笔头加工制造数据采集与设备管家工业微应用项目基于数据采集的工业微服务应用
一、项目概况
笔头加工制造数据采集与设备管家工业微应用项目，基于电信工业PON 网络，通过恒远智能科技的智能
数采终端，对笔头加工设备的数据进行采集，并对数采数据通过工业软件和工业APP 微应用进行统计分析应用。
图 1 笔头和笔头加工设备
1.项目背景
（1）行业背景
作为制笔行业的核心制程--- 笔头加工制造，也是白雪文具的关键技术。笔
头关键部位的尺寸精度要求在两个微米，表面粗糙度要求为0.4  微米，在笔头最
顶端的地方，厚度仅有0.3 到0.4 毫米。进行如此高精度的加工，既要容易切削，加工时还不能开裂，这对不锈钢原材料以及加工设备技术提出了极高的性能要求。长久以来，我国笔头加工所用原材料（笔尖钢）以及多工位笔头加工设备，一直依赖进口。一边面对着钢铁产能过剩，一边还要进口笔尖钢，笔头的加工一时间
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成为举国关注的产业难题。直到2016 年，经过5 年的努力，太钢集团实现了笔尖钢的批量生产，解决了原材料依赖进口问题。但是，笔头加工设备技术依旧是行业难题，依赖从日本、瑞士等国家进口。
笔头加工不仅是企业的核心制程，也是行业发展的痛点；采集笔头加工设备数据并进行分析应用，解决笔头加工效率低下问题，提高设备利用率，有助于提升整个笔头加工行业的技术水平，为笔头设备的国产化，提供大数据支撑。
（2）企业背景
白雪文具笔头加工制造目前面临以下几个突出问题和潜在需求：
a.设备效率差，昂贵的设备未能充分发挥作用，使得生产成本高；
b.设备故障率高，设备稼动率低，严重影响生产进度；
c.产能统计、故障统计、生产信息统计等全部依靠人工记录，时效性差且不
准确，无法对设备、人员的生产效率进行有效评估，管理精细度差。
（3）项目可行性与资源优势
笔头生产制造以设备加工为制造主体，所有的人员、物料、方法、工具等生产要素都要经过以设备为单元构成的加工中心，并且笔头加工设备自动化智能化程度高，为项目的智能联网和数据采集提供了物理基础。
2.项目简介
笔头加工制造的数据采集与设备管家工业微应用项目，应用设备联网、数据采集、边缘计算、数据分析等技术，以配备多种数据模型的生产数据采集和分析应用系统为数据应用载体，以设备管家微应用APP 作为数据采集以及数字化管理的重要延伸。项目整体规划如下图。
图 2 数据采集与分析应用项目整体规划
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其中一期规划按照以下步骤实施：
（1）设备联网与数据采集：应用恒远科技的设备数据采集技术，基于车间级工业网络，根据不同的设备接口与通讯协议设计数采方案，利用数采终
微服务网关设计端EverMonitor 实现设备级的联网与数据采集。
（2）生产数据采集与分析应用系统：基于采集到设备状态信息、故障信息、生产产能数据、品质数据、刀具寿命等设备生产数据，搭建设备台账、设备管理、生产管理、品质管理、刀具管理、报表管理等多个功能模块与
应用，实现对采集数据的综合应用，实现设备生产信息的全方位监控与
智能分析，建立车间级的数字化管理平台。
（3）设备管家APP 微应用：结合笔头加工设备的采集数据，开发设备管家APP 微应用，随时随地掌握设备生产以及状态信息。
3.项目目标
（1）设备管理数字化：实现设备联网，通过数采终端，实现设备状态、设备生产数据等信息实时采集与掌握。
（2）生产数据可视化：基于生产数据采集与分析应用系统和设备管家APP 微应用，将数采数据进行分析与可视化应用。
（3）刀具智能管理：通过监控采集刀具振动，建立刀具负载变化曲线，建立刀具寿命以及磨损状态预警模型，通过曲线变化，实现刀具寿命与磨损的
自动预警，避免品质异常。
二、项目实施概况
通过对白雪文具笔头加工制造厂的设备品牌型号、加工工艺、生产流程等信
息的深入调研，结合现场痛点以及需求，设计规划一期项目方案并展开实施。
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1.项目总体架构和主要内容
图 3 项目功能架构
笔头加工制造的数据采集与设备管家工业微应用项目总体架构分为业务层、
网络采集层和应用层。
（1）业务层：对公司整个业务流程进行梳理，确认笔头加工制造在整个价值流中与上下游之间的业务
关系流程，进一步定义数字化匹配的标准业务流与工艺流、过程流，进行由上而下的公司级、工厂级、车间级、工位级的流程标准化。
（2）网络采集层：基于工业以太网、工业总线等通信协议，4G 网络、NB-IOT 等无线通信协议将设备接入网络；通过EverMonitor 网关进行加工参数、设备状态、故障分析与预警等实时数据的采集，内部集成了多种采集协议，兼容ModBus、OPC、CAN、Profibus 等各类工业通信协议和软件通信接口，能够实现数据格式转换和统一，另一方面基于网关的内置高性能芯片与处理系统，能够将数据从边缘侧、传输到云端，实现数据的远程接入。
（3）应用层：基于白雪文具笔头加工制造的车间需求，建立生产数据采集与分析应用系统及设备管家APP 微应用，实现端到端的数据集成与应用。
a.根据采集数据，基于笔头加工制程需求，建立生产数据采集平台与分析应
用系统。
b.基于生产产量、设备状态等特定场景，深度挖掘数据价值与用户行为分析，开发移动端的设备管家APP 微应用服务，如设备状态监控、生产产能、设备报修、刀具更换等。
c.全面可视化，建立车间生产看板，实时展示各设备产能达成情况；构建

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