隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為了智能制造的重要基石，并已上升為國(guó)家戰(zhàn)略。刀具行業(yè)作為傳統(tǒng)工業(yè)的代表之一，在刀具使用量不斷增加的情況下，傳統(tǒng)刀具管理手段已不能滿足日益復(fù)雜的刀具管理需求，加工企業(yè)中刀具管理成本也不斷提升，傳統(tǒng)刀具行業(yè)急需實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，最終實(shí)現(xiàn)智能制造。

傳統(tǒng)刀具行業(yè)面臨的痛點(diǎn)

由于刀具的管理涉及技術(shù)管理、管理科學(xué)、信息技術(shù)、人力資源等多方面問題，因此現(xiàn)代生產(chǎn)條件下大量刀具的管理作為一個(gè)管理難題逐漸為人們所關(guān)注。目前傳統(tǒng)刀具粗放式管理的痛點(diǎn)主要集中在以下幾點(diǎn)：

無法精確追溯刀具流轉(zhuǎn)，刀具壽命統(tǒng)計(jì)人工手動(dòng)統(tǒng)計(jì)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；

30%以上的刀具壽命都被設(shè)置為冗余而浪費(fèi)；

刀具磨損、崩刀等過程無監(jiān)控，質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)大；

邊緣側(cè)環(huán)境部署效率低下，大規(guī)模部署和管理難度高；

機(jī)加工設(shè)備多，缺乏統(tǒng)一的監(jiān)控，隨機(jī)性大；

刀具異常管為事后管理，無預(yù)測(cè)性監(jiān)控管理；

市場(chǎng)上現(xiàn)有刀具加工計(jì)數(shù)預(yù)測(cè)法、加裝傳感器物理監(jiān)測(cè)法等刀具監(jiān)測(cè)解決方案，但這些方案均存在成本高、部署慢、準(zhǔn)確率低等弊端。邊緣側(cè)環(huán)境部署復(fù)雜、靈活性低，不利于大規(guī)模統(tǒng)一管理，整體維護(hù)監(jiān)控，且升級(jí)成本高。

邊緣云平臺(tái)推進(jìn)刀具行業(yè)智能化落地

針對(duì)傳統(tǒng)刀具行業(yè)上述弊端，九州云聯(lián)合西格數(shù)據(jù)推出了基于OpenStack的刀具監(jiān)測(cè)與壽命預(yù)測(cè)智能管理邊緣計(jì)算平臺(tái)。該解決方案基于OpenStack技術(shù)，以CNC機(jī)加工設(shè)備的物聯(lián)為基礎(chǔ)，對(duì)主軸負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析，實(shí)現(xiàn)邊緣側(cè)刀具在加工過程中的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和壽命預(yù)測(cè)管理以及數(shù)據(jù)信息可視化。邊緣數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一在核心云平臺(tái)進(jìn)行管理，集成了市場(chǎng)上約85%的不同品牌類型的CNC系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)車間看板、PC端、移動(dòng)端的同時(shí)在線監(jiān)控和索引。

基于OpenStack的刀具監(jiān)測(cè)與壽命預(yù)測(cè)智能管理邊緣計(jì)算平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，九州云Animbus邊緣計(jì)算套件作為基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，為西格數(shù)據(jù)刀具智能管理系統(tǒng)提供運(yùn)行基礎(chǔ)設(shè)施與資源。借助九州云Animbus邊緣計(jì)算套件強(qiáng)大的應(yīng)用編排、服務(wù)交付、以及應(yīng)用生命周期管理能力，西格數(shù)據(jù)刀具智能管理系統(tǒng)能夠快速穩(wěn)定地交付至用戶生產(chǎn)環(huán)境，在用戶側(cè)（即邊緣側(cè)）為客戶提供智能制造與計(jì)算能力。系統(tǒng)架構(gòu)由三層構(gòu)成：

硬件資源層：依托邊緣側(cè)的物理資源提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源；

邊緣虛擬化層：依托九州云Animbus邊緣計(jì)算套件，在硬件資源層的基礎(chǔ)上，提供邊緣側(cè)虛擬化資源與能力，幫助智能制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)靈活快速的應(yīng)用編排、交付及生命周期管理。Animbus邊緣計(jì)算套件基于OpenStack打造，提供強(qiáng)大的資源虛擬化能力，支持虛擬機(jī)以及容器兩種虛擬化模式，支持邊緣計(jì)算中心的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)虛擬化功能；

智能制造應(yīng)用層：西格數(shù)據(jù)刀具智能管理系統(tǒng)利用九州云Animbus邊緣計(jì)算套件，能夠快速靈活的在用戶側(cè)進(jìn)行部署并提供智能制造服務(wù)。西格數(shù)據(jù)刀具智能管理系統(tǒng)是針對(duì)工業(yè)制造領(lǐng)域內(nèi)企業(yè)在刀具使用過程中的痛點(diǎn)，為用戶打造的一款刀具智能管理應(yīng)用，通過智能采集分析生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)分析生產(chǎn)刀具壽命并實(shí)時(shí)告警，從而保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備不受損壞。

該方案主要的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：一、邊緣側(cè)兩臺(tái)服務(wù)器同時(shí)監(jiān)測(cè)256臺(tái)機(jī)床，基于以太網(wǎng)環(huán)境下的通訊協(xié)議進(jìn)行連接獲取負(fù)載數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)即插即用，硬件資源靈活調(diào)配，硬件成本相比傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式降低95%以上；二、基于95%置信度條件下主軸負(fù)載與刀具壽命的判定，機(jī)床刀具異常50毫秒級(jí)監(jiān)測(cè)和反饋；三、刀具負(fù)載趨勢(shì)自學(xué)習(xí)和規(guī)則判斷，提取加工過程特征值與刀具壽命的關(guān)系，異常判定準(zhǔn)確度100%，刀具成本節(jié)約30%以上；四、業(yè)內(nèi)首個(gè)可以同時(shí)集成運(yùn)行市場(chǎng)上85%以上的不同品牌和不同類型的CNC系統(tǒng)的工業(yè)智能解決方案；并且可同時(shí)監(jiān)測(cè)不同類型、不同尺寸的加工刀具；五、基于OpenStack的核心云和邊緣云計(jì)算平臺(tái)，提供大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的PaaS平臺(tái)，與CNC控制技術(shù)的智能集成，實(shí)現(xiàn)負(fù)載曲線圖表化可視化。

該解決方案的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：一、基于OpenStack的開源云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)邊緣側(cè)工業(yè)數(shù)據(jù)的快速處理和基礎(chǔ)服務(wù)的快速提供；二、強(qiáng)大的CNC底層數(shù)據(jù)采集能力，強(qiáng)大的集成能力，適配不同品牌不同型號(hào)的數(shù)控設(shè)備；三、加工過程可視化，基于邊緣計(jì)算、平臺(tái)化部署；四、緊跟工業(yè)4.0潮流，多種移動(dòng)端接入，微信服務(wù)號(hào)或者APP；五、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理能力，自學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)圖表可視化；六、基于多年的工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)豐富的報(bào)表，可一鍵導(dǎo)出和打印，切合用戶需求；七、邊緣側(cè)基于連接通訊協(xié)議獲取數(shù)據(jù)，中心云端儲(chǔ)存分析，部署時(shí)間比傳統(tǒng)刀具監(jiān)測(cè)模式提高90%以上；硬件成本比傳統(tǒng)模式節(jié)約95%以上，給用戶更好的技術(shù)體驗(yàn)。

邊緣云平臺(tái)實(shí)效應(yīng)用

西格數(shù)據(jù)與九州云在邊緣計(jì)算領(lǐng)域加強(qiáng)合作，逐步完成西格數(shù)據(jù)解決方案邊緣計(jì)算平臺(tái)和核心云平臺(tái)的建設(shè)工作。針對(duì)CNC機(jī)加工行業(yè)因刀具監(jiān)測(cè)不及時(shí)導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題、加工效率問題及刀具的無效浪費(fèi)，出現(xiàn)的各種刀具監(jiān)測(cè)解決方案，均存在成本高、部署慢、準(zhǔn)確率低等弊端，無法帶給用戶最好的體驗(yàn)；西格刀具智能管理解決方案可以為用戶降低30%的刀具成本，增加30%的刀具壽命，提高加工效率15%以上。

目前該方案已成功部署運(yùn)用于昆山富士和機(jī)械、昆山六豐機(jī)械、鐵姆肯軸承、蘇州九邦機(jī)電、菲舍爾航空部件等機(jī)加工企業(yè)，并將有100余家制造型企業(yè)計(jì)劃或即將完成該套解決方案的部署安裝工作。