產(chan)管理：生(sheng)產(chan)工藝和(he)(he)程序管理和(he)(he)執(zhi)行過程參(can)數監控(kong)；生(sheng)產(chan)績(ji)效管理——OEE等(deng)各(ge)類KPI看板(ban)和(he)(he)報告；工單(dan)與設備狀態匹配度；產(chan)前檢查、產(chan)中監控(kong)和(he)(he)產(chan)后(hou)追溯管理等(deng)；
維保管(guan)理(li)(li)：維修計劃、設備狀態監控、告(gao)警(jing)、故障(zhang)報修、工單管(guan)理(li)(li)、維修日(ri)志、零備件管(guan)理(li)(li)和故障(zhang)處理(li)(li)知(zhi)(zhi)識(shi)庫——原因分析、知(zhi)(zhi)識(shi)增補、知(zhi)(zhi)識(shi)圖譜和現場(chang)AR指導。
基于大數(shu)據分(fen)析(xi)的質量控制和工(gong)藝優化：設備(bei)數(shu)據分(fen)析(xi)——通(tong)過機器(qi)學習(xi)算法模(mo)型(xing)建立(li)故(gu)障模(mo)型(xing)，提供(gong)故(gu)障預(yu)警；焊機數(shu)據分(fen)析(xi)管理——通(tong)過焊接故(gu)障控制實驗(yan)，對(dui)數(shu)據進行分(fen)析(xi)，建立(li)焊接機器(qi)學習(xi)算法模(mo)型(xing)；刀(dao)具數(shu)據分(fen)析(xi)——通(tong)過刀(dao)具故(gu)障控制實驗(yan)，對(dui)數(shu)據進行分(fen)析(xi)，建立(li)機器(qi)學習(xi)算法模(mo)型(xing)。
數字孿生：通過(guo)車(che)間和單體設(she)備的多(duo)個視角，展示設(she)備實時加工(gong)姿態和實時數據，為不同角色(se)提供設(she)備相關的基本信息、效率(lv)、成(cheng)本信息，以及報(bao)警信息。
經過一年的(de)(de)實施，在(zai)工(gong)業互(hu)聯(lian)網平(ping)臺實現(xian)(xian)了(le)設(she)備數據全量采(cai)集和(he)(he)與MES / SCADA系統全面(mian)打(da)通的(de)(de)基礎上(shang)，目(mu)前在(zai)設(she)備綜合管(guan)理(li)層(ceng)面(mian)交付了(le)設(she)備健康度管(guan)理(li)所涉及(ji)(ji)的(de)(de)設(she)備實時(shi)數據，故障數據，運(yun)行數據，運(yun)維數據，實現(xian)(xian)生產(chan)設(she)備的(de)(de)總(zong)體狀態分析、預測告警和(he)(he)趨(qu)勢分析、以及(ji)(ji)故障追(zhui)溯和(he)(he)判斷工(gong)具，指導(dao)排產(chan)、維護和(he)(he)優化。
圖(tu)五、設(she)備(bei)健(jian)康度管理系統功能和圖(tu)例
同時在設(she)(she)備管(guan)理(li)與生產管(guan)理(li)相(xiang)結(jie)合(he)方面(mian)(mian)，交付了面(mian)(mian)向不同管(guan)理(li)層級的(de)設(she)(she)備績效指(zhi)標可視化和統計分析的(de)綜(zong)合(he)看(kan)板、移動(dong)應用和數(shu)字孿生展示看(kan)板等(deng)業(ye)務(wu)應用。圍繞業(ye)務(wu)需求制定大量(liang)的(de)設(she)(she)備KPI指(zhi)標：設(she)(she)備綜(zong)合(he)效率（OEE）、計劃/24小時開(kai)機利用率、開(kai)機率、設(she)(she)備故障率、設(she)(she)備速(su)度(du)效率、保養執行率、點檢執行率等(deng)11項關鍵指(zhi)標，多角度(du)、全方面(mian)(mian)考察設(she)(she)備管(guan)理(li)全過程。同時這些KPI指(zhi)標可以在多個維度(du)進行詳細對比，結(jie)合(he)工廠(chang)日歷，上下件報(bao)工，形成精準KPI情報(bao)，支(zhi)撐精益化管(guan)理(li)。
圖六(liu)、生產(chan)績效管理可(ke)視(shi)化看板架(jia)構
在工藝及質量控制層面在機加工、焊接等關鍵工序，實現了工藝全流程管理、機加工質量超差缺陷控制告警和焊接質量缺陷告警等人工智能業務應用。
圖七(qi)、加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝程序(xu)管(guan)理(li)流程視圖
在工(gong)(gong)藝質(zhi)量和(he)設備維保智能化(hua)角度，基(ji)于工(gong)(gong)業物聯網平臺交付了設備故(gu)障(zhang)知(zhi)識(shi)(shi)庫和(he)故(gu)障(zhang)根因(yin)統(tong)計分(fen)析、追溯和(he)優化(hua)分(fen)析系統(tong)。如(ru)焊接設備的主要(yao)故(gu)障(zhang)為(wei)尋(xun)位短路、送絲系統(tong)故(gu)障(zhang)和(he)撞槍，通過(guo)排除尋(xun)位系統(tong)故(gu)障(zhang)、保養送絲回路、優化(hua)工(gong)(gong)裝(zhuang)定位和(he)焊接程序(xu)，可降低近(jin)80%的故(gu)障(zhang)停機(ji)。目前(qian)該知(zhi)識(shi)(shi)庫積累了1萬余(yu)條(tiao)預置報警代(dai)碼，系統(tong)支(zhi)持(chi)處理(li)方(fang)式(shi)不斷的積累和(he)迭(die)代(dai)，形成智能化(hua)的知(zhi)識(shi)(shi)分(fen)享機(ji)制(zhi)。
圖八、工藝(yi)和設備故障根(gen)因(yin)圖譜(pu)
PTC全球資(zi)深副總(zong)裁兼大中華(hua)區(qu)總(zong)裁劉(liu)強表示：“經過對以上生產環節數字化轉型項目實(shi)施成果的(de)(de)充分(fen)認(ren)可，我(wo)們與該集團的(de)(de)工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)項目合作已經成功(gong)地進入了第二階段(duan)。后續我(wo)們將(jiang)幫助客(ke)(ke)戶(hu)(hu)(hu)在進一步開發設備(bei)物聯(lian)(lian)網(wang)(wang)與5G和(he)AR技術相結合的(de)(de)設備(bei)端(duan)開發創(chuang)新(xin)應(ying)用，在充分(fen)挖(wa)掘物聯(lian)(lian)網(wang)(wang)大數據支撐的(de)(de)智(zhi)能化運(yun)營創(chuang)新(xin)應(ying)用的(de)(de)同(tong)時，向整個客(ke)(ke)戶(hu)(hu)(hu)集團推(tui)廣第一階段(duan)的(de)(de)開發成果，最大限度地推(tui)進企業(ye)的(de)(de)數字化轉型。以協助客(ke)(ke)戶(hu)(hu)(hu)盡快(kuai)獲(huo)得工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)時代的(de)(de)核心競爭力，鞏(gong)固和(he)提高該集團在全球工(gong)程機(ji)械行業(ye)的(de)(de)排頭兵地位。”
