隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，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)急需實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，最終實現(xiàn)智能制造。

傳統(tǒng)刀具行業(yè)面臨的痛點

由于刀具的管理涉及技術(shù)管理、管理科學、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主要集中在以下幾點：

無法精確追溯刀具流轉(zhuǎn)，刀具壽命統(tǒng)計人工手動統(tǒng)計，費時費力；

30%以上的刀具壽命都被設(shè)置為冗余而浪費；

刀具磨損、崩刀等過程無監(jiān)控，質(zhì)量風險大；

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；

機加工設(shè)備多，缺乏統(tǒng)一的監(jiān)控，隨機性大；

刀具異常管為事后管理，無預(yù)測性監(jiān)控管理；

市場上現(xiàn)有刀具加工計數(shù)預(yù)測法、加裝傳感器物理監(jiān)測法等刀具監(jiān)測解決方案，但這些方案均存在成本高、部署慢、準確率低等弊端。邊緣側(cè)環(huán)境部署復雜、靈活性低，不利于大規(guī)模統(tǒng)一管理，整體維護監(jiān)控，且升級成本高。

邊緣云平臺推進刀具行業(yè)智能化落地

針對傳統(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)測與壽命預(yù)測智能管理邊緣計算平臺。該解決方案基于OpenStack技術(shù)，以CNC機加工設(shè)備的物聯(lián)為基礎(chǔ)，對主軸負載數(shù)據(jù)進行采集與分析，實現(xiàn)邊緣側(cè)刀具在加工過程中的實時狀態(tài)監(jiān)測和壽命預(yù)測管理以及數(shù)據(jù)信息可視化。邊緣數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一在核心云平臺進行管理，集成了市場上約85%的不同品牌類型的CNC系統(tǒng)，可實現(xiàn)車間看板、PC端、移動端的同時在線監(jiān)控和索引。

基于OpenStack的刀具監(jiān)測與壽命預(yù)測智能管理邊緣計算平臺的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，九州云Animbus邊緣計算套件作為基礎(chǔ)設(shè)施平臺，為西格數(shù)據(jù)刀具智能管理系統(tǒng)提供運行基礎(chǔ)設(shè)施與資源。借助九州云Animbus邊緣計算套件強大的應(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)的物理資源提供計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源；

邊緣虛擬化層：依托九州云Animbus邊緣計算套件，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邊緣計算套件基于OpenStack打造，提供強大的資源虛擬化能力，支持虛擬機以及容器兩種虛擬化模式，支持邊緣計算中心的網(wǎng)絡(luò)、存儲虛擬化功能；

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邊緣計算套件，能夠快速靈活的在用戶側(cè)進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)是針對工業(yè)制造領(lǐng)域內(nèi)企業(yè)在刀具使用過程中的痛點，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)備的實時數(shù)據(jù)，預(yù)測分析生產(chǎn)刀具壽命并實時告警，從而保護生產(chǎn)設(shè)備不受損壞。

該方案主要的技術(shù)創(chuàng)新點包括：一、邊緣側(cè)兩臺服務(wù)器同時監(jiān)測256臺機床，基于以太網(wǎng)環(huán)境下的通訊協(xié)議進行連接獲取負載數(shù)據(jù)，實現(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)測方式降低95%以上；二、基于95%置信度條件下主軸負載與刀具壽命的判定，機床刀具異常50毫秒級監(jiān)測和反饋；三、刀具負載趨勢自學習和規(guī)則判斷，提取加工過程特征值與刀具壽命的關(guān)系，異常判定準確度100%，刀具成本節(jié)約30%以上；四、業(yè)內(nèi)首個可以同時集成運行市場上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；并且可同時監(jiān)測不同類型、不同尺寸的加工刀具；五、基于OpenStack的核心云和邊緣云計算平臺，提供大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的PaaS平臺，與CNC控制技術(shù)的智能集成，實現(xiàn)負載曲線圖表化可視化。

該解決方案的技術(shù)優(yōu)勢在于：一、基于OpenStack的開源云平臺，實現(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、強大的CNC底層數(shù)據(jù)采集能力，強大的集成能力，適配不同品牌不同型號的數(shù)控設(shè)備；三、加工過程可視化，基于邊緣計算、平臺化部署；四、緊跟工業(yè)4.0潮流，多種移動端接入，微信服務(wù)號或者APP；五、強大的數(shù)據(jù)運算處理能力，自學習算法，實現(xiàn)圖表可視化；六、基于多年的工廠實際經(jīng)驗，設(shè)計豐富的報表，可一鍵導出和打印，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)，中心云端儲存分析，部署時間比傳統(tǒng)刀具監(jiān)測模式提高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。

邊緣云平臺實效應(yīng)用

西格數(shù)據(jù)與九州云在邊緣計算領(lǐng)域加強合作，逐步完成西格數(shù)據(jù)解決方案邊緣計算平臺和核心云平臺的建設(shè)工作。針對CNC機加工行業(yè)因刀具監(jiān)測不及時導致的產(chǎn)品質(zhì)量問題、加工效率問題及刀具的無效浪費，出現(xiàn)的各種刀具監(jiān)測解決方案，均存在成本高、部署慢、準確率低等弊端，無法帶給用戶最好的體驗；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用于昆山富士和機械、昆山六豐機械、鐵姆肯軸承、蘇州九邦機電、菲舍爾航空部件等機加工企業(yè)，并將有100余家制造型企業(yè)計劃或即將完成該套解決方案的部署安裝工作。