机加工行业生产组织形式多样，有按订单的小批量多品种生产，有少品种大规模定制生产，还有多种生产形式综合生产。这对于管理者提升设备使用效率，提升产品良率，降低生产成本提出了较高的要求。

积梦智能将机加工行业的行业特性与企业生产管理中的难点相结合，建立了适合机加工企业的工业互联网平台。通过连接企业、设备、人员、物料、供应商、客户的信息系统网络，实现工业数据的全面采集、动态传输、集中存储、清洗筛选、实时分析，优化生产资源的配置效率，最终达成数字化工厂的管理目标

一、面临的问题

企业的数字化战略往往是欲速则不达，所以更需要的是从行业和企业自身的特点出发，抓住痛点，通过平台实现场景化应用解决方案，助力企业的数字化。机加工企业作为典型的离散型制造业，在企业各方面的管理中存在不少痛点：

对于销售管理，机加工行业的客户个性化需求多，产品种类日趋多样化，市场需求变化快，导致预测难度加大，企业实际生产很难按照订单进行排产，交期长导致客户的满意度低。

对于生产管理，机加工产品结构复杂，BOM物料多，零部件自制、外购兼有，工艺过程经常发生变更，因此生产计划的计算和安排都十分复杂，要考虑到人员、设备、物料、订单等众多因素，而临时插单现象时常发生，导致生产计划的混乱和不实用。

对于质量管理，机加工企业多数处于先纸质记录再电脑录入的阶段，导致数据收集维护工作量大，数据的准确性与实时性难以得到保障，质量的可靠性和稳定性无法保证。

对于设备管理，机加工设备的自动化程度相差很大，导致数据采集的难度加大，难以实现设备的在线管理和远程运维。

二、技术实现

企业数字化转型的目标：实现从设备底层、车间制造、企业运营到企业管控的纵向集成，形成贯穿产业链、供应链上、下游企业间的横向协同，以及面向产品全生命周期的端到端集成，拥有工业大数据的全面处理能力。确保机加工平台及其应用标准在企业的有效落地，整体推动工业互联网的建设，实现企业的业务与管理数字化升级。

企业数字化转型的规划：首先，识别企业数字化转型的关键需求，制定战略目标和长期计划；其次，形成数字化结构，为战略的实施提供决策和管理框架；再次，设计数字化体系架构，实现全局性的信息优化和整合；实施数字化项目，实现业务的数字化支撑；评价项目结果，实现数字化的持续改进。

主要包括以下应用场景：

        生产物料流动：机加工企业多数的生产模式属于小批量多品种的方式，这种生产方式对于生产过程的柔性化要求非常高，混线排产就是其中一个要求，在这个场景中需要将订单与生产信息相连，通过生产管理与物料管理的联通，驱动相应物料按照生产计划流动，满足混线生产的要求。

        质量追溯：完整的数据链是生产质量追溯的保证，数据链不仅仅包括质量数据，还有设备运行参数，原材料信息，在制品信息，工装治具，标识解析系统等，通过系统数据的互联互通，构建一体化的数据中台，才能实现真正意义上的产品追溯。

        协同分析：通过机加工平台，可以由原来分散式的问题分析方式转变为数据集协同分析方式。原来的问题分析需要不同的部门去分门别类的收集信息，包括设备信息，工艺信息，原材料信息，人员信息，环境信息等，时间长任务重；而机加工平台将收集到的数据实时的开放的面向所有人，可以根据不同的权限调阅不同的数据资料，做到快速信息互通，从而做到数据集协同分析。

基于以上应用，机加工平台方案针对性的解决了机加工企业的相应痛点：

        针对销售管理，采用动态可视化排单方式，使得销售人员可以实时查看订单的完成状态；采用人工智能预测算法模拟未来的销售量，使企业销售预测更可靠；

         针对生产管理，考虑到众多影响因子，利用算法对生产排单进行系统排单推荐，减少对人为经验的依赖；

针对质量管理，通过梳理企业工厂管理整个流程，对质量数据进行标准化管理，建立更加完整的信息数据平台，通过动态化及大数据分析形成可视化报告，推动数据形成完整的闭环；

        针对设备管理，利用多种设备数据采集方式，对数据进行实时采集、数据清洗、数据监控，对设备进行远程运维管理；

针对供应商管理，对供应商的质量、工艺过程进行实时监控，对供应商的制造能力进行定期评价报告。

        总体架构上，积梦数字工厂平台包含四大要素：数据采集(边缘层)、IaaS(基础设施层)、工业 PaaS(平台层)和 SaaS层,如图1所示。

        数据采集(边缘层)是基础。核心目的是要构建一个精准、实时、高效的数据采集体系，把数据采集上来，通过协议转换和边缘计算，一部分在边缘侧进行处理并直接返回到机器设备，一部分传到云端进行综合利用分析，进一步优化形成决策。平台在边缘层实现数据的采集以及数据感知，实现了网络协议的自动转换，对数据格式进行标准化处理。同时使得数据管理更智能、存储方式更灵活。它使得应用具有灵便、快速反应的能力，并在离线的情况下(和平台失去联系时)，仍能够独立地提供本地化的应用服务。最后，边缘层还能和平台保持 高效协同、合理分担运算任务。

        IaaS(基础设施层)是资源。主要包括计算资源、存储资源和网络资源，以及必要的电力资源、IP资源等；可以选用服务商提供服务，诸如AWS，阿里云等基础设施，也可以自己建设基础设施。IaaS总体架构如图2所示。

        PaaS(平台层)是核心。PaaS主要面向上层工业云应用提供开发流程管理、应用运行环境支撑、运维部署等，涉及应用的全生命周期管理; 其核心是数字化模型，推动工业技术软件化，一方面加快 CAD、MES、 ERP 等传统工业软件的云化改造和迁移，另一方面推动工业互联网平台开放共享工艺模型、知识组件、算法工具、开发工具等共性微服务组件，引导第三方开发者基于平台开发新型工业 APP，形成基于平台的工业 APP 开发者创新生态。平台在PaaS层提供工业微服务组件库及相应的开发工具，以满足企业用户方便快捷的定义自己的应用，其中微服务架构如图3所示。同时也提供了可持续集成分发环境(CI/CD)，以满足用户发布或回退微服务的敏捷性要求。 

        SaaS层是关键。满足不同行业、不同场景的应用服务，并以工业APP的形式呈现出来。平台主要包含的工业APP应用：主数据管理，生产管理，库存管理，设备管理，模具管理，销售管理，采购管理，质量管理，文件管理，产品追溯，薪资核算，数据分析，智能报告，工控机管理等。

        平台数据接入安全：通过工业防火墙技术、工业网闸技术、加密隧道传输技术，防止数据泄漏、被侦听或篡改，保障数据在源头和传输过程中安全。

        平台访问安全：通过建立统一的访问机制，限制用户的访问权限和所能使用的计算资源和网络资源实现对云平台重要资源的访问控制和管理, 防止非法访问。利用4A(Account、Authentication、Authorization、Audit)等技术，解决在大数据外围环境实现帐号管理、认证管理、授权管理、数据识别、安全审计和代理引擎，并将其整合成集中、统一的大数据安全服务系统平台，对大数据平台进行访问保护。

        平台安全防御：通过平台入侵实时检测、网络安全防御系统、恶意代码防护、网站威胁防护、网页防篡改等技术实现工业互联网平台的代码安全、应用安全、数据安全、网站安全。 

        平台在实际的应用中，达到显著效果：使应用企业产量提升10%，产品制造周期缩短10%；良品率提升5%，客诉问题解决时间缩短50%；库存水平下降至“0”；提升信息交互速度80%，响应速度提升50%；设备运维成本降低15%以上。

        平台具有如下创新点：

        平台架构方面：采用微服务架构，能够针对不同客户的不同需求实现快速定制化，普通的平台想要实现客户定制化开发需要至少3个月以上的时间，积梦机加工平台实现客户定制化开发只需2-4周，大幅缩短项目开发时间。

        分布式实时数据采集：机加工企业对于来料检验和制程检验，通常的做法是在生产现场检验完毕后先记录在纸质检验记录单上，再回到电脑前录入数据；这样做第一是无法对质量数据进行实时的监控，第二是两次记录数据会导致数据的差错率增加；积梦采取分布式实时数据采集，开发了移动端APP进行数据记录，使得来料检验和制程检验在现场检验现场记录，还对相应设备进行数据采集，保证数据的实时性和准确性。

        质量管理预警系统：通常是发现质量问题后再去进行解决，而此时质量问题已经发生，已经生产出大量不良品，造成成本浪费；积梦的质量管理预警系统利用偏差累积算法对每天的数据偏差进行统计分析，提前发现质量数据的漂移，发出预警信号，现场确认并提前解决故障，避免质量问题的发生。

        积梦工业互联网平台在企业内部实施的第一个应用是生产管理。

选择生产管理应用进行第一个实施是因为对于机加工企业而言，最关键最复杂的环节就是生产环节，如果生产环节能够顺利实施，那么其他环节再进行其他应用实施就水到渠成了；如果生产环节的实施没有达到预期的效果，或者现场实施有困难的，则需要技术人员根据客户现场的实际应用情况，给出产品优化解决方案或者现场实施解决方案，保证生产管理应用顺利的完成实施。

        生产管理应用的实施涉及到企业的自动化程度，生产流程的变化，业务方式的变化，网络信息基础，人员培训等众多因素，目前机加工互联网平台生产管理模块从开始实施到实施完成时间约1周时间。

        积梦机加工平台在企业内主要按照先实施生产管理环节涉及到生产制造部门，生产计划部门，IT部门；再实施库存管理和质量管理环节，涉及到仓储部门，物流部门，质量部门；接着是产品追溯、设备管理和文件管理环节，涉及到质量部门，制造部门，设备部门，行政部门，到此，生产相关的环节基本实施完毕；再实施销售管理和采购管理模块，将整个供应链管理打通，实现端到端的对接，涉及到销售部门、生产制造部门、生产计划部门、采购部门、仓储部门；最后基础模块都实施完成后，开始实施智能报告、数据分析、薪资核算等辅助模块，利用数据来帮助制造型企业驱动智慧化进程，主要涉及质量部门、财务部门、中高层管理者。

        在实施过程中，难免会遇到棘手问题及亟待解决的问题，项目组凭借积累的项目经验及团队快速的应变能力，及时解决问题，保证实施进度。具体内容总结如下：

1.技术方面

        积梦平台已经在生产现场实施后，经过产线的实际使用，发现生产管理模块在依照生产计划建立生产工单时，需要拆分的工单太多，每天建立工单耗时太长；以前依据计划建立纸质工单速度较快，因此，企业提出能否批量建立工单。

积梦根据客户的需求制定了解决方案：企业将生产计划在excel内拆分成需要新建的生产工单，按照不同的拆分需求调用不同的excel模板，在模板内完成新建工单后，将excel表直接导入系统，系统识别excel模板后开始自动批量建立工单，将人员从重复建工单的工作中解放出来，提升了工作效率的同时还保证了工单的准确性。

2.管理方面

         在平台项目开展实施的过程中，也曾遇到过各种各样的问题，其中最大的难题就是企业的部分管理人员和基层员工对于数字化转型的理解不够深入，所以没有感受到数字化转型的必要性和迫切性，这些员工仍然还是传统的观念，认为转型只是对IT系统进行升级。实际上数字化转型不是依靠一个IT系统就能完成，而是需要自上而下的推进和自下而上的协同两者同时进行。

        积梦的解决方案首先在企业一定范围内进行数字化转型的宣传和培训，得到高层管理者的部分认同；接着在工厂选择某一样板车间试执行数字化转型，搭载积梦数字工厂，在正式实施后，将得到的改善效果形成报告汇报给企业高层，得到高层的全力支持；然后在整个工厂内广泛宣传样板车间的数字化转型效果，并且由样板车间员工现身说法，得到基层员工的大力支持；最后，将样板车间的员工轮岗至不同车间，以老带新的方式将样板车间的转型方案推广至整个工厂乃至整个集团。

3.人才方面

        在项目开展过程中的另一个难题就是缺少数字化转型的人才，这一点就需要依靠平台服务商过硬的专业技术和服务能力。积梦智能拥有先进的平台技术和专业化的技术团队，所以在人才方面给予了企业非常大的支持，包括高层讲座，基层培训，厂内宣传，技术讨论会，项目实施汇报会，项目阶段总结会等等，通过积梦这些有能力有经验的人才帮助，才能让整个项目顺利完成。

        本案例是机械加工行业与工业互联网技术深度融合的典型案例。从业务角度，建立了机加工企业的工业互联网平台，实现从设备底层、车间制造、企业运营到企业管控的纵向集成，形成贯穿产业链、供应链上、下游企业间的横向协同，帮助客户提升生产运营管理，提高产品质量、优化车间生产效率，推动机加工行业数字化转型升级。

从技术角度，基于对于机加工行业的深度理解，提出了机加工行业的工业互联网平台架构，对边缘侧数据采集进行了标准化，建立了工厂模型和相应的机理模型，开展了工业数据的全面采集、动态传输、集中存储、清洗筛选、实时分析等技术研究，搭建了工业大数据中台，提供智能工厂一体化解决方案。