某工程機械集團成立已有33年的歷史，長期處于中國工程機械行業(yè)排頭兵地位，目前位居世界工程機械行業(yè)前三位。其產品銷售網絡覆蓋180多個國家及地區(qū)，年出口額連續(xù)30年保持國內行業(yè)首位。

　　集團向市場提供工程起重機械、路面機械、壓實機械、鏟土運輸機械、混凝土機械、高空消防設備、建筑機械、特種專用車輛、液壓件、工程機械專用底盤、驅動橋、回轉支承、駕駛室、柴油機、齒輪箱、齒輪泵、工程輪胎等系列工程機械主機和基礎零部件產品。

　　啟程信息化建設

　　該集團的信息化發(fā)展歷程，歷經從世紀交替時期的信息化基礎建設階段，至2010年前后兩化深度融合階段，至十三五期間數字化提升階段，一直到當前大數據時代下的智能化升級階段。整個過程從上世紀80年代的“甩圖板”起步，目前已經開始了以智能制造為主攻方向，全力推動智能化產品與智能施工能力；推進智造升級，融合5G豐富的場景打造標桿工廠；開展智能化服務，提供數字化產品，以支撐集團從戰(zhàn)略控股型向戰(zhàn)略經營型的轉變，真正立足于工程機械行業(yè)之巔。

　　為了實現企業(yè)信息化向數字化和智能化的轉變，集團統(tǒng)籌規(guī)劃了新的IT架構：一方面在成熟的業(yè)務應用系統(tǒng)之上，依托新建的數據主線能力，實現全集團的業(yè)務流程貫通；另一方面從業(yè)務流程角度，圍繞市場需求和產品戰(zhàn)略、需求定義和設計立項、新品開發(fā)和設計復用、功能定義和結構配置、生產工藝和質量工程、原型模擬和測試、供應鏈管理、智能制造、產品營銷和售后服務等核心業(yè)務領域，建立全球化、智慧化的戰(zhàn)略經營支撐能力。

　　在進行智能化建設的過程中，該集團引入了PTC的產品。雙方的合作起步于三維CAD設計PRO/E產品的導入，后來逐步采用了Windchill等PLM/SLM解決方案。

　　首先是產品研發(fā)智能化，當前該集團正與PTC合作建立“全球產品協(xié)同研發(fā)信息平臺”。集團基于PTCWindchill PLM平臺，整合研發(fā)和BOM數據，統(tǒng)一服務于各個產品事業(yè)部與研發(fā)相關的部門。實施橫跨產品三維設計、研發(fā)項目管理、設計任務協(xié)同、市場營銷共享，和面向工藝、測試、制造和質量合規(guī)等諸多業(yè)務場景的智能化建設方案。如面向平臺化產品的需求實現TOPDOWN的產品設計；面向營銷和生產效率的提升落地選裝選配；面向集團所有的研發(fā)項目管理建立一體化、并行化、結構化、可視化和數字化的智慧項目管理體系框架等。

　　其次是面向產品服務的智能化，通過在產品設計階段，將面向售后服務的需求、服務策略、FRU規(guī)則、指導手冊架構和驗證確認等服務環(huán)節(jié)要素，引入產品服務功能設計（DFS）規(guī)劃。實現在智能產品服務流程管理中，基于數據分析提供零備件的預測和優(yōu)化；以數據驅動的服務過程管理系統(tǒng)，支持人員效率的持續(xù)優(yōu)化和知識庫迭代。配合服務3D模型和現場物聯網數據，將增強現實技術引入服務技工培訓和服務現場交互性支持等。

　　打造智能工廠

　　當前，工程機械行業(yè)制造環(huán)節(jié)正面臨著眾多復雜且極具挑戰(zhàn)性的場景，例如：

　　• 產品定制化程度高，非標和變異產品型號繁多，造成產品設計變化導致的工藝、材料甚至裝備都經常需要調整和更新；

　　• 生產裝備來源復雜，設備狀態(tài)和工況難以監(jiān)控、管理和進行績效統(tǒng)計，維修保養(yǎng)和生產計劃脫節(jié)等，導致運維成本和材料浪費難以控制；

　　• 實際生產過程中的工藝參數難以采集和匯總利用，質量缺陷缺乏預測性和可控性，違規(guī)作業(yè)時有發(fā)生，產品質量控制目標難以達成；

　　• 生產過程數據實時可見性無法滿足，各類消耗統(tǒng)計延遲，生產成本和產出難以關聯，生產管理和決策效率低下，精益化生產無以為據等。

　　為了解決這些問題，實現制造環(huán)節(jié)數字化和智能化的提升，2020年，該集團在智能工廠項目中引入PTC ThingworxIIoT平臺，全力構建集團一體化設備互聯互通平臺，以實現“設備高效采集、數據深度挖掘、精益持續(xù)改善、效益明顯提升”的目標，為公司數字化轉型，智能工廠提質增效提供重要支撐。

　　在構建過程中，首先利用IoT平臺，并結合5G、AR等新技術，在重點設備端實現數據高效采集，智能輔助維修以及對現場、資產和人員的集成管控。

　　其次，采用數字孿生框架，為運營端提供業(yè)務模式所需的資產可視性和互操作性、訂單執(zhí)行管控和追溯、生產實時績效管理、質量預測和精益提升等支持。

　　在已經實施的第一期智能制造項目中，基于當前規(guī)劃的業(yè)務場景，為了滿足整個集團的承載力需求，實施了集群部署的架構，將Thingworx平臺部署到集團的IT基礎設施中?；谠O備管理、生產績效管理和數據分析工具，建立了工業(yè)物聯網基礎平臺，并提供了系統(tǒng)集成接口和部分數字孿生和大數據分析創(chuàng)新應用。

　　當前實現的核心功能包括：

　　設備連接：采用Kapwar e采集復雜的自動化協(xié)議；Thingworx Edge SDK對接非標的自動化設備協(xié)議；第三方RTU采集環(huán)境和能源數據；通過RESTFUL方式對接MES等信息化系統(tǒng)。

　　設備管理：設備信息檔案全記錄；設備參數?采集點位及重要數據追溯；設備狀態(tài)、指標實時監(jiān)控?設備運維人員可以快速了解設備情況；帶時間戳的狀態(tài)參數?基于設備歷史記錄，為工藝人員提供大數據分析支撐；報警、點檢、巡檢、維保日志和知識庫管理等。

　　生產管理：生產工藝、程序管理和執(zhí)行過程參數監(jiān)控；生產績效管理?OEE等各類KPI看板和報告；工單與設備狀態(tài)匹配度；產前檢查、產中監(jiān)控和產后追溯管理等。

　　維保管理：維修計劃、設備狀態(tài)監(jiān)控、告警、故障報修、工單管理、維修日志、零備件管理和故障處理知識庫?原因分析、知識增補、知識圖譜和現場AR指導。

　　基于大數據分析的質量控制和工藝優(yōu)化：設備數據分析?通過機器學習算法模型建立故障模型，提供故障預警；焊機數據分析管理?通過焊接故障控制實驗，對數據進行分析，建立焊接機器學習算法模型；刀具數據分析?通過刀具故障控制實驗，對數據進行分析，建立機器學習算法模型。

　　數字孿生：通過車間和單體設備的多個視角，展示設備實時加工姿態(tài)和實時數據，為不同角色提供設備相關的基本信息、效率信息、成本信息，以及報警信息。

　　工廠實施初具成效

　　經過一年的實施，該集團在工業(yè)互聯網平臺實現了設備數據全量采集和與MES/SCADA系統(tǒng)的全面打通。目前在設備綜合管理層面已能了解設備健康度管理所涉及的設備實時數據，故障數據，運行數據，運維數據，實現生產設備的總體狀態(tài)分析、預測告警和趨勢分析，以及故障追溯和判斷工具，指導排產、維護和優(yōu)化。

　　同時在設備管理與生產管理相結合方面，實現了面向不同管理層級的設備績效指標可視化和統(tǒng)計分析的綜合看板、移動應用和數字孿生展示看板等業(yè)務應用。圍繞業(yè)務需求制定大量的設備KPI指標，例如設備綜合效率（OEE）、計劃/24小時開機利用率、開機率、設備故障率、設備速度效率、保養(yǎng)執(zhí)行率、點檢執(zhí)行率等，多角度、全方面考察設備管理全過程。同時這些KPI指標還可以在多個維度進行詳細對比，結合工廠日歷以及上下件報工，來形成精準的KPI情報，支撐精益化管理。

　　工藝及質量控制層面在機加工、焊接等關鍵工序，實現了工藝全流程管理、機加工質量超差缺陷控制告警和焊接質量缺陷告警等人工智能業(yè)務應用。

　　在工藝質量和設備維保智能化角度，基于工業(yè)物聯網平臺建立了設備故障知識庫和故障根因統(tǒng)計分析、追溯和優(yōu)化分析系統(tǒng)。如焊接設備的主要故障為尋位短路、送絲系統(tǒng)故障和撞槍，通過排除尋位系統(tǒng)故障、保養(yǎng)送絲回路、優(yōu)化工裝定位和焊接程序，可降低近80%的故障停機。目前該知識庫積累了1萬余條預置報警代碼，系統(tǒng)支持處理方式不斷的積累和迭代，形成智能化的知識分享機制。

　　結語

　　目前，該集團的工業(yè)互聯網項目已經成功地進入了第二階段。后續(xù)將進一步開發(fā)設備物聯網與5G和AR技術相結合的創(chuàng)新應用，在充分挖掘物聯網大數據支撐的智能化運營創(chuàng)新應用的同時，最大限度地推進企業(yè)數字化轉型。以盡快獲得工業(yè)互聯網時代的核心競爭力，鞏固和提高集團在全球工程機械行業(yè)排頭兵地位。

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