WISE-PaaS物聯網平臺案例-萬泰機電智能工廠 研華iFactory I.APP助力工廠實現智能化管理
研華科技成立于1983年，是一家集研發、生產、銷售于一體的物聯網公司，工業電腦排行全球工業電腦市占率第一。在工業4.0蓬勃發展的當下，面對巨大的智能制造市場需求，研華從工業電腦的基礎以及軟件服務的積累，從自身工廠實踐應用出發，貼身為終端用戶打造可高度客制化的智能制造升級方案。尤其在金屬加工行業累積了數年經驗，研華針對金屬加工業不同應用場景打造不同落地方案，并在各場景之間數據串流和數據分析可視化部分做了很大的著墨，讓工廠能快速享受智能升級之后，數據交互串流與效益分析所帶來的益處。
一、 研華WisePaas物聯網平臺
隨著工廠面對越來越多的客制化生產及快速交貨需求，企業對信息數字化及管理實時化的重視度日趨高漲。借由物聯網讓設備聯網“落地”，將原設備進行升級改造，讓生產對策更精準，讓現場的數據變得有價值，已成為大部分工廠管理者的需求共識。
1. 金屬加工行業的困擾
萬泰機電（昆山）有限公司是一家為汽車、醫療和液壓行業客戶生產汽車精密零件、工業設備精密零件、醫療設備精密零件、電腦周邊設備精密零件、液壓精密零件、通訊器材精密零件等的外商獨資的企業，公司擁有約300多臺車床和銑床設備，品牌多，型號多，車間面積大，設備運作信息化基礎較弱。車間內信息采集和溝通仍依靠傳遞方式作業，無法即時檢視現場狀況和管理指標是否達標。設備采用人工經驗判斷與管理、監控，當異常發生時無法即時處理。設備沒有聯網、數據也無法實時采集、分析，對于設備利用率、稼動率等沒有精確概念。投入成本和產能、產值的分析管理無法精確統計，導致管理、運營成本無法下調。人工模式進行刀具管理，刀具更換帶來的損失工時無法有效避免，刀具磨損帶來的品質問題亦難以改善。面對日益增加的能耗費用，無法找到有效解決的方案來控管能耗使用。
2. 打造先進的車間級管理體系
以物聯網技術監控設備實時狀態等資訊，通過研華先進的WISE-PaaS智能工廠物聯網平臺服務架構，結合標桿化KPI管理看板和后臺數據分析，找到數據可視化方法，實現對機床生產狀態、主軸溫度、負載、刀具信息等基礎數據進行采集，對NC程序代碼進行上傳和下載。通過可視化數據，進行設備綜合效率OEE的評估、機床報警信息統計分析、磨齒檢測和了解在制品WIP的分布。通過一目了然的了解所有機床狀態實時，及時調整生產計劃，提高稼動率。
二、實現從端到云的連接
研華以彈性的架構設計、開放的系統平臺、良好的通信連接性、組態的方便性、便于維護和系統高可靠性等優勢在眾多領域贏得了廣泛的信任，為管控一體化、能源優化、綜合管理提供了高效的系統軟硬件平臺。依托于研華WISE-PaaS平臺軟件結合研華iFactory I.APP解決方案實現工廠搭建極具特色的智慧工廠解決方案。通過底層設備采集到云端數據共享，實現從端到云的連接。
1. 技術實現
（1）整體方案架構
從底層數據采集到數據邊緣運算，并通過WisePaas Dashboard呈現，實現數據的可視化。初步擬定以車床車間和銑床車間為一期工程，提供開放式系統平臺，全面實現設備聯網、數據采集，數位化智能管理等預期。在一期工程完成后，借助研華方案強大的可擴展性，在系統架構上可彈性實現其他廠區車間的工程布建。
圖1 方案架構圖
（2）戰情室系統可視化呈現及分析改善
戰情室平臺可以整合設備、產線、工廠廠區及集團等KPI信息操盤管理，經由多維度數據分析，讓工廠管理人員從中挖掘數據價值，搭配WISE-PaaS Dashboard可視化系統，可有效管理設備狀態、稼動率、設備產能產量、工時、單位成本及能源成本分析等。通過系統的持續統計分析，將協助管理者發現異常與改善空間，持續優化人機料法環各個環節，進而達成優化。
圖2 物聯網平臺架構圖
（3）車床/銑床數據采集及上云
通過在車床/銑床設備安裝數據采集模塊，實時監測設備的運行、待機、調機、故障時間，從而獲知各設備的當前狀態、當前稼動率、班別稼動率比較、車間綜合稼動率及歷史趨勢。
圖3 系統架構圖
圖4 車床/銑床設備運行稼動率實時管理
圖5 車床/銑床設備運行稼動車間看板控圖1
圖6 車床/銑床設備運行稼動車間看板控圖2
（4）工廠能源可視化管理：
透過電表聯網及區域配置，將能耗使用數據展現在可視化界面，即時發現能耗峰值和谷底、不合理能耗使用率等，消除人為浪費，擴大精實管理效益。
圖7 系統架構圖
圖8 能源管理監控圖1
圖9 能源管理監控圖2
（5）刀具壽命管理
通過WebAccess/CNC可設置預警保養次數，并監控刀具的累計使用次數，在到達界限值時及時預警通知保養，以減少更換時間，保障生產品質。
系統架構圖：
圖10 刀具管理控制圖
2. 卓越的系統特性
采用分布式部署，兼容性非常好，充分發揮各構件的運算能力，將系統效能、處理速度發揮到極致，優點與效益表現在以下幾個方面：
（1）穩定性與開放性兼顧。
（2）各個子系統之間相互獨立相關性弱。
（3）項目風險低，實施周期短。
（4）系統投資回報率高。
3. 面向未來的解決方案
針對工廠設備的開放性與易擴展性需求，研華所提供的解決方案中整個系統均采用開放與易擴展的思路設計，無論是網絡的架構、硬件的配置、通訊方式的選擇還是軟件組態編程都考慮了系統擴展的問題。系統的擴展是簡易、向上兼容、而且是模塊化的，用戶后續可以通過模塊化的方式，輕松實現其他功能的拓展，如生產執行系統MES等。
三、價值成效
1. 平臺價值
? 加速轉移企業專業知識為軟件服務
? 研華提供維運泛用性平臺
? 研華提供平臺中心的邊緣模塊的鏈接模塊方案
? 適用于對資料隱私極度重視的企業
? 適用于IP 或網絡聯機需特定管控的企業
2. 應用成效
1、打通設備的信息孤島及不同系統間的溝通壁壘
iFactory APP解決方案是一個開放性結構,可通過WISE-PaaS軟件開發各產業應用程序。充分考慮了“智能+制造”兩個核心，在設計、生產、物流、銷售、服務、資源要素、互聯互通、系統集成、信息融合、新興業態10大類能力成熟度考慮，將各種制造資源要素（人、機器、能源等）與制造過程（設計、生產、物流、銷售和服務）等物理世界的實體接入到互聯互通的網絡環境下，對各種數字化應用進行系統集成，對信息融合中的數據進行挖掘、利用并反饋使制造過程和資源要素等得以優化，推動組織最終達到個性化定制、遠程運維與協同制造的新興業態，也就是在不同系統之間獲取數據的價值。
圖11 WISE-PaaS數據交互圖
2、以實際效益檢核方案和平臺有效性
車床/銑床車間智能化改善效益 | |||
痛點 | 改善 | 效益 | |
1 | 設備狀態需要人力監控,無直觀可視化管理,無法做稼動率管理。 | 以人員經驗+IT程序設計功能為技術,借由OT層采集,做全面的,自動化管控。 | 機臺機稼動率提升20%以上，單一機臺產出率提升。 |
2 | 設備無聯網,無法獲取故障信息，必須通過巡檢或者人工上報得知。 | 設置信息及時預警信息到負責的工程師，快速有效的解決現場設備故障。 | 資訊當下及時傳遞，比原來提前3小時，實時預警與記錄，預警提速1小時通報。 |
3 | 能源管理無及時性可視化數據，無法分析能源消耗異常原因。 | 實時化信息，合理布置能源使用，讓能源管理更加迅速高效。 | 能源消耗資訊及時傳遞，能源使用量減少6%。 |
4 | 刀具剩余壽命由人工管理，無法提前預知，造成停機工時及品質異常損失。 | 刀具壽命實時追蹤并加入系統管理。 | 提前獲知何時要更換刀具并做好準備，降低刀具異常導致的設備停機工時15%及未及時更換導致的品質不良。 |
表3 解決方案改善效益表一覽
四、研華科技 攜手伙伴邁入工業4.0的數字化轉型
研華科技運用自身的軟硬件及物聯網技術，透過設備聯網與能源管理，幫助萬泰機電從設備利用率提升到廠務能源管理，滿足了基本數字化轉型的需求，并將幫助客人將效益同步擴展到集團內的其它廠區。
作為物聯網硬件供應商起家的研華，深知硬件基礎是一切智能升級的根本，但是隨著科技的發展，軟件的角色在讓硬件的功能加值，軟硬整合的方案也更加符合終端客戶的需求，于是研華在投入物聯網發展洪流中也將自身的優勢精進同時增加軟件實力，為客戶服務。
不同于新設備制造廠商的角色，研華的智能升級之路在于賦予老舊設備嶄新生命。如何透過研華自家的產品讓老舊設備開口說話成為工業物聯網事業群智能制造部門的重要使命。從底層數據采集、協議開放、邊緣計算、傳輸、云平臺、工業APP分析到最終結果可視化等一連串流程，研華與集成商伙伴的合力都可以讓客戶的需求得到滿足。
原本從研華制造中心出發，以自身需求開始研發、實施、改進的智能升級方案，最后成為面向客戶的產品化項目方案，這其實是產銷者的概念（prosumer）。只有自己也親身經歷，才能明白客戶的痛點，對癥下藥。從設備聯網、能源管理、戰情室、電子作業指導書、智能組裝線等各種因應不同場景升級而產生的解決方案，都是研華本身的經驗集成。
多年來研華科技從自身工廠出發，在臺北與昆山的板卡廠、系統廠、機箱廠實現了集團的設備聯網與能源監控，降低了運營成本，縮短了訂單交期，為公司帶來了實實在在的效益。公司更是響應國家智能制造2025的方針，投入人力與時間開發了適用于不同行業客戶的智慧工廠解決方案，努力將工廠信息化推展到各行業中，推動行業實現智能制造。
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