互联网+智慧工厂大数据云平台
解
决
方
案
目录
第1章规划概述 (4)
1.1项目概述 (4)
1.2项目现状 (5)
1.3建设规划 (7)
1.4需求分析 (8)
1.5建设目标 (10)
1.6建设原则 (12)
1.7参考标准 (12)
1.8运行环境 (13)
1.9开发环境 (13)
第2章软件系统组成 (14)
2.1软件技术架构 (14)
2.2系统拓扑结构 (15)
第3章软件系统 (16)
3.1设备监控系统 (16)
3.2设备故障管理系统 (18)
3.3故障统计分析系统 (20)
3.4生产信息管理系统 (21)
3.5焊接群控系统 (23)
3.6组织管理系统 (23)
3.6.1用户管理系统 (23)
3.6.2角色管理系统 (24)
3.6.3权限管理系统 (25)
3.6.4部门管理系统 (26)
3.6.5组织机构管理系统 (26)
3.7维护终端系统 (27)
3.8系统服务 (28)
3.9数据库系统 (29)
第4章安全系统 (30)
4.1软件系统安全 (30)
4.2技术指标 (31)
第5章项目实施 (32)
1、组织机构、工作人员及项目管理 (32)
1)项目组织结构 (32)
2)项目组织职责 (33)
2、实施方案 (34)
1)实施阶段（具体方式需根据实际情况有待探讨细化） (34)
2)总体实施进度计划模拟 (35)
3)人员配备 (36)
3、过程控制 (37)
1)过程控制环节 (39)
2)实施控制规范 (40)
4、变更管理 (40)
5、风险控制 (42)
第6章项目培训计划 (44)
1、培训目标 (44)
2、培训对象 (44)
3、培训方式 (46)
4、培训项目 (46)
第7章技术服务与售后支持 (48)
1、技术支持方式 (48)
2、售后服务 (48)
1)硬件产品服务 (49)
2)软件产品服务 (50)
第1章规划概述
1.1 项目概述
随着网络技术的不断发展，具有环境感知能力的各类终端、基于网络技术的计算模式等优势促使物联网在工业应用领域越来越广泛，不断融入到工业生产的各个环节，将传统工业提升到智能工业的新阶段。其中一个最主要的应用就是提高了生产过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测，从而实现生产过程的智能监视、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护
汽车制造企业在其汽车生产中为了最大化的提高汽车生产效率，汽车生产线增加了更多的智能化设备，汽车车身拼装的整个过程都是由智能机器人自动完成，采用的智能设备来自于不同供应商，所有智能设备的管理、监控和控制相对孤立，缺少集中化对智能设备状态、故障和控制的统一系统平台进行管理，从而最大化提高汽车生产的智能化和效率。为了满足汽车制造企业汽车白车身生产线智能设备的状态、故障和控制的统一化管理，我们提出汽车制造企业智能设备自动化控制建设方案。
汽车制造企业智能设备自动化控制建设方案采用协同中间件系统为基础系统，基础系统包括数据服务层、物联网感知层、平台服务层等组成；通过物联网感知层可以接入各种智能化设备，包括机器人、IO设备、传感器设备等，感知层可以将智能设备的数据通过协议转换器解析为平台数据，发送给平台服务层，平台服务层对智能的设备数据进行处理，并发送到数据服务层；数据服务层负责进行大数据分析和数据存储。平台服务是整个
平台的“大脑”，负责平台所有的设备管理、数据管理、通信管理、权限管理等，并且可以将平台的服务以标准的通信协议进行发布，支持第三方系统的协同调用。物联网感知层支持所有设备的接入并进行控制。此方案在满足汽车制造企业当前智能设备接入控制的同时，也为汽车制造企业未来对智能制造不断扩展奠定了IT基础。
1.2 项目现状
一、焊接车间现状分析
焊接车间主要生产P/U型轿车的车身。先把这些各种零件焊接拼装各种车身部件，如汽车前围、后围、前底板等部件，再经过总拼把这些部件拼焊成整体车身，最后经过补焊、打磨形成最终的白车身。焊接车间按照分拼手动焊接小件零件区－分拼自动区－总拼自动区的焊接加工过程，分别为侧围自动区、底板自动区、机舱自动区、货箱自动区、总拼线和空中输送平台。这六个区按照生产工艺相互刚性连接。各区的各个工位主要配备的是焊接机械手、搬运机械人、点焊机、滑撬滚床传输和空中输送吊具，自动螺柱焊，自动涂胶机等自动化设备组成. 使其相互协调地、连续地、自动地运行，使车间达到40JPH，每76秒钟生产一部白车身的的生产节拍的能力
1、设备层焊装车间分六个生产自动区约PLC 21台构成。各区线体内的
PLC相互间串接到通讯交换机形成六个大环，并经通讯交换机相互
间再串接形成一个大环，接到工控机系统提供分析设备运行状态和
分析出发生的故障点的相关信息。使系统能够通过现场PLC采集和
汇总生产线上设备状态信息，自动分析诊断故障。设备并网的具体
做法是，每台PLC 上都设有独立的以太网卡，并连接在其中一段现场工业总线上.
2、现场工程监控站
现场工程监控站设置在车间现场，是由六台工业电脑组成，分别对应着车间现场六个生产区，每台电脑可以监控20台焊机。这六台电脑上都分别装有博世焊机群控软件，博途软件，并通过交换功能连接在Profinet 的网上。通过现场工程监控站还可以通过Wincc 监控对应的生产区内点焊机、机器人、涂胶机、螺柱焊机、工装夹具等的实时状况。
3、信息交换
信息交换由一台西门子交换机构成。通过光纤，连接生产线上21台PLC，采集汇总分析生产线上设备的故障信息；另一方面与系统的管理层工控机连接，把分析诊断结果送到中控室办公室计算机或显示屏上，同时又通过博途软件里的Wincc 将部分处理信息传送回PLC进行控制现场设备。
4、管理层
系统的管理层包括车间设备中控室的计算机，通过工控机信息交换中心连接，使管理层可以实时地从信息交换中心获得目前分析结果，并对此分类归档，形成各种报表。
5、焊机群控
利用博世焊机群控软件，对各焊机的焊接过程质量进行监控，实时监测车间电焊机工作时供电电压的变化、电流的变化等，并把结果送入信息交换中心，通过博世焊机软件设置的中断条件来处理焊机
群控信息，并将报警控制信号经焊机控制箱传送到生产线上的机器
人系统，使相应焊机的通电动作得以控制。
6、系统配置的软件
博途的Wincc是系统主要的软件部分，主要运行在管理层和现场工
程监控站的计算机上，是设备实时监控系统主要开发平台。
1.3 建设规划
1、协同中间件系统
协同中间件系统作为基础系统内核，按照SOA服务模式搭建整体架构，支持基于各种以服务模式的应用；平台支持各种跨硬件、系统平台的服务调用，支持各种应用开发调用语言调用服务；支持接入各种通信设备和移动终端
2、建设理念
i.基于“互联网+” 服务设计思想
ii.基于SOA服务架构云服务引擎
iii.集成组织机构管理
iv.物联网感知层接入各种终端设备
v.标准的服务接口可以集成现有系统
3、平台结构
平台采用中间件结构，以协同中间件系统作为基础系统，基础系统包括数据服务层、物联网感知层、平台服务层等组成；通过物联网感知层可以接入各种智能化设备，包括机器人、IO设备、传感器设备等，感知层可以将智能设备的数据通过协议转换器解析为平台数据，发送给
平台服务层，平台服务层对智能的设备数据进行处理，并发送到数据服务层；数据服务层负责进行大数据分析和数据存储。
1.4 需求分析
1、采集车间六个生产区上的设备运行状态信息
由于 Profinet网连接着现场PLC，系统可以实时地监测并分辨当前各生产设备所处的正常运行、停机、故障等各种状态，并在相应工控机的相应画面上，通过以不同的符号、图形和颜色变化等形式显示出来。
解决方案：
按照不同设备的控制协议开发协议控制器PCI，系统通过协议控制器可以接收设备发送的数据和向设备发送控制命令。
并将设备状态数据转发到相应工控机，通过不同的符号、图形和颜色变进行显示
2.实时分析发生在各生产线上设备的故障状态及具体部位
由于 Profinet 网络采集各生产设备上的信息，汇总到博途软件上集中进行分析综合，系统可以判断出故障类型和发生故障的所在生产线、工位、部位等位置信息，随后把判断结果送到相应工机显示出来，以提示维修人员.
解决方案：
在系统中维护设备状态字典信息和位置信息，并自动对设备发送来的状态信息进行分析，去也故障的位置，并将故障信息发送到相应的工机
3.进行有关故障信息的分析与统计
系统的上位管理机和工控机在工业组态软件 Wincc 操作平台下，可对从主 PLC 送来的故障信息，进行分类归档处理，同时在设备维修手册数据库中进行检索，找出故障发生的位置，故障发生的原因及排除故障的主要方法。然后该软件把故障发生的时间、位置、原因及排除的情况记录到设备档案数据库中，并形成各种报表。
解决方案：
对设备发送到系统的故障进行自动分析，按照日、周、月、季度、年、位置、原因等进行分类统计，并将结果保存到数据库，用户可以实时查询统计报表
4.对车间由博世焊机控制软件控制的焊机通电焊接情况进行群控利用 Profinet DP的快速 I/O的特性，对车间电焊机焊接情况进行监测，按照电焊机群控原理，对由博世焊机控制软件控制的电焊机进行有序控制
解决方案：
开发博士焊机协议控制器，对博士焊机接入系统，开发博士焊机序列控控制功能，通过系统可以给焊机发送序列控制命令。
5.权限管理
实时监控系统设4种访问权限，即纯客户、操作员、监控维修员和系统管理员。纯客户访问只能观看系统概况画面和部分只读画面；操作员能观看单台设备、生产线的详细画面，能改变非关键性控制参数；监控维修员能对所有控制参数进行调整；系统管理员可以创建、修改实时监控系统画面及数据库功能等，可以修改分级网络图，进行节点工作状
态诊断参数设定等。
解决方案：
本方案的基础系统已经有完善的权限管理，系统部署时只需要创建相应的角色。
开发对设备控制功能，通过系统发送设备控制命令
1.5 建设目标
汽车制造企业智能设备自动化控制建设方案，向现代化、科学化、技术化、信息化企业迈进，增强企业的自身管理，降低企业管理成本，增加企业的效益。平台的建设目标遵循如下原则：
●安全性
整个系统融合了软件加密、系统安全认证，数据应用层、链路层硬件加密等多种安全措施。在系统发生灾难时不仅能够自动恢复还可以远程维护，最后达到系统的高安全性的要求。
●高效性
系统采用目前最成熟、最先进软件系统，大大提高了业务逻辑处理的效率。
●稳定性
软件系统在设计时，充分考虑了异常和灾难性问题的处理，采用多种安全措施保证操作系统、数据库、中心服务系统等软件平台的稳定性；
●扩展性
系统在开发设计时软件方面充分采用了组件开发和属性配置的方式，使系统有良好的扩展性。系统具有良好的扩展性，当用户增加或监控范
围扩大时，能够平稳升级，保护投资。
●先进性
采用先进的设备和技术手段，使系统具有高效的大数据处理能力
●实用性
系统终端是图形化界面方式操作，可以在不同的环境中使用不同的控制方式。整个系统的操作以方便、简洁、高效为目标，多操作平台整体设计、统一操作，既充分体现快速反应的特点，又能便于工作人员进行业务处理和综合管理，便于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。
●抗攻击性
本系统是目前，系统的安全认证是依靠Microsoft公司的WIN2008 SVR 的活的目录（AD）,作为认证中心。无论是车载终端还是用户在登录系统时都要进行严格的身份验证，验证失败是无法登录系统的。使用AD作为认证中心的优点在于，它强烈的依靠操作系统，有很强的稳定性和可靠性及专业性，很多工作都由操作系统来统一管理，目前如果WINDOW2008 的安全策略配置到一定级别后，是完全能够满足我们的需要的。对于系统的管理实行严格的权限管理，只有持有一定权限的密钥才能访问、监控、实施相应的管理、控制操作，确保系统安全可靠。
平台的建设应该充分考虑到各个子系统的功能：
●系统安全：
监控指挥人员身份验证，终端验证等。
平台是计算机技术、通信技术于一体的集成系统，在设计上充分考虑系统各个部分的变化发展，使各个部分能够相互适应协调配合。
1.6 建设原则
遵循汽车制造企业智能设备自动化控制建设方案建设要求，根据信息系统建设的国家标准，建设原则有：
●遵循“统一领导、统一规划、统一标准、统一建设”的原则，充分
利用现有资源，不重复建设。
●设计上应当充分考虑系统各个部分的变化发展，使各个部分能够相
互适应协调配合。
●在技术选择上不仅考虑先进性，还要考虑实用性。在建设规模上从
小到达，根据信道资源的情况和用户的实时性要求，受控目标数量可达数百台。系统建设应当突出重点、保障急需。
●系统要面向一线，面向业务窗口，并对现有系统和将要开发的系统
留有相应的接口。
●充分考虑网络安全和信息保密，确保网络安全可靠。
1.7 参考标准
计算机软件产品开发文件编制指南》(GB8567-88)；
《计算机软件开发规范》(GB8566-88)；
《计算机软件质量保证计划规范》(GB/T12504-90)；
《信息技术开放系统互联高层安全模型》(GB/T17965-200O)；
《信息技术开放系统互联基本参考模型》(GB/T9387)；
《信息技术开放系统互联应用层结构》(GB/T17176-1997)；
《信息技术开放系统互联开放系统安全框架》(GB/T18794)；
《信息技术开放系统互联通用高层安全》(GB/T18237)；
1.8 运行环境
A)操作系统：WINDOW2008、WINDOW2012。
B)认证系统：微软活动目录 Microsoft AD服务器。
C)通讯协议：TCP/IP、IPX.
D)应用服务：存储本地用户帐户的安全信息服务（Security Accounts
Manager）、提供 RPC 支持、文件、打印以及命名管道共享服务
（Server）。Network Connections 服务、COM+ Event System 服务。
IIS4.0 以上版本。Remote Procedure Call (RPC) Locator 服务。
E)数据库：SQL SERVER2008、ORACLE9i、DB2、SYBASE、ACCESS 97 以
上任意数据库。管理端功能采用RethinkDB面向对象的数据库。
F)平台环境：.NET 版本要求 Framework 4.5以上版本。
G)系统架构：采用C/M/S、B/M/S和中间件标准三层结构体系。
1.9 开发环境
A)Microsoft Visual Studio 6.0开发环境.
B)Microsoft Visual .NET 1.0 (Framework 4.5以上版本)。
C)Microsoft Visual Studio 2005/2008/2010/2013
D)客户端支持C/M/S、B/M/S访问方式。
E)中间件技术COM+/DCOM、.NET Remoting。
第2章软件系统组成
2.1 软件技术架构
汽车制造企业智能设备自动化控制建设方案的架构设计遵循平台化、组件化的设计思想，采用B/S应用模式为主，C/S应用模式为辅的混合应用模式，并采用统一的数据交换、统一的接口标准、统一的安全保障。总体上采用SOA（Service-Oriented Architecture）架构模型。各种服务按多层模式组织，这种多层架构可以搭建松散耦合、易于复用、可扩展性强的应用，除了方便软件开发的组织和实施外，亦便于日后系统的维护和扩展。SOA架构模型则可以更好地满足系统的组件化、互操作、模块化、可伸缩等特性，实现当前或今后信息化建设中更多的资产重用，快速响应业务需求变化，SOA架构具有的规范统一性和高度的开放性可以保证花都宝井信息化建设的不断扩展。
系统基于三层架构进行设计，由下至上为三层主框架：数据服务层（细分为数据访问层和数据层）、业务层（细分为业务支撑层和业务应用层）及用户展现层（细分为展现层和用户层）。系统总体架构如下图：
2.2 系统拓扑结构
第3章软件系统
汽车制造企业智能设备自动化控制建设方案按功能分：设备监控系统、设备故障管理系统、故障统计分析系统、生产信息管理系统、焊接群控系统、组织管理系统、维护终端系统、系统服务和数据库系统。
3.1 设备监控系统
设备监控系统主要对库卡机器人、西门子机器人和博士焊机的接入，并实时接入智能设备的运行状态数据，并进行大数据分析和过滤，将数据保存到数据库，并对设备运行状态发送到工控机进行显示，系统功能包括：
1、库卡机器人接入和监控
通过系统协议控制器将库卡机器人发送的数据转发到服务中心，
由服务中心转发到监控系统
库卡机器人接入
2、西门子机器人接入和监控
通过系统协议控制器将西门子机器人发送的数据转发到服务中心，由服务中心转发到监控系统
西门子机器人接入
3、博士焊机接入和监控
通过系统协议控制器将博士焊机发送的数据转发到服务中心，由服务中心转发到监控系统
博士焊机接入
相关案例截图：
3.2 设备故障管理系统
设备故障管理系统是通过将采集的设备状态信息进行分析，并按照设备故障参数分析设备故障和确定故障位置，将相关信息发送到相应的工机进行显示。并在此基础上实现对设备故障维修流程的管理。
设备故障管理系统功能包括：
1、设备故障字典管理
对不同的设备故障信息进行增、删、改和查。
2、设备故障信息
设备发送的故障信息进行查询
3、设备故障分析
分析设备故障，并且定位故障出现的位置
4、设备故障信息转发