基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的工業(yè)機器人故障檢測方案規(guī)劃

一、測試背景

北京航天智造科技發(fā)展有限公司（以下簡稱公司），隸屬于中國航天科工集團公司，是航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責任公司的總體部與技術研究院，是航天科工集團公司云制造技術研發(fā)中心，公司秉承“信息互通、資源共享、能力協(xié)同、開放合作、互利共贏”的核心理念，積極響應“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+行動計劃”國家戰(zhàn)略規(guī)劃，致力于打造屬于中國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺——航天云網(wǎng)（INDICS平臺），積極推進基于“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”的云制造業(yè)務模式。

二、測試床項目概述

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

該測試床滿足基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的工業(yè)機器人智能故障診斷的需求，幫助工業(yè)機器人公司完成企業(yè)的轉型升級，共同推進新型機器人智能化管控建設，推進故障預測的規(guī)?；统B(tài)化，共同打造智能機器人智能服務的示范樣板和行業(yè)標桿，并有廣泛適用性，未來可在行業(yè)中推廣應用。

三、測試床項目解決方案

3.1解決方案架構

本測試床通過INDICS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和Carbondata技術獲取匯總機器人的實時任務信息和狀態(tài)信息，形成智能機器人的數(shù)據(jù)知識庫，通過數(shù)據(jù)挖掘技術，選擇合適的預測模型對工業(yè)機器人的健康狀況進行預測，并給出最佳維護、檢修工作方案；對機器人產(chǎn)線可能出現(xiàn)的復雜故障，利用機器人工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供的工業(yè)機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，降低因機器人故障帶來的生產(chǎn)損失。應用架構如下圖所示：

圖1 測試床應用架構

主要包括三個部分：

平臺層：測試床依托INDICS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進行數(shù)據(jù)接入、存儲、管理與分析，利用大數(shù)據(jù)架構及CarbonData進行機器人故障檢測建模。運用數(shù)據(jù)挖掘與分析技術對數(shù)據(jù)進行處理，應用面向分析的數(shù)據(jù)存儲和快速檢索技術，實現(xiàn)工業(yè)機器人的實時狀態(tài)監(jiān)控和故障檢測。

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

設備層：包括華數(shù)機器人及其數(shù)據(jù)采集模塊

1. 支持無線通信接入的智能終端

測試床的硬件組成包括智能工業(yè)機器人等終端硬件、以及無線通信網(wǎng)絡硬件，以及無線通信平臺服務器硬件，應用服務器硬件。

圖 2測試床硬件組成

2. 機器人智能服務數(shù)據(jù)處理流程

圖3基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和新一代工業(yè)無線技術的工業(yè)機器人故障檢測

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

實時數(shù)據(jù)分析過程：所有數(shù)據(jù)實時發(fā)送至實時數(shù)據(jù)存儲，實現(xiàn)機器人實時狀態(tài)監(jiān)測；機器人故障信息數(shù)據(jù)由實時計算引擎利用工業(yè)機器人故障算法模型計算后發(fā)送至實時數(shù)據(jù)存儲，實現(xiàn)機器人故障報警功能。

離線數(shù)據(jù)分析過程：電流數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)、機器人工作計劃數(shù)據(jù)進入離線數(shù)據(jù)分析過程，經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗，進入CarbonData儲存，進行過濾查詢、組合查詢實現(xiàn)機器人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)機器人設備故障預測模型，通過數(shù)據(jù)樣本不斷訓練模型，提高模型對機器人故障預測的精度，實現(xiàn)機器人故障預測。

3.2 測試床預期效果

1.經(jīng)濟效益

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和新一代無線技術的工業(yè)機器人故障檢測測試床可以實現(xiàn)對工業(yè)機器人故障的智能化監(jiān)測和預測，結合工業(yè)任務分配和維修，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。無線網(wǎng)絡、INDICS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和大數(shù)據(jù)技術可以幫助企業(yè)構建互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務通道，拓寬信息來源，能夠有效減少工業(yè)機器人維護時間，提高可用性，能為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。

2.商業(yè)價值

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和新一代無線技術的工業(yè)機器人故障檢測測試床提供動態(tài)易擴展的資源、能力集成接入，可滿足機器人生產(chǎn)制造商的數(shù)字化表征需求，使機器人工業(yè)設備可通過安全可靠的通信方式接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，并實現(xiàn)工業(yè)機器人制造加工數(shù)據(jù)以及制造能力狀態(tài)信息準確獲取。進而建立一套覆蓋全面、技術先進的無線設備管理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，為企業(yè)提供智能化、可視化的管理應用平臺，為企業(yè)管理和商業(yè)決策提供有效的信息技術支撐和服務。

3.社會價值

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術等技術的融合應用已經(jīng)成為全球主要國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代共同關注的重點，建設推廣基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和新一代工業(yè)無線技術的工業(yè)機器人故障檢測測試床，滿足機器人智能管控要求，聯(lián)合工業(yè)機器人公司推進機器人故障預測的規(guī)?；统B(tài)化，共同打造智能機器人故障監(jiān)測的示范樣板和行業(yè)標桿，并有廣泛適用性，未來可在行業(yè)中推廣應用。

四、測試床當前情況

4.1測試床當前建設情況

現(xiàn)已完成基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和新一代工業(yè)無線技術的工業(yè)機器人故障檢測測試床建設方案規(guī)劃與設計，形成本測試床技術框架。正在開展工業(yè)機器人車間場地建設、智能設備接入、無線通信網(wǎng)絡建設、硬件資源建設工作。