基于工业互联网的大数据分析平台

基于工业互联网的大数据分析平台钢结构制造全过程成本分析与工艺优化

引言：中建钢构广东有限公司是国家高新技术企业，是中国最大的钢结构产业集团——中建钢构有限公司的隶属子公司，年加工钢结构能力20 万吨，是国内制造特级的大型钢结构企业，是国内首批取得国内外双认证（欧标、美标）的钢结构企业。中建钢构具有行业领先的建筑信息化、智能化产品，自主研发了国际领先的钢结构全生命周期管理平台，开发了ERP、设备能像管理系统、库存管理系统等信息系统，搭建了基于工业互联网的大数据分析管理平台。同时，公司正实施建设全球首条钢结构智能制造生产线，实现涵盖切割、分拣、搬运、焊接、仓储、物流、信息化的智能化生产。该产线获批成为2017 年国家工信部智能制造新模式应用项目，并被科技部立项作为国家“十三五”重点课题。中建钢构广东有限公司率先践行“中国制造2025”，成为国内装配式建筑领域首个智能化工厂，并获得2018 年广东省工程技术研发中心、2018 年广东省两化融合试点企业；2018 年广东省级企业技术中心；2017 年广东省智能制造试点示范项目；2017 年广东省制造业与互联网融合试点示范。

目录

案例 1 (1)

一、项目概况 (3)

1.项目背景 (3)

2.项目简介 (3)

3.项目目标 (4)

二、项目实施概况 (5)

1. 项目总体架构和主要内容 (5)

1)总体功能架构 (5)

2)建设内容详细介绍 (5)

三、下一步实施计划 (18)

1.平台覆盖范围扩大与共享应用细化 (18)

2.项目经验总结与成果转化 (19)

四、项目创新点和实施效果 (19)

1.项目先进性及创新点 (19)

2.实施效果 (20)

一、项目概况

目前中建钢构遇到的问题最重要的原因是产线、设备的数据缺失、以及业务

系统各自独立。因此我们采用新型工业互联网架构来分四步解决这个问题，第一步采集与可靠传输产线设备的实时数据解决机台间的信息孤岛与网络传输问题；第二步利用工业大数据平台汇聚现有业务系统数据，解决系统间的信息孤岛问题；第三步利用系统与设备数据根据需求做相应的功能应用与可视化呈现解决各部门间信息不一致与工厂透明化的问题；第四步依靠大数据平台能力实现成本维度的大数据分析应用解决生产成本缺乏精细化管理的问题。

1.项目背景

作为钢结构行业工业互联网的切入点，我们希望通过本次基于智能产线上的试点项目，以降本增效为目的，为生产、商务、财务等相关的业务部门提供实际的决策支撑作用。上层系统中的业务管理数据相打通，实现业务系统和生产系统联动，达到产线级的IT/ OT 系统融合。并且通过多种形式的展示，完成对产线数据的可视化呈现，以及围绕成本这一重要维度的大数据分析应用，推动成本与工艺优化从而实现降本增效的目的。

2.项目简介

根据“数字化、信息化、智能化”的设计理念，充分利用工业PON 网络、智能生产管理系统、工业大数据平台等先进技术，构建基于云架构的大数据分析平台。通过建立工业互联网大数据分析平台，通过数据采集、分析、决策，优化提升可制造性和可服务性，形成企业智能管控闭环，提供生产效率，降低运营成本。

1、设备数据采集：通过智能网关硬件设备，实现数据采集、通讯协议转换、数

据清洗、边缘计算以及数据上传等功能，把中建钢构广东有限公司二期

（简称“工厂”）中试点示范产线的关键设备中运行状态、工艺参数及加

工信息等数据采集上来。

2、工业PON 网络设计与建设：完成工厂内无源光纤网络建设、通过使用工业

PON 通讯方式，把数采设备采集到的数据传输到云平台，建立云平台

和设备之间的数据通讯管道。

3、网关管理平台：建设部署智能网关管理平台，对负责数据采集的智能网

关、工业PON 网络设备以及所接入的工业网络，提供包括网络层、传输

层在内的端到端监控和管理的服务。

4、工业大数据平台建设：在中建钢构部署工业大数据平台，用来汇聚集成

设备采集的数据、业务系统中数据（BIM 系统、业财系统、能像系统、

下料集成系统），对数据进行建模、存储、计算。为数据的分析、应用开发

以及可视化展示提供对应支撑能力。

5、功能应用开发：根据客户需求、基于工业大数据平台完成产线看板、作

业中心、设备详情、产品追溯、能耗管理、告警管理、权限管理等功能

的应用开发工作。

6、可视化展现：形象化的展示工厂整体生产运行情况，在有效地整合IT 与

OT 的数据源后，可以从经典的制造管理视角，将数据以清晰的结构和层次

呈现给管理和使用者，如订单执行进度、生产工序执行情况、生产设备

运行情况以及多角度的统计分析图表等。

7、大数据分析应用：通过已采集的设备数据、BIM 系统、业财系统、能像

系统、下料集成系统数据作为基础，充分利用机器学习、数据分析等技

术，针对生产运营中所需要的应用，建立数学模型，帮助工厂提升运营

效益。

3.项目目标

通过本次项目的实施，工厂实现“三个优化与一个管理”的目标，项目执行团队具备“六种能力”。

1、三个优化：制造项目成本优化、产线成本优化、工艺参数优化。

2、一个管理：易耗件预测性维护与成本管理。

3、六种能力：采集技术及能力、传输技术及能力、云端平台技术及能力、基于

平台的应用能力、可视化展现能力、大数据分析能力。

二、项目实施概况

本次项目将从设备折旧、生产能耗、备品备件等数据源中，利用线性回归、

聚类分析等大数据分析模型，按照项目批次、生产构件等维度精细化分析生产成本，从而实现精细化报价、优化生产排程以及提供管理决策的数据依据。

1.项目总体架构和主要内容

1)总体功能架构

中建钢构工业互联网平台是由中建钢构广东有限公司与中国电信上海理想

集团共同联合打造的。该平台一方面通过智能网关获取产线的关键设备的实时数据，另一方面对接了中建钢构BIM、能像、业财、下料集成等多个相关业务系统，实现

了产线级IT/OT 的联动和设备数据的萃取、分析、同时采用大数据可视化系统进行

多维度的展示。如图1 所示。

图1 总体功能架构

平台充分应用工业大数据相关技术，围绕着成本精细化管理、产线成本优

化分析、设备工艺参数优化、设备易损件管理等四个维度进行深度数据分析。

2)建设内容详细介绍

1、设备数据采集

本次项目中我们采用霍尼韦尔提供的智能网关，实现数据采集、通讯协议

转换、数据清洗、边缘计算以及数据上传等必要功能。通过智能网关帮助用户