基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的工業(yè)機(jī)器人故障檢測(cè)方案規(guī)劃

一、測(cè)試背景

北京航天智造科技發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司），隸屬于中國(guó)航天科工集團(tuán)公司，是航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司的總體部與技術(shù)研究院，是航天科工集團(tuán)公司云制造技術(shù)研發(fā)中心，公司秉承“信息互通、資源共享、能力協(xié)同、開(kāi)放合作、互利共贏”的核心理念，積極響應(yīng)“中國(guó)制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+行動(dòng)計(jì)劃”國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃，致力于打造屬于中國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)——航天云網(wǎng)（INDICS平臺(tái)），積極推進(jìn)基于“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”的云制造業(yè)務(wù)模式。

二、測(cè)試床項(xiàng)目概述

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和新一代無(wú)線技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人故障檢測(cè)測(cè)試床是由天智公司、華為公司和華數(shù)公司共同打造的基于新一代無(wú)線技術(shù)低功耗廣域通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合解決方案。測(cè)試床的建設(shè)地點(diǎn)位于北京市和廣東省佛山市。在北京市建設(shè)測(cè)試床中的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及大數(shù)據(jù)部分，在廣東省佛山市建設(shè)測(cè)試床中的工業(yè)機(jī)器人設(shè)備接入部分。

該測(cè)試床滿足基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的工業(yè)機(jī)器人智能故障診斷的需求，幫助工業(yè)機(jī)器人公司完成企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，共同推進(jìn)新型機(jī)器人智能化管控建設(shè)，推進(jìn)故障預(yù)測(cè)的規(guī)?；统B(tài)化，共同打造智能機(jī)器人智能服務(wù)的示范樣板和行業(yè)標(biāo)桿，并有廣泛適用性，未來(lái)可在行業(yè)中推廣應(yīng)用。

三、測(cè)試床項(xiàng)目解決方案

3.1解決方案架構(gòu)

本測(cè)試床通過(guò)INDICS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和Carbondata技術(shù)獲取匯總機(jī)器人的實(shí)時(shí)任務(wù)信息和狀態(tài)信息，形成智能機(jī)器人的數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，選擇合適的預(yù)測(cè)模型對(duì)工業(yè)機(jī)器人的健康狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并給出最佳維護(hù)、檢修工作方案；對(duì)機(jī)器人產(chǎn)線可能出現(xiàn)的復(fù)雜故障，利用機(jī)器人工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供的工業(yè)機(jī)器人交互式故障診斷，為用戶提供交互式的故障診斷定位方式，大大提升故障定位并解決的效率，降低因機(jī)器人故障帶來(lái)的生產(chǎn)損失。應(yīng)用架構(gòu)如下圖所示：

圖1 測(cè)試床應(yīng)用架構(gòu)

主要包括三個(gè)部分：

平臺(tái)層：測(cè)試床依托INDICS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)接入、存儲(chǔ)、管理與分析，利用大數(shù)據(jù)架構(gòu)及CarbonData進(jìn)行機(jī)器人故障檢測(cè)建模。運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，應(yīng)用面向分析的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和快速檢索技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控和故障檢測(cè)。

互聯(lián)網(wǎng)層：由包括NB-IoT、WIA等在內(nèi)的新一代工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)及IOT智能網(wǎng)關(guān)組成，完成收集設(shè)備層信息并向平臺(tái)層傳輸數(shù)據(jù)的功能。

設(shè)備層：包括華數(shù)機(jī)器人及其數(shù)據(jù)采集模塊

1. 支持無(wú)線通信接入的智能終端

測(cè)試床的硬件組成包括智能工業(yè)機(jī)器人等終端硬件、以及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)硬件，以及無(wú)線通信平臺(tái)服務(wù)器硬件，應(yīng)用服務(wù)器硬件。

圖 2測(cè)試床硬件組成

2. 機(jī)器人智能服務(wù)數(shù)據(jù)處理流程

圖3基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和新一代工業(yè)無(wú)線技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人故障檢測(cè)

測(cè)試床數(shù)據(jù)處理流程：獲取的工業(yè)機(jī)器人電流、位置、故障信息、工作計(jì)劃、工作狀態(tài)、維護(hù)輸入、工作環(huán)境溫度、濕度等數(shù)據(jù)，經(jīng)由基于無(wú)線通信技術(shù)的智能硬件上傳至INDICS數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，接入大數(shù)據(jù)平臺(tái)，根據(jù)不同的計(jì)算需求將數(shù)據(jù)經(jīng)由規(guī)則引擎分發(fā)至不同的數(shù)據(jù)流，包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析流和離線數(shù)據(jù)分析流。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析過(guò)程：所有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)；機(jī)器人故障信息數(shù)據(jù)由實(shí)時(shí)計(jì)算引擎利用工業(yè)機(jī)器人故障算法模型計(jì)算后發(fā)送至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人故障報(bào)警功能。

離線數(shù)據(jù)分析過(guò)程：電流數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)、機(jī)器人工作計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)入離線數(shù)據(jù)分析過(guò)程，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗，進(jìn)入CarbonData儲(chǔ)存，進(jìn)行過(guò)濾查詢、組合查詢實(shí)現(xiàn)機(jī)器人OEE分析；電流數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)、工作環(huán)境溫度、濕度數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)挖掘手段建立工業(yè)機(jī)器人設(shè)備故障預(yù)測(cè)模型，通過(guò)數(shù)據(jù)樣本不斷訓(xùn)練模型，提高模型對(duì)機(jī)器人故障預(yù)測(cè)的精度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人故障預(yù)測(cè)。

3.2 測(cè)試床預(yù)期效果

1.經(jīng)濟(jì)效益

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和新一代無(wú)線技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人故障檢測(cè)測(cè)試床可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人故障的智能化監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，結(jié)合工業(yè)任務(wù)分配和維修，可大幅度優(yōu)化工業(yè)的管控流程，提高工作效率和降低故障率。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、INDICS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和大數(shù)據(jù)技術(shù)可以幫助企業(yè)構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)通道，拓寬信息來(lái)源，能夠有效減少工業(yè)機(jī)器人維護(hù)時(shí)間，提高可用性，能為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2.商業(yè)價(jià)值

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和新一代無(wú)線技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人故障檢測(cè)測(cè)試床提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展的資源、能力集成接入，可滿足機(jī)器人生產(chǎn)制造商的數(shù)字化表征需求，使機(jī)器人工業(yè)設(shè)備可通過(guò)安全可靠的通信方式接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人制造加工數(shù)據(jù)以及制造能力狀態(tài)信息準(zhǔn)確獲取。進(jìn)而建立一套覆蓋全面、技術(shù)先進(jìn)的無(wú)線設(shè)備管理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，為企業(yè)提供智能化、可視化的管理應(yīng)用平臺(tái)，為企業(yè)管理和商業(yè)決策提供有效的信息技術(shù)支撐和服務(wù)。

3.社會(huì)價(jià)值

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)等技術(shù)的融合應(yīng)用已經(jīng)成為全球主要國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代共同關(guān)注的重點(diǎn)，建設(shè)推廣基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和新一代工業(yè)無(wú)線技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人故障檢測(cè)測(cè)試床，滿足機(jī)器人智能管控要求，聯(lián)合工業(yè)機(jī)器人公司推進(jìn)機(jī)器人故障預(yù)測(cè)的規(guī)模化和常態(tài)化，共同打造智能機(jī)器人故障監(jiān)測(cè)的示范樣板和行業(yè)標(biāo)桿，并有廣泛適用性，未來(lái)可在行業(yè)中推廣應(yīng)用。

四、測(cè)試床當(dāng)前情況

4.1測(cè)試床當(dāng)前建設(shè)情況

現(xiàn)已完成基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和新一代工業(yè)無(wú)線技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人故障檢測(cè)測(cè)試床建設(shè)方案規(guī)劃與設(shè)計(jì)，形成本測(cè)試床技術(shù)框架。正在開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人車間場(chǎng)地建設(shè)、智能設(shè)備接入、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、硬件資源建設(shè)工作。