邊緣計算關鍵技術在數字化工廠中的應用
海南金盤智能科技股份有限公司成立于1997年,是集研發、生產、銷售與服務于一體的國家級高新技術企業和國家制造業單項冠軍示范企業,公司運用數字化制造模式不斷為新能源(含風能、太陽能、儲能等)、新基建、高效節能、軌道交通等全場景提供優質的電能供應解決方案及高端裝備,產品銷售遍布全國,并出口到全球83個國家和地區。
2013年,金盤科技制定中長期的數字化轉型戰略規劃,并組建以董事長為總指揮的數字化轉型團隊,統籌安排數字化轉型戰略的規劃和部署。金盤科技十四五數字化轉型戰略規劃以對外輸出數字化工廠整體解決方案為核心,布局儲能、醫藥等多個行業數字化工廠,以 “智能決策、數據驅動、數字智造、數字服務”四大戰略路徑,全面實現企業數字化轉型,推動數字化及智能制造、智慧工廠、智慧園區等數字化整體解決方案商業化發展,成為通用型數字化制造平臺。
7座數字化工廠 引領同行業企業數字化轉型
EC-Plat是海南金盤自主研發的數字化工廠核心系統的邊緣計算平臺,應用了自主研發邊緣智能、異構計算、互聯互通技術、微服務技術等關鍵技術,構建融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的分布式開放體系,就近提供智能化服務,滿足在敏捷聯接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。解決邊緣側設備端數據采集及分析處理的問題,便于數字化工廠產線設備控制系統快速實施,縮短軟件實施周期,節約開發成本,降低開發門檻,減少實施風險,為數字化工廠或智能制造工廠實現精細化、差異化、柔性化管理。
EC-plat邊緣計算平臺關鍵技術應用于金盤科技海口數字化工廠,并在桂林、武漢等設立的全資子公司建設的數字化工廠推廣應用,共建設7座數字化工廠,覆蓋輸配電及控制設備制造、儲能等領域。
其中,海口數字化工廠取得了很明顯的成效,經過2個完整年的實際運行,整體經濟效益較轉型前(2019年)大幅提升,如產出額提升約163%,人均產出額提升約為136%,人均產量提升約82%,產能提升約124%,產量提升約103%,工廠庫存周轉率提升185%;制造車間的單位kVA工費成本較轉型前下降超過15%,單位產出額工費成本較轉型前下降超過 30%;受益于整個制造工廠的有效工時大幅延長,各車間綜合有效工時占比較轉型前提升82%。
基于公司數字化轉型相關技術成果和應用案例,公司具備了對外承接數字化工廠整體解決方案的能力。公司已累計承接超3億元數字化工廠整體解決方案業務訂單,其中,公司承接的首單數字化工廠解決方案項目已于2022年順利交付并完成驗收,標志著金盤科技依托自身技術和團隊資源引領同行業企業數字化轉型的商業化模式成功落地。
國內首家符合認證 EC-Plat的邊緣計算協議
EC-Plat借鑒了MQTT物聯網傳輸協議的原理,結合數字化工廠的特有場景,形成了數字化工廠邊緣計算平臺一套企業標準協議”邊緣計算多層網絡通信保活協議”,旨在為低帶寬和不穩定的網絡環境中的物聯網設備提供可靠的網絡服務。邊緣計算協議針對低帶寬網絡,低計算能力的設備,做了特殊的優化,使得其能適應各種物聯網應用場景。該企業協議及相關技術的引入能有效提升系統數據傳輸及時性和穩定性,涉及的關鍵技術有邊緣智能、異構計算、互聯互通技術、微服務技術。
金盤科技研究的數字化工廠邊緣計算開發平臺EC-Plat開發框架,主要由邊緣控制器、邊緣網關和邊緣云組成。邊緣云的建設主要是實現一些計算、算法、規則進行邊緣云化,有效利用云端資源,降低運維成本,提高系統穩定性。目前我司數字化工廠邊緣云化的系統有車載控制系統RCS,集控系統系統DCS,倉儲控制系統wcs,數據監控與采集SCADA、生產執行系統MES,各系統在邊緣控制層也有相應的邊緣終端;工業互聯網平臺涵蓋了邊緣網關的建設內容,實現智能終端和云端系統的連接和調度,分發任務指令,提供心跳服務功能,達到實現IT和OT網的隔離,同時實現系統信息的暢通;最后是邊緣控制層,通過研發多種類型的智能終端,針對不同的設備、產線以及環境溫濕度研制不同的產品,包括電阻儀智能終端、產線控制終端、澆注爐控制終端、車載適配器智能終端等。
金盤科技海口高端干式變壓器數字化工廠作為國內首家符合德國工程師協會標準 VDl4499,并經德國認證機構TOV NORD認證的干式變壓器數字化工廠,主要建設內容包括 “三大基礎”、“兩大仿真”和“數字化系統運營架構",于2020年70月海口數字化工廠建成投入運營,實現了企業制造模式創新、經營模式創新及商業模式創新;實現了生產自動化、物流自動化、信息流自動化、企業數字化經營閉環管理及產品設計、制造全過程數字李生,有效提升了企業的生產效率、綜合能源利用效率、庫存周轉率及整體運營效率,降低了研發周期、產品不良率、物流成本及運營成本,實現了從產品設計、采購、生產、交付到售后的全面數字化運營管理。
EC-plat邊緣計算平臺關鍵技術應用于數字化工廠后,能高效處理控制設備端的數據存儲、計算,并傳輸至工業互聯網平臺(Vportal),能源管理系統(EMS)、生產過程管理系統(MES)等業務場景從Vportal抓取源數據,各業務場景系統再利用源數據進行后續流程。
本文章選自中國上市公司協會發布的《中國上市公司數字化轉型典型案例》