引言：
智能云科信息科技有限公司（簡稱“智能云科”）是聚焦機加工領(lǐng)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺運營商。智能云科以“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”藍圖為指導，秉承“讓制造更簡單”的理念，打造iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺通過為制造企業(yè)提供登云入網(wǎng)、企業(yè)上云、產(chǎn)能共享、工業(yè)APP、裝備全生命周期及供應鏈金融等服務，提高生產(chǎn)效率、提升裝備利用率，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源整合，打造“智能終端+工業(yè)互聯(lián)+云服務”的應用生態(tài)。
iSESOL BOX（“智能魔盒”）邊緣網(wǎng)關(guān)由智能云科自主研發(fā)，具備工業(yè)現(xiàn)場設備運行數(shù)據(jù)及環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、邊緣計算以及邊云協(xié)同等技術(shù)特點，為機加工企業(yè)的設備狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)效率提升及設備全生命周期運維等應用場景提供技術(shù)支撐。
一、 項目概況
1. 項目背景
我國中小型企業(yè)機械加工企業(yè)大多是作為大中型機械廠家的外協(xié)單位，為大中型機械廠家代加工零部件。由于企業(yè)的信息化水平低、管理粗放，導致產(chǎn)品質(zhì)量和交付期難以保證，同質(zhì)化競爭嚴重，進一步造成設備利用率低、成本居高不下等不利局面。智能云科iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺以互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合的角度，從生產(chǎn)工藝優(yōu)化、設備全生命周期管理等方面著手，為制造企業(yè)提供裝備上網(wǎng)、企業(yè)上云、產(chǎn)能共享、工業(yè)APP、裝備全生命周期及供應鏈金融等服務，運用互聯(lián)網(wǎng)思維，形成面向機加工領(lǐng)域的中小企業(yè)間協(xié)同創(chuàng)新的網(wǎng)絡協(xié)同制造平臺，通過平臺服務提升工藝水平、產(chǎn)品品質(zhì)和加工效率，從而提升產(chǎn)品附加值，推動創(chuàng)新資源、生產(chǎn)能力、市場需求的跨企業(yè)集聚與對接，實現(xiàn)設計、供應、制造和服務等環(huán)節(jié)的并行組織和協(xié)同優(yōu)化。
2. 項目簡介
智能云科信息科技有限公司自主研發(fā)的邊緣計算網(wǎng)關(guān)——iSESOL BOX，具備工業(yè)協(xié)議適配、工業(yè)現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)采集與邊緣計算能力，結(jié)合iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的云服務產(chǎn)品，形成“云+邊緣”的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)及服務能力，為機加工企業(yè)提供設備狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)效率提升及設備全生命周期維護等能力支撐。
3. 項目目標
智能云科基于iSESOL BOX的數(shù)據(jù)集成能力，結(jié)合iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的云服務，為用戶提供在線產(chǎn)能交易、裝備全生命周期數(shù)據(jù)管理、工業(yè)APP等高附加值產(chǎn)品和服務。
二、項目實施概況
1. 項目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容
圖1 iSESOL BOX總體架構(gòu)
本項目基于自主研發(fā)的邊緣網(wǎng)關(guān)設備iSESOL BOX為用戶提供數(shù)據(jù)采集、邊緣計算與工業(yè)APP部署服務。iSESOL BOX具備強大的兼容性，可對搭載沈陽機床i5、發(fā)那科（FANUC）、西門子（SIEMENS）、三菱（MITSUBISHI）等數(shù)控系統(tǒng)的機床及工控設備提供數(shù)據(jù)采集、可視化及相應的工控應用。為數(shù)據(jù)采集提供參數(shù)管理、數(shù)據(jù)處理、報文管理、認證管理、訂閱管理、配置管理、安全網(wǎng)關(guān)和邊緣計算等服務支持，并且提供API接口服務對企業(yè)實現(xiàn)數(shù)據(jù)開放，以支持企業(yè)本地應用（如MES、ERP等）的業(yè)務集成。iSESOL BOX在邊緣計算層整合設備認證接入、數(shù)據(jù)邊緣處理、制造策略下發(fā)以及工業(yè)APP部署等服務，結(jié)合云端開放平臺以及大數(shù)據(jù)平臺，提供對第三方服務的支撐能力，并通過數(shù)據(jù)開放與用戶和合作伙伴共同打造豐富的工業(yè)APP應用生態(tài)。
2. 網(wǎng)絡互聯(lián)架構(gòu)
iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的整體網(wǎng)絡互聯(lián)架構(gòu)分為兩層：企業(yè)層、iSESOL平臺服務層，網(wǎng)絡連接拓撲如圖2所示。
圖2 iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺網(wǎng)絡連接拓撲圖
（1）企業(yè)層：在企業(yè)/工廠內(nèi)部，企業(yè)信息系統(tǒng)、數(shù)控機床、機械臂等現(xiàn)場設備接入邊緣網(wǎng)關(guān)（iSESOL BOX），實現(xiàn)廠內(nèi)生產(chǎn)管理、資源調(diào)度、設備監(jiān)控等功能；為保障設備數(shù)據(jù)的傳輸安全，企業(yè)網(wǎng)絡與iSESOL平臺建立加密通信，確保智能設備數(shù)據(jù)發(fā)送方的可靠性和安全性。企業(yè)通過iSESOL BOX連接到iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。
（2）iSESOL平臺服務層：由智能云科構(gòu)建的工業(yè)服務平臺，提供供需匹配、產(chǎn)能共享、供應鏈協(xié)同、開放接口、微服務、工業(yè)APP等產(chǎn)品。iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺部署在公有云架構(gòu)上，依托公有云供應商提供的資源，包括網(wǎng)絡資源（核心路由、外聯(lián)層路由設備、通訊網(wǎng)絡）以及服務器虛機資源等，為iSESOL工業(yè)服務提供保障。上下游的企業(yè)通過接入iSESOL平臺，可以安全訪問iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的相關(guān)服務應用，如產(chǎn)能租賃服務、設備維護保養(yǎng)、設備遠程診斷、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與服務計費等等。企業(yè)通過iSESOL工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與其他企業(yè)交換產(chǎn)能信息、訂單信息、產(chǎn)品和服務的品質(zhì)信息，打通了機加工行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的信息渠道。
3. 具體應用場景和應用模式
（1）iSESOL智能增效應用
圖3 iSESOL智能增效應用原理
iSESOL 智能增效應用在不改變原有機床加工程序的基礎(chǔ)上，通過智能化的算法識別與學習，生成基于該工況下唯一的優(yōu)化策略，通過該策略指導后續(xù)加工過程，對機床進行智能化調(diào)控，能夠提升機床加工效率平均達10%以上。通過預設的人機交互界面，終端用戶可以對設備運行的多種環(huán)境因素進行錄入，同時再結(jié)合實時的數(shù)據(jù)采集、學習和控制結(jié)果反饋，對優(yōu)化策略不斷進行歸集和調(diào)整。
（2）iSESOL機床體檢應用
業(yè)內(nèi)大多數(shù)機床裝備采用定期更換機械部件的維護策略，而如導軌、軸承和絲杠的維護，采用這種維護策略不具有現(xiàn)實意義，一旦精度下降或故障出現(xiàn)，根本無法修復。針對這一問題，智能云科推出了iSESOL 機床體檢應用。機床體檢APP基于海量機床狀態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建云端信號特征庫，針對特定加工特征對應的加工狀態(tài)數(shù)據(jù)進行一致性與穩(wěn)定性的大數(shù)據(jù)分析與信息挖掘，從而獲得機床健康狀態(tài)與性能退化程度的信息。這種基于工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的數(shù)控機床體檢應用，有效解決了企業(yè)、行業(yè)面臨的裝備維護過度或維護不足的問題，節(jié)約了人力、物力、財力。
圖4 iSESOL 機床體檢應用模式及報告展示示意圖
（3）iSESOL刀具加工過程監(jiān)控應用
刀具狀態(tài)監(jiān)控是加工過程的關(guān)鍵需求之一，刀具狀態(tài)監(jiān)控并實時給出報警信息有助于避免意外斷刀、掉刀、空切等情況持續(xù)發(fā)生。刀具預警APP通過智能化的檢測，在每次程序加工結(jié)束后，該應用都能夠識別出每一把刀在該次加工過程中的損耗程度，并可以將歷史的加工數(shù)據(jù)匯聚成每把刀的壽命展示曲線。實時的記錄加工次數(shù)，在刀具接近報廢時進行提前預警，完成對刀具整個生命周期的檢測。
4. 安全及可靠性
在物聯(lián)網(wǎng)、智能制造背景下，聯(lián)網(wǎng)設備的安全生產(chǎn)、數(shù)據(jù)的安全處理等也成為工業(yè)領(lǐng)域的重點關(guān)注問題。本項目建設的安全防護體系主要分為三部分：設備終端安全、數(shù)據(jù)傳輸安全、云端服務安全。
設備終端安全方面，平臺通過設備主數(shù)據(jù)系統(tǒng)授權(quán)及管理設備接入，防止非法設備的接入。使用唯一的設備識別碼作為設備接入許可密鑰；
數(shù)據(jù)傳輸安全方面，平臺接入使用VPN專業(yè)網(wǎng)絡,有效防范了來自互聯(lián)網(wǎng)攻擊及數(shù)據(jù)竊?。粚W(wǎng)絡中的傳輸數(shù)據(jù)實時加密，有效防止數(shù)據(jù)泄露。
云端服務安全方面，從訪問控制、攻擊防范、故障恢復等幾個維度進行控制。云端訪問控制通過平臺訪問控制協(xié)議，通過平臺的用戶管理功能進行管控，并由相應的管理員進行維護。
三、下一步實施計劃
iSESOL BOX將面向行業(yè)加速開發(fā)適配不同系統(tǒng)設備的接入?yún)f(xié)議，解決設備互聯(lián)與數(shù)據(jù)互通的問題。除i5、發(fā)那科、西門子、三菱、馬扎克等數(shù)控設備接入之外，平臺將面向更底層的設備如PLC（可編程邏輯控制器）、傳感器等開放數(shù)據(jù)接口，同時對MTConnect、OPC UA、NC-Link等業(yè)內(nèi)主流的通訊協(xié)議開放數(shù)據(jù)接口。平臺在邊緣計算層整合設備認證接入、云端大數(shù)據(jù)學習、制造策略下發(fā)、邊緣計算、控制指令輸出以及工業(yè)APP部署等服務，形成集設備管理、數(shù)據(jù)管理和工業(yè)APP管理于一體的邊緣設備產(chǎn)品—iSESOL BOX。未來，在提供邊緣計算與工業(yè)APP部署服務的同時，iSESOL BOX將提升對第三方服務的支撐能力，聯(lián)合用戶和合作伙伴共同打造豐富的工業(yè)APP應用生態(tài)。
四、項目創(chuàng)新點和實施效果
1. 項目先進性及創(chuàng)新點
（1）項目先進性
1) 覆蓋市場主流的工業(yè)協(xié)議
除了支持目前工業(yè)領(lǐng)域的主流通訊協(xié)議和規(guī)約，比如OPC，OPC UA，MTConnect等，同時還支持主流廠商的私有協(xié)議，比如Focas，Ezsocket等協(xié)議。針對不同品牌的設備建立不同的參數(shù)集和通訊報文，針對同一品牌的不同設備也能實現(xiàn)大類小類的靈活劃分，逐步達到行業(yè)設備協(xié)議的全面覆蓋。
2) 工業(yè)APP解決工業(yè)過程中的痛點，帶來價值
本項目針對特定工業(yè)場景，實現(xiàn)了智能增效、設備遠程維護、預測性維護系列工業(yè)APP的開發(fā)和驗證。通過工業(yè)APP的應用，利用工業(yè)APP可存儲、可計算和可升級的特性，促進工業(yè)設備數(shù)據(jù)采集以及協(xié)議轉(zhuǎn)換相關(guān)模塊的優(yōu)化升級。同時，借助工業(yè)APP打造以“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺+APP”為核心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，可以為本項目的應用推廣提供更可靠的途徑，給客戶帶來更多價值。
3) 基于價值鏈分享的工業(yè)APP運營模式
本項目旨在打造一個工業(yè)APP應用生態(tài)體系，以開放平臺及標準化的服務架構(gòu)，為第三方及特定場景應用開發(fā)者搭建應用分享平臺，為開發(fā)者能力變現(xiàn)提供有效渠道，打造社會化分享、社會化應用的工業(yè)APP服務閉環(huán)。
（2）項目創(chuàng)新點
1) 工業(yè)APP生態(tài)模式創(chuàng)新
傳統(tǒng)的工業(yè)場景數(shù)據(jù)是封閉的，而iSESOL BOX能對設備端進行數(shù)據(jù)采集，通過自主研發(fā)的標準協(xié)議進行協(xié)議轉(zhuǎn)換并上傳到云端，并通過數(shù)據(jù)開放形成面向具體場景的工業(yè)APP應用?；跇藴蕝f(xié)議，云端所有的工業(yè)APP不用再關(guān)心機床的品牌和具體的通訊協(xié)議就能夠打通到設備的數(shù)據(jù)鏈條，這樣大大降低了工業(yè)企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化的技術(shù)門檻，也必將吸引更多的企業(yè)、科研機構(gòu)、創(chuàng)客參與到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)中。
2) 業(yè)務驅(qū)動的統(tǒng)一協(xié)議轉(zhuǎn)換
為了解決數(shù)據(jù)互通的問題，很多行業(yè)協(xié)會/企業(yè)已紛紛在自己的業(yè)務范圍內(nèi)，為設備接入提供解決方案，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。但這種方式仍然是以技術(shù)框架和標準進行主導，比如OPC UA協(xié)議、MTConnect協(xié)議等，關(guān)注的還是數(shù)據(jù)采集本身。本項目從企業(yè)業(yè)務場景需求出發(fā)，從業(yè)務層面推進互聯(lián)互通標準化，并形成業(yè)務的統(tǒng)一協(xié)議，實現(xiàn)價值驅(qū)動的互聯(lián)互通。基于業(yè)務的統(tǒng)一協(xié)議轉(zhuǎn)換包括：設備參數(shù)采集、設備監(jiān)控、設備遠程診斷、預測性維護等。
2. 實施效果
（1）寧波某公司
? 企業(yè)介紹
寧波某公司是一家專業(yè)生產(chǎn)鋁合金精密壓鑄件的股份制公司，公司服務于汽車行業(yè)，主要產(chǎn)品是汽車零部件，主要客戶為法雷奧、博世、格特拉克等全球知名的大型跨國汽車零部件供應商。
公司多次通過國際認證機構(gòu)SGS的質(zhì)量控制體系認證，并取得ISO14001環(huán)境管理體系認證。目前，公司自主研發(fā)并已取得專利證書的專利47項，其中2項為發(fā)明專利。
? 服務內(nèi)容
通過上門安裝的方式，在該企業(yè)的發(fā)那科ROBODRILL鉆攻中心上安裝iSESOL BOX，進行機床生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集；并在BOX的應用管家下載運用“智能增效APP”進行生產(chǎn)提速。
? 增益成果
實現(xiàn)了設備智能化，并使該類設備在汽車零部件生產(chǎn)過程中獲得了9%左右的提能增效，平均每臺設備每月凈增收益1996元。
圖5 優(yōu)化記錄截圖
（2）杭州某機械制造有限公司
? 企業(yè)介紹
杭州某機械制造有限公司成立于2003年，是專業(yè)從事車、銑、鏜、磨、零配件精加工等生產(chǎn)制造廠家，公司主打產(chǎn)品是叉車零部件。其客戶包括意大利博索尼公司、杭州汽輪機股份有限公司以及上海復盛實業(yè)有限公司等知名企業(yè)。
? 服務內(nèi)容
通過iSESOL BOX連接搭載發(fā)那科系統(tǒng)的友佳立式加工中心，在BOX應用管家下載運用“智能增效APP”進行生產(chǎn)提速。
? 增益成果
安裝了iSESOL BOX的設備在叉車零部件生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)了17%以上的產(chǎn)能增效，平均每臺設備每月凈增收益4939元。
圖6 優(yōu)化記錄截圖
（3）溫州某機器有限公司
? 企業(yè)介紹
溫州某機器有限公司坐落于國家級經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)浙江溫州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，是一家專業(yè)生產(chǎn)加油機、加氣機核心部件及其他石油設備的現(xiàn)代化企業(yè)。公司的產(chǎn)品包含7大類40多個品種，主打產(chǎn)品是加油機泵體，其產(chǎn)品除在國內(nèi)銷售外，還遠銷歐洲（德國、英國等），美洲（巴西、委內(nèi)瑞拉等），中東（埃及、伊朗等）等國家和地區(qū)。
? 服務內(nèi)容
通過在搭載發(fā)那科系統(tǒng)的沈機立式加工中心和國盛立式加工中心上安裝iSESOL BOX，在BOX應用管家下載運用“智能增效APP”進行生產(chǎn)提速。
? 增益成果
安裝了iSESOL BOX的兩類設備在生產(chǎn)過程中均獲得了15%以上的提能增效，平均每臺設備每月凈增收益1657元。
圖7 優(yōu)化記錄截圖
（4）山東某集團有限公司
? 企業(yè)介紹
山東某集團有限公司是中國重要的專用車及零部件生產(chǎn)和出口基地。集團產(chǎn)業(yè)涉足專用車制造、汽車車橋生產(chǎn)、汽車零部件生產(chǎn)等多個領(lǐng)域，主打產(chǎn)品是輕、中、重卡及大型客車系列車橋，業(yè)務涉及亞洲、美洲、歐洲及非洲等多個國家和地區(qū)。
集團研發(fā)和技術(shù)力量雄厚，其技術(shù)中心被評為“國家認定企業(yè)技術(shù)中心”，擁有各類科技人員500多名，包括高級專家30余人；具備獨立研制開發(fā)各種專用車、特種車輛、商用車車橋及支撐橋等零部件的能力。
集團先后榮獲“強國之基-中國制造功勛獎”、“中國民營企業(yè)500強”、“國家工業(yè)品牌培育示范企業(yè)”等稱號。
? 服務內(nèi)容
通過在搭載發(fā)那科系統(tǒng)的青海一機立式加工中心上安裝iSESOL BOX，在BOX應用管家下載運用“智能增效APP”進行生產(chǎn)提速。
? 增益成果
安裝了iSESOL BOX的設備在生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)了16%以上的產(chǎn)能增效，平均每臺設備每月凈增收益5499元。
圖8 優(yōu)化記錄截圖