一、案例背景

在當(dāng)今智能制造蓬勃發(fā)展的時(shí)代，某大型制造企業(yè)面臨著優(yōu)化生產(chǎn)流程、提升設(shè)備管理效率以及實(shí)時(shí)掌控車間生產(chǎn)狀況的迫切需求。該企業(yè)擁有多條自動(dòng)化生產(chǎn)線，分布在面積廣闊的廠區(qū)內(nèi)，各類生產(chǎn)設(shè)備繁多且來自不同供應(yīng)商，傳統(tǒng)的人工巡檢與分散的數(shù)據(jù)采集方式已無法滿足精細(xì)化管理的要求，急需引入一套先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)互通與數(shù)據(jù)集中管控。

二、網(wǎng)關(guān)選型與部署

經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)評(píng)估與測試，企業(yè)選用了天拓四方一款具備高可靠性、強(qiáng)兼容性的工業(yè)級(jí)4G物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。這款網(wǎng)關(guān)支持4G LTE高速網(wǎng)絡(luò)通信，向下兼容3G、2G網(wǎng)絡(luò)，確保在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定性，即使在偏遠(yuǎn)車間或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)波動(dòng)區(qū)域，也能保障數(shù)據(jù)傳輸不中斷。

在部署環(huán)節(jié)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)依據(jù)廠區(qū)布局與生產(chǎn)線分布，將網(wǎng)關(guān)安裝在靠近設(shè)備集中區(qū)域的控制柜內(nèi)。網(wǎng)關(guān)通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信接口，如RS485、RS232、以太網(wǎng)口等，與各類生產(chǎn)設(shè)備相連，包括數(shù)控機(jī)床、PLC控制系統(tǒng)、傳感器等，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)（如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、加工參數(shù)等）、狀態(tài)信息（開機(jī)、關(guān)機(jī)、故障報(bào)警等）的實(shí)時(shí)采集。同時(shí)，考慮到工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾、粉塵、溫濕度變化等惡劣條件，網(wǎng)關(guān)采用了工業(yè)級(jí)防護(hù)設(shè)計(jì)，堅(jiān)固的金屬外殼、寬溫工作范圍以及良好的電磁兼容性，有效抵御外界不利因素，穩(wěn)定運(yùn)行。

三、功能實(shí)現(xiàn)

（一）設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控

借助工業(yè)級(jí)4G物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，企業(yè)搭建起了遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。運(yùn)維人員在監(jiān)控室內(nèi)，通過配套的監(jiān)控軟件，即可實(shí)時(shí)查看分布在各車間的設(shè)備運(yùn)行狀況。一旦設(shè)備出現(xiàn)異常，如某臺(tái)數(shù)控機(jī)床主軸溫度過高，網(wǎng)關(guān)迅速將報(bào)警信息通過4G網(wǎng)絡(luò)推送至監(jiān)控中心，系統(tǒng)自動(dòng)彈窗提示，并以短信形式通知相關(guān)責(zé)任人，運(yùn)維人員可第一時(shí)間遠(yuǎn)程診斷問題，及時(shí)安排維修，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)線停工，大幅提升了生產(chǎn)連續(xù)性。

（二）數(shù)據(jù)采集與分析

網(wǎng)關(guān)持續(xù)采集海量設(shè)備數(shù)據(jù)，并上傳至企業(yè)私有云平臺(tái)。數(shù)據(jù)工程師利用大數(shù)據(jù)分析工具，對(duì)這些長期積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘。例如，通過分析不同時(shí)段設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，結(jié)合生產(chǎn)任務(wù)量，發(fā)現(xiàn)部分設(shè)備在夜間低谷電價(jià)時(shí)段利用率不足，為企業(yè)制定錯(cuò)峰生產(chǎn)計(jì)劃提供依據(jù)，有效降低了用電成本；又如，對(duì)設(shè)備故障前后的運(yùn)行參數(shù)變化趨勢(shì)進(jìn)行建模分析，提前預(yù)測潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)，將設(shè)備平均故障間隔時(shí)間延長了30%。

（三）遠(yuǎn)程程序升級(jí)與配置

對(duì)于車間內(nèi)的PLC等可編程設(shè)備，以往升級(jí)程序需要技術(shù)人員攜帶電腦到現(xiàn)場逐一操作，耗時(shí)費(fèi)力且易出錯(cuò)。如今，利用工業(yè)級(jí)4G物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程透傳功能，工程師在辦公室即可將新編程序通過4G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程下發(fā)至目標(biāo)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)批量快速升級(jí)。同時(shí)，還能遠(yuǎn)程調(diào)整設(shè)備的配置參數(shù)，如修改傳感器采集頻率、控制邏輯閾值等，靈活適應(yīng)生產(chǎn)工藝的動(dòng)態(tài)變化，極大提高了生產(chǎn)調(diào)整的敏捷性。

四、效益評(píng)估

（一）生產(chǎn)效率提升

通過實(shí)時(shí)設(shè)備監(jiān)控與快速故障響應(yīng)，生產(chǎn)線停工時(shí)間顯著減少，整體生產(chǎn)效率較之前提升了15%。原本因設(shè)備突發(fā)故障導(dǎo)致的平均每月20小時(shí)停工時(shí)間，降低至5小時(shí)以內(nèi)，產(chǎn)能得到充分釋放，為企業(yè)創(chuàng)造了更多經(jīng)濟(jì)效益。

（二）成本節(jié)約

一方面，預(yù)防性維護(hù)的推行降低了設(shè)備維修成本，每年節(jié)省維修費(fèi)用約30萬元；另一方面，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的能耗優(yōu)化使企業(yè)電費(fèi)支出每月減少5萬元左右。此外，遠(yuǎn)程運(yùn)維模式減少了現(xiàn)場技術(shù)人員的巡檢工作量，人力成本得以有效控制。

（三）管理精細(xì)化

企業(yè)管理層借助物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)積累的數(shù)據(jù)，能夠精準(zhǔn)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的每一個(gè)環(huán)節(jié)，為決策提供詳實(shí)依據(jù)。從生產(chǎn)排期優(yōu)化到資源調(diào)配，管理的精細(xì)化程度大幅提升，企業(yè)競爭力顯著增強(qiáng)。