近十幾年來，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)在迅猛發(fā)展，企業(yè)投入巨資購買世界上最先進的設(shè)備改建擴建產(chǎn)線，中國粗鋼產(chǎn)量已穩(wěn)居世界第一。然而高速發(fā)展帶來了整個行業(yè)產(chǎn)能過剩，價格下跌，利潤微薄，有些鋼鐵企業(yè)連續(xù)巨額虧損以致生存都成了問題，嚴峻的市場環(huán)境已迫使鋼企從以往追求規(guī)?；蜖I業(yè)收入轉(zhuǎn)化成對產(chǎn)品市場占有率和利潤最大化的追求。這樣就要求企業(yè)必須充分利用現(xiàn)有資源，最大限度的發(fā)揮人、財、物的效能。

以設(shè)備故障診斷為例，鋼企的連續(xù)生產(chǎn)特性要求生產(chǎn)流程必須穩(wěn)定運行，分散在工廠各處的眾多設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，就必須停產(chǎn)等待維修人員處理，日常維護也只能靠經(jīng)驗豐富的設(shè)備管理人員來發(fā)現(xiàn)問題。而鋼品生產(chǎn)需要經(jīng)過原料處理、煉鐵、煉鋼及軋鋼等十多道步驟才能完成，設(shè)備管理人員需要維護占地數(shù)百公頃廠區(qū)內(nèi)的各式各樣機器與設(shè)備，繁重的工作導(dǎo)致維修人力始終存在欠缺且工作人員疲于奔命。

某國際知名的鋼鐵企業(yè)是一家勇于創(chuàng)新的公司，該公司希望利用云端平臺與大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)來補強人力的不足，因此啟動了設(shè)備監(jiān)診云端化項目，并決定將方案率先導(dǎo)入有數(shù)百臺設(shè)備的冷軋工場。

鋼鐵市場環(huán)境惡劣，而實現(xiàn)云平臺和大數(shù)據(jù)又需要較大的費用，如何能夠做到充分利用資源的同時又減少硬件設(shè)備的采購費用，減輕企業(yè)在信息化投資、運維和能耗等方面的成本壓力，是擺在鋼鐵企業(yè)和解決方案提供商研華科技眼前的一大難題。

構(gòu)建從底層到云端的完整解決方案

部署一套從最底層的軟硬件建置到最上層的云端服務(wù)的私有云解決方案，是最經(jīng)濟快速的做法。這套軟硬兼具的端到云完整解決方案，由研華邊緣智能裝置Smart Box、遠程裝置監(jiān)控及管理軟件WISE-PaaS/RMM、物聯(lián)網(wǎng)云平臺WISE-PaaS/EnSaaS、數(shù)據(jù)可視化工具WISE-PaaS/Dashboard與遠程軟件更新管理服務(wù)WISE-PaaS/OTA整合而成。

由這套方案建置的設(shè)備診斷云端平臺系統(tǒng)，能夠遠程監(jiān)控設(shè)備狀況，采集數(shù)據(jù)后傳輸?shù)皆贫似脚_的機器學(xué)習(xí)軟件進行大數(shù)據(jù)分析，以建立瑕疵檢測和預(yù)防診斷的預(yù)測模型。同時，解決方案還能夠滿足數(shù)據(jù)一致性、個別機臺訓(xùn)練、邊緣端異常事件處理、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)擷取/邊緣裝置監(jiān)控等需求。另外，該私有云解決方案具有可擴充性，方便日后將更多設(shè)備納入系統(tǒng)管理，并確保系統(tǒng)持續(xù)運行的穩(wěn)定性。

在地端，研華提供的邊緣智能裝置可連接振動傳感器來采集冷軋工場的設(shè)備數(shù)據(jù)并上傳至云端數(shù)據(jù)庫；在云端，物聯(lián)網(wǎng)云平臺向下可整合數(shù)百臺的邊緣智能裝置，向上能提供數(shù)據(jù)給用戶自行設(shè)計的APP。而安裝于該平臺內(nèi)的軟件系統(tǒng)則負責(zé)監(jiān)控與管理私有云內(nèi)的所有設(shè)備與裝置。另外，研華WISE-PaaS還提供數(shù)據(jù)可視化工具和遠程軟件更新管理服務(wù)，幫助系統(tǒng)的維護與管理。

從硬件方面來說，研華提供的邊緣智能裝置，可以實現(xiàn)邊緣端數(shù)據(jù)采集與地端運算處理的雙重功能。除了以PCI Express數(shù)據(jù)采集卡取得設(shè)備振動數(shù)據(jù)外，同時采用高效能的MIC-7500來執(zhí)行預(yù)測模型。具體來說，預(yù)先將模型安裝于邊緣智能裝置Smart Box內(nèi)，通過執(zhí)行邊緣端推理來加速異常事件的反應(yīng)；還可以利用其 對個別機臺進行模型訓(xùn)練，借此找出設(shè)備需要改善之處。

WISE-PaaS/EnSaaS作為物聯(lián)網(wǎng)云平臺，支持各種時間序列數(shù)據(jù)庫、機器學(xué)習(xí)分析工具、以及RESTful API與Node-RED，讓該鋼鐵公司的工程師更輕松地設(shè)計出所需的監(jiān)控管理APP及建立大數(shù)據(jù)分析的預(yù)測模型，從而實現(xiàn)設(shè)備實時監(jiān)控與預(yù)防監(jiān)診。

通過研華提供的系統(tǒng)，客戶可集中管理地端與邊緣端的設(shè)備與裝置。此項目中冷軋工場設(shè)備的振動情況、數(shù)據(jù)采集/邊緣裝置的運作狀況都能如實地呈現(xiàn)在監(jiān)控計算機上，設(shè)備發(fā)生異常時，管理人員會通過Email或是獲得預(yù)警信息。

在數(shù)據(jù)可視化方面，數(shù)據(jù)可視化工具使用者可利用WISE-PaaS/Dashboard易于設(shè)計的操作接口來創(chuàng)建自己的儀表板，并將WISE-PaaS平臺數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以可視化方式來呈現(xiàn)，例如這家鋼鐵公司的管理者，就能透過易讀性高的各種圖表來清楚掌握邊緣裝置健康狀態(tài)、異常警報、預(yù)測模型、信號串流波形等等。另外，WISE-PaaS/OTA的遠程更新機制，則讓該公司可以很方便地將預(yù)測模型部署至指定的邊緣端，并使預(yù)測模型隨時保持在最新版本，管理者不需要親自到現(xiàn)場就能完成更新作業(yè)。

對每一臺設(shè)備狀態(tài)了如指掌

如今透過設(shè)備診斷云端平臺系統(tǒng)，管理人員可以對每一臺機器設(shè)備的運作狀態(tài)了如指掌，在發(fā)生故障之前就能進行處理以排除問題；還能透過分析歷史數(shù)據(jù)來對設(shè)備進行瑕疵檢測，從而提升設(shè)備使用壽命并減少因設(shè)備故障造成產(chǎn)線停擺。

而相較于由企業(yè)耗費大量的人力與時間來自行建置私有云，研華的WISE-PaaS云平臺系統(tǒng)是更省時省力的解決方案。WISE-PaaS提供備選配置與故障機制，例如系統(tǒng)設(shè)置的主數(shù)據(jù)庫與輔助數(shù)據(jù)庫會隨時處于同步狀態(tài)；當(dāng)節(jié)點出現(xiàn)損壞時，則會啟動新的節(jié)點并重新進行數(shù)據(jù)庫同步化動作，藉此確保數(shù)據(jù)的一致性，同時也提供了系統(tǒng)穩(wěn)定運作的保障。

另外，WISE-PaaS提供了豐富的功能與服務(wù)讓用戶能在未來的系統(tǒng)功能開發(fā)上擁有一定的彈性空間，此項目的鋼鐵公司受惠于WISE-PaaS私有云平臺系統(tǒng)所提供的靈活彈性，既節(jié)省了初期的建置成本，又保有日后隨需求增加的擴充彈性，從而助其逐步實現(xiàn)工業(yè)4.0的智慧工廠。