物联网数据分析在数字工厂场景的落地.pdf

物联网数据分析IOT INSIGHT在数字工厂场景的落地胡李伟 产品负责人|01数字工厂方案简介数字工厂方案简介02IoT Insight产品介绍产品介绍03产品展望产品展望目录目录 CONTENT|数字工厂方案简介01|腾讯集团战略升级，全面拥抱工业互联网|“工业互联网是产业互联网的主力军工业互联网是产业互联网的主力军”新基建是通往全面数字社会的“高速公路高速公路”，数据是驱动数字经济发展的新“石油石油”,工业互联网则是高效运行的“智能汽车智能汽车”工业地产文旅能源CSIG CSIG 云与智慧产业事业群云与智慧产业事业群独立的工业互联网事业部独立的工业互联网事业部产品 研发 架构 销售 运营 生态 交付 数据智能优图AI实验室云计算云计算未来网络实验室安全实验室AIAI物联网物联网安全安全区块链区块链5G5G量子实验室大数据大数据新成立的CSIG云与智慧产业事业群作为腾讯集团To B业务总出口，集中腾讯集团所有优势技术资源，资金和人才，全力全力投入工业互联网发展投入工业互联网发展机器人实验室数字工厂是制造业三大价值链的交汇点|生产生产MESMES销售客户物流供应链SCADADCSERPBI数字产业链数字产业链产品智能化产品智能化供、销环节数字化生产经营管理数字化PLC产品设计技术服务售后服务产品价值链产品全生命周期的数字化生产价值链生产数字化生产数字化供应价值链构建数字工厂面临的挑战|01.信息化不够02.欠缺整体规划03.系统需协同04.数据待挖掘如何构建数字化工厂，支撑生产运营综合协同能力提升部分制造企业在某些业务领域日常运营及管理仍以手工的方式为主，整体信息化水平有待提升制造企业在局部领域已建设系统，但存在功能定位混乱，重复建设，浪费严重等问题。存在系统分散，数据分离的情况，对于流程的支撑碎片化，增加了的生产运营的管控难度，降低了整体效率工厂已累计了部分生产过程，销售，研发，质量检测等各类数据，但未对数据进行归集并充分挖掘数据效力数字化工厂基础架构目标具有足够的灵活性和集成能力串起3大价值链|营销管理系统物流管理生产执行系统信息化建设信息化建设传统传统ITIT架构架构以流程自动化为中心以流程自动化为中心，预先确定流程场景，用软件进行自动化预先确定流程场景，用软件进行自动化技术架构不统一，维护成本高技术架构不统一，维护成本高厂商依赖程度高，自有团队能力升级难厂商依赖程度高，自有团队能力升级难烟囱式系统建设，数据共享困难烟囱式系统建设，数据共享困难业务响应周期长、无法持续能力沉淀业务响应周期长、无法持续能力沉淀以内控为主，无法满足外延客户运营以内控为主，无法满足外延客户运营数字化转型数字化转型基于云边协同的新架构基于云边协同的新架构以核心能力服务化和数据在线为中心，以核心能力服务化和数据在线为中心，快速实现创新和应对不确定性快速实现创新和应对不确定性营销系统客户系统研发系统制造系统物流系统服务体系业务中台、数据中台、物联中台、组织协同平台云基础设施技术架构统一，自动化运维技术架构统一，自动化运维自有团队能力提升，数字化运营组织建设自有团队能力提升，数字化运营组织建设数据在线、实时共享、业务热启动数据在线、实时共享、业务热启动能力沉淀、持续运营、敏捷响应能力沉淀、持续运营、敏捷响应弹性扩展，以用户弹性扩展，以用户/客户运营为导向客户运营为导向大中台大中台能力沉淀数据在线持续运营小前端小前端快速响应数据共享业务创新腾讯云数字工厂平台：SmartConnect|数字工厂一体机一个云原生运行环境一套工业集成PaaS组件硬件平台软件产品定位：数字工厂物联、集成、应用部署平台|工业数字化应用工业数字化应用机加刀具管理应用设备物联应用智能生产应用MES智能仓储应用WMS工业现场安全应用aSafe设备管理应用APM容器化私有云运行环境工业工业PaaS平台平台工业一体机硬件1.工业物联平台2.工业应用集成平台SmartConnect云原生PaaS组件3.云原生一体机云原生一体机产品应用，智能工厂建设/工厂系统数字化一体化支撑|业务系统&生产控制(ERP,SCM,PLM)接口&流程监控(HMI/SCADA)控制层&数据整合(PLC)传感器&仪器Level 0Level 1Level 3Level 4Level 2运营控制(MES)数字化工厂方案数字化工厂方案 纵向数据采集和汇聚 横向补充现有制造系统 基于角色的可执行制造应用传统工厂数据架构传统工厂数据架构集团管理工厂管理 车间管理数字化工厂中枢平台数字化工厂中枢平台数据采集网关数字工厂一体机数据采集数据处理数据传输产品应用，集团管理多级管控体系数字化|集团数字运营平台集团数字运营平台集团专有云企业内网企业内网数字工厂一体机工厂本地应用工厂本地应用工厂工厂A A数字工厂一体机工厂本地应用工厂本地应用工厂工厂B B数字工厂一体机工厂本地应用工厂本地应用工厂工厂C C3.集团应用统一管理2.集团数据统一汇聚4.集团业务统一管控1.集团IT资源统筹产品价值：统一数字工厂建设标准|通过平台的工业应用配置与开发工通过平台的工业应用配置与开发工具构建平台应用的统一开发与接入具构建平台应用的统一开发与接入标准，实现平台应用的标准化，解标准，实现平台应用的标准化，解决企业应用孤岛的问题。决企业应用孤岛的问题。统一应用标准统一应用标准平台所有应用使用统一的用户体系，平台所有应用使用统一的用户体系，一个账号可使用所有的平台应用。一个账号可使用所有的平台应用。统一用户标准统一用户标准通过物模型通过物模型&业务模型的方式构建企业业务模型的方式构建企业的数据接入，存储，使用等标准，构建的数据接入，存储，使用等标准，构建企业的标准化数据平台。企业的标准化数据平台。统一数据标准统一数据标准统一标准通过平台的集成工具可快速集成应用通过平台的集成工具可快速集成应用&数据，大大降低集成成本，以统一的架数据，大大降低集成成本，以统一的架构和标准实现系统之间的对接，为企业构和标准实现系统之间的对接，为企业系统集成建立标准和成果积累。系统集成建立标准和成果积累。统一集成标准统一集成标准IoT Insight产品介绍02|IoT Insight的典型应用场景|设备条件监测设备状态监测设备状态异常告警设备异常根因分析设备预测性维护提前维护预警减少非计划停机与故障设备管理实时OEE管理设备OEE指标计算全局OEE实时监控生产KPI班组/个人生产量班组/个人良品率生产效率管理能耗实时监测能耗数采与实时展示能耗分布节能控制节能控制节省能耗支出节能减排SPC分析及时发现产品工艺缺陷实时展示SPC过程控制图提升产品工艺品质相关性分析设备、工艺过程参数相关性分析质量分析场景1：生产数字化管理|基于基于IoT InsightIoT Insight，连接生产制造设备，实现设备数据采集、状态监控、维修工单管理、报警、，连接生产制造设备，实现设备数据采集、状态监控、维修工单管理、报警、OEEOEE分析等，同时也可以与分析等，同时也可以与APS&MESAPS&MES系统联动，实现生产计划自动下发，配方管理，校验防错等，充分提升设备与系统的协同效率。系统联动，实现生产计划自动下发，配方管理，校验防错等，充分提升设备与系统的协同效率。设备1控制器设备2控制器设备n控制器检测仪器ATE 接口生产线设备连接数据采集数据展示控制/参数透传其他系统设备基础数据设备状态数据设备报警数据异常报警故障工单下发问题处理问题处理设备数据存储企业大数据平台BI数据分析 看板、报表ATE取数 场景2：企业上下游供应链智能化监控管理|设备数据采集设备数据采集:模具设备模具设备,喷漆喷漆,温温度度/压力压力/偏移偏移,检测设备检测设备,ESD,ESD环环境境,等工业数据等工业数据制造系统制造系统打通打通:ERPERP、MES,WMS关键数据提取采集p 对于对于链主链主企业企业业务业务：大幅度提高大幅度提高在线质量分析在线质量分析效率和准确率效率和准确率问题预警，及时了解问题点并采取有效问题预警，及时了解问题点并采取有效的改善措施的改善措施闭环管理和协同运营，实现质量的持续闭环管理和协同运营，实现质量的持续改善改善p 对于外部供应商：对于外部供应商：帮助平台和技术支持，提高供应商等合帮助平台和技术支持，提高供应商等合作伙伴自身数字化水平作伙伴自身数字化水平p 对于生态建设：对于生态建设：实现供应链上下游的高效协同和信息实现供应链上下游的高效协同和信息共享共享数字化，网络化，智能化质量管理解数字化，网络化，智能化质量管理解决方案决方案,提高整个产业链提高整个产业链/生态链核心生态链核心竞争力竞争力通过对产品质量数据、安装数据、运维数据的分析，展现各供通过对产品质量数据、安装数据、运维数据的分析，展现各供应商产品质量优劣势以及发展趋势；应商产品质量优劣势以及发展趋势；督促供应商严格质量管控，改进生产工艺、不断提升物资质量。督促供应商严格质量管控，改进生产工艺、不断提升物资质量。优化采购策略，提升采购物资质量。优化采购策略，提升采购物资质量。风险预警，故障诊断，闭环管理，运营协同风险预警，故障诊断，闭环管理，运营协同腾讯云工业一体腾讯云工业一体机机供应商供应商 /委外加工单委外加工单公有云网络企业内网企业供应链智能化管控企业供应链智能化管控场景价值：场景价值：生产实时监控质量和产量跟踪对比利用利用IOTIOT技术实现企业技术实现企业外部的管控和协同外部的管控和协同，支持企业，支持企业产业链产业链能力建设能力建设iot采集系统集成场景3：综合能源管理/双碳优化|方案实现综合能源管理解决方案架构图对于工厂能的空压机、中央空调、循环冷却水等高能耗设备进行统一的纳管可控制，节省能源消耗设备层IOT硬件传输层IOT-HUB边缘层边缘服务器LORA基站网关路由PaaS层ECSHbaseELBCCEKafkaRESaPaaS层数字大屏设备组态AI算法协议服务用户管理自定义报表应用层设备数字化监控、运维整站能源优化管理整站智能化控制空调主机传感器4G/有线中央空调边缘服务器能源可视化能源运维能源统计能源优化能源报表能源智控空压机传感器空压站边缘服务器Lora/有线4G/有线4G/有线循环水质传感器循环水边缘服务器Lora/有线 4G/有线4G/有线技术方案功能模块智能水表智能电表智能蒸汽表智能天然气表LoRa/有线/4G能源监测/设备数字化空压站智控中央空调智控冷却循环水智控业务场景通过智能传感器及边缘服务器，实现设备数据采集分析，通过AI算法，进行设备的智能化调节。IoT Insight是什么|IoTIoT InsightInsight设备连接设备连接数据计算数据计算资产模型资产模型工业组态工业组态/设备设备可视化仪表盘可视化仪表盘工业网关上位机&HMICNC&RobotPLC DCS RTU数据分析数据分析集团控制塔生产管控质量管理MESWMS设备管理数字孪生采集OT数据200+主流协议支撑50万点/s点位在线配置结构化数据实时计算、转换、时序对齐资产时序分析、SQL分析拖拽式开发丰富的组态数据动态绑定关联设备连接：主流工业协议和工业设备连接支持|一体机直接一体机直接内置工业协议内置工业协议驱动和驱动和MQTTMQTT接收，可以接收，可以直接从控直接从控制器采集数据制器采集数据，也可以，也可以对接网关获取数据对接网关获取数据MQTT/HTTP高性能可伸缩高性能可伸缩，单机支持最高，单机支持最高50w/s50w/s,可同时采可同时采集大量设备和系统数据，集大量设备和系统数据，降低总体采集成本降低总体采集成本工业网关设备连接：通道和设备配置简化连接过程，快速获取数据|通道通道-设备设备-点位点位3 3级管理配置级管理配置，符合自动化技术符合自动化技术人员的使用习惯人员的使用习惯目录组织管理目录组织管理，支持和支持和企业组织企业组织结构打通结构打通支持支持采集数据即采集数据即时预处理时预处理，规范规范业务计量业务计量单位单位资产建模：多维度资产建模和指标计算|贴片机贴片机资产模型资产模型贴片机贴片机1 1静态属性：tool_id（设备id）:测量属性：good_count（成功数）:bad_count（失败数）:转换属性：quality（合格率）：good_count/(good_count-bad_count)分析指标：oee（设备综合效率）：创建资产静态属性：tool_id（设备id）:pt1012测量属性：good_count（成功数）:128 bad_count（失败数）:4转换属性：quality（合格率）：0.96875分析指标：oee（设备综合效率）：91.23%资产资产资产建模：支持将具备同样特征的同一类资产统一抽象为一个模型，以资产管理的角度将来自不同数据源、不同类型的数据统一进行建模，从而便于数据的集中管理以及资产维度的分析能更便捷的展开。产线总产量合格通过产量产线OEE产线模型产线模型产线总产量合格通过产量产线OEE车间模型车间模型成功操作数失败操作数合格率设备OEE贴片机模型贴片机模型电表模型电表模型印刷机模型印刷机模型冲床模型冲床模型正向电压A正向电压B正向功率A耗电值印刷速度加工结果产品名称设备OEE冲压次数操作人员良品计数次品计数工厂模型工厂模型工厂总能耗产能利用率每单位制造成本整体设备效率资产数据计算：当资产对应的测量值上报，则会自动根据模型定义的转换值、分析指标进行后台计算。同时平台提供时序存储的能力，将设备高频次上报及计算后的时序数据以毫秒处理写入。资产建模：多层级资产模型与实例化管理|目录层级化管理可通过目录树管理资产层级结构，用户可便捷的查看不同资产层级对应的各类数据，解决资产管理混乱且无关联性的痛点问题。如某个工厂有多条产线，每个产线有若干设备，则根据 工厂、产线、产线下设备层级关系建立资产，每个层级选择对应的资产模型实例化。资产配置管理资产实例化需要进行静态属性、测量属性与点位的绑定关系配置以及父资产与子资产的关联关系配置。例如配置资产的某个测量属性“温度”与“通道1.设备1.温度”关联。数据计算：实时流计算支持丰富的算子能力|数据管道：快速对设备数据源数据进行预处理，对数据进行数据管道：快速对设备数据源数据进行预处理，对数据进行筛选、过滤、转换、聚合，筛选、过滤、转换、聚合，获取业务所需数据，建立获取业务所需数据，建立时序存储，降低用户处理数据的开发与维护成本时序存储，降低用户处理数据的开发与维护成本设备数据源表达式、筛选器数据过滤清洗设备数据存储数据库选取数据输出需要数据设备数据分类计算平台存储数据数据指标计算转换 100+函数数学时间比较条件聚合/时序 20+函数求和均值计数最大最小差分标准差时序函数脚本语言 2PythonJS数据计算：时序数据处理|Pressure Sensor 0.5s/Pressure Sensor 0.5s/次次Temperature SensorTemperature Sensor 1s/1s/次次timestampValue1s34.43s35.22s34.64s34.75s 32.16s30.1timestampValue0.5s121s141.5s162s02.5s143s15timestampPressure SensorTemperature Sensor0.5s1234.41s1434.41.5s1634.62s1634.62.5s14 35.23s1535.2流计算降频、时间窗口内对齐 数据质量：数据质量可能很差，需要去重、补齐、去异常等预处理 数据异频：工业传感器采集频率各不相同Pressure+Temperature Sensor 0.5s/Pressure+Temperature Sensor 0.5s/次次工业数据计算、分析前，会面临的问题：With Insight 缺失：数据丢失未能及时上报数据降频时间窗口处理补值（补0、补前一值、最大值）异常数据删除 乱序：由于各种环境原因，数据可能会出现晚到的情况数据分析：时序数据分析|时序数据处理时序数据处理降频、数据补齐、降频、数据补齐、数据时序对齐数据时序对齐数据乱序处理数据乱序处理数据筛选数据筛选序列分析算法序列分析算法数据画像数据画像数据质量分析数据质量分析数据匹配数据匹配数据修复数据修复异常检测异常检测质量分析、故障发现、不良根因分析质量分析、故障发现、不良根因分析产量对标、损耗对标、良率对标，异常发现、影响因子分析产量对标、损耗对标、良率对标，异常发现、影响因子分析序列发现序列发现频域处理频域处理连续查询连续查询UDFUDF自定义自定义Xml/Xml/jasonjason抽取抽取数据合并数据合并数据拆分数据拆分时序转多维表生时序转多维表生成成设备数据分析设备数据分析单设备单指标序列分析单设备单指标序列分析多个设备单指标时序分析多个设备单指标时序分析多个设备多指标时序数据分析多个设备多指标时序数据分析多维数据多维数据SQLSQL分析处理分析处理AIAI分析模型调用分析模型调用数据分析：离线分析是什么|ERPMES三方数据库各工业系统SQL server、MySQL、PostgreSQL资产历史数据设备资产WMSPDM冷数据存储文件导入Connect DBSQL任务开发自动报表：日、月报表统计需要分析什么数据？需要分析什么数据？如何分析？如何分析？分析价值分析价值?产能分析：优化生产配置故障分析：改进生产流程能耗分析：如何降低成本高效查询单多表join常规函数聚合函数定时周期调度数据分析-离线分析产品名称批次当日目标当月累计完成当日目标达成率煤炭A1234523421591.88%化纤C2345625523090.20%烧碱T1234518914074.07%合成橡胶D245521220295.28车间月报表统计设备id设备名称正常时间报警时间维护时间速度慢设备AA123455047293.650.4设备BC23456576367236设备CT123455047236108设备DD2455576367236MES、ERP数据结合，如：管理员、维护原因、采购原料产能分析导致目标达成率低的原因？自定义自定义SQLSQL分析和外部数据表接入分析和外部数据表接入能力，支撑多种业务数据分能力，支撑多种业务数据分析要求功能析要求功能基于基于优化的优化的ClickhouseClickhouse运行运行分析任务，兼具性能和高扩展性分析任务，兼具性能和高扩展性CK SELECT Query：SELECT DISTINCT expr_listFROM db.table|(subquery)|table_function INNER|LEFT|RIGHT|FULL|CROSS OUTER JOIN(subquery)|table USING columns_listWHERE exprGROUP BY expr_list WITH TOTALS|组态可视化：低代码工业组态可视化开发|提供丰富的提供丰富的行业设备组件行业设备组件，支持，支持低代码免代码开发低代码免代码开发，没有前端与后台经验的用户也能快速上，没有前端与后台经验的用户也能快速上手手，高效开发设备可视化大屏和工业组态应用。，高效开发设备可视化大屏和工业组态应用。组态可视化：预制大量行业开发资源，开箱即用|装备制造产线装备制造产线电子制造产线电子制造产线产品展望03|IoT Insight未来展望|行业模型沉淀 工艺机理沉淀腾讯云IoT行业通用能力沉淀h商开箱即用能力进一步提升消费者开放合作国产开源时序数据库合作 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