自主创新与本土化技术：智能制造的SMT产线监控与管理可视化工艺的简称，是电子组装行业最流行的技术和工艺。SMT已经发展了40多年，广泛应用于通讯、计算机、家电等行业。并朝着高密度、高性能、高可靠性和低成本的方向发展。随着工业4.0和物联网的发展，大量SMT工厂依托数字孪生等新技术开启“互联网+制造”的智能化转型。其中，数据可视化通过构建数据的多维度呈现，使传统信息制造行业实现数据的统一管理和运维，赋能行业向智能化、绿色化发展。目前，图普软件可视化已携手华为云物联网、武汉联想等企业共建SMT智能工厂，通过可视化赋能数字孪生应用，帮助更多制造工厂架起物理世界与虚拟世界的桥梁，以及实现企业数字化转型升级。图普&华为云物联网携手打造SMT智能工厂8月10日，图普软件与华为云物联网在DevRun平台共同分享了一场主题为“华为云物联网数字孪生&图普可视化助力工业数字化转型”的直播。.直播围绕工业数字化转型场景，介绍了华为云IoTA服务数字孪生技术结合图普软件可视化产品在数字化工厂建设中的应用案例实践，进一步探讨了数字孪生和可视化技术如何更好地助力工业企业实现数字化转型升级。图普软件提供了构建高级2D和3D数据可视化的解决方案。基于自主研发的HT图形引擎，可快速构建实时数据驱动的工厂设备和产线模型，为数字孪生提供丰富的可视化展示形式和效果；华为云物联网提供基于物联网资产模型的数据分析服务，集物联网数据集成、清洗、存储、分析为一体，为物联网数据开发者提供一站式服务。基于华为云物联网平台快速构建设备资产模型和模型属性及分析任务，通过图形可视化实现产线模型的界面化动态配置。目前，SMT数字化工厂平台已实现智能化、无代码化、可配置化的工厂数字化管理。不仅可以参数化建模和执行分析任务，还大大降低了开发门槛，缩短了开发周期。目前，包括华为南方工厂（华为Mate40生产厂）在内的众多制造工厂，对产线数字化的需求越来越迫切。通过打造SMT数字化工厂平台解决方案，构建手机贴片生产线的数字孪生体，可以改善生产流程，优化制造工程厂商管理和品控管理，大幅提升生产线效率。同时，物联网数据价值的快速实现，也可以帮助企业降低运营成本，让工厂的数字化转型升级“触手可及”。工厂数字化转型难点及解决方案目前，越来越多的工厂在“工业4.0”数字化转型之路上积极探索，通过数据采集、分析、可视化等技术挖掘数据价值，从而优化生产。但是在这个实践过程中，我们难免会面临一些共性的问题，比如：1、数据信息孤岛，一个布满烟囱的工厂，在不同的阶段，因为不同的项目，就有可能找到不同的供应商来承接。细分的项目供应商导致不同的系统应用。从形象上看，多个系统之间并不通信，就像独立的“烟囱”一样，每个“烟囱”都有“烟”，但它们之间并不通信。在工业4.0阶段，缺乏互联互通意味着信息孤岛，即企业数字资产分散，维护成本高，使用效率低。2.应用启动慢，费时费力。信息孤岛的产生源于不同系统之间的不兼容，导致新应用上线时“重新发明轮子”：每个应用上线，存在大量重复性工作，浪费人力物力资源，需要很长时间。更重要的是新应用带来的数据处理问题：由于缺乏统一的建模，每个应用都需要对原始数据进行重复处理。两次“重复”，让本就高昂的成本雪上加霜。3、数据分析门槛高。工厂，或者说企业，都有一颗想要降本增效的心。比如，他们想通过分析现有数据来寻找规律，优化流程，但又因为数据分析的门槛高而望而却步。最关键的原因是其业务场景不清晰，没有找到好的数据平台。以上痛点和难点是工业领域大多数厂商在“工业4.0”探索过程中遇到的，而“应用”贯穿其中。也就是说，造成上述问题的重要原因之一是软件开发者没有做到充分的分层解耦。基于“应用”，工厂也经历了几种开发模式的演变：早期模式经历了模式1“烟囱”应用到模式2统一数据采集平台的演变，由于各自为政导致缺乏整体开发业务数据的收集和使用。规划和低效率促进了统一平台的产生。虽然通过产线与应用之间“平台”的集中统一打通，提高了整体效率，但数据的使用仍然是独立的，没有实现真正的融合。目前，“数据处理-统一孪生模型”作为一种新模式正在同时解决“应用解耦”和“统一数据处理”的问题。例如，华为云IoT采用“统一孪生模型”的方式，将物理世界的设备抽象为数字世界的模型，将应用与物理设备的交互转化为应用与数字孪生的交互。数字统一处理。基于华为云物联网平台，图普软件构建的3D可视化应用层，通过SMT虚拟工厂，打通抽象模型与数据呈现的桥梁，赋予以“类”形式表达的“设备模型”/object"/Equipmentinstance"模拟可视化效果。同时，面板数据实时接入华为云物联网基础平台，映射抽象的数字孪生产线模型，实现数字化模型的数据驱动和交互效果。基于SMT数字工厂的数字孪生实践以下是基于华为云物联网数字孪生&图谱可视化的SMT数字工厂项目效果及开发过程。在具体讲解之前，先介绍一下构建SMT工厂数据建模和分析应用涉及的一些指标概念。1、OEE的概念是整体设备效率（OverallEquipmentEffectiveness，OEE）。一般来说，每一种生产设备都有自己的理论产能。要达到这个理论容量，必须保证没有任何干扰和质量损失。OEE用来表示设备的生产能力与理论能力的比值。在计算OEE时，会涉及到三个维度：时间利用率时间利用率=Σ实际运行时间/Σ计划开机时间*100%。用于评估停工造成的损失，包括任何导致计划生产停止的事件，如设备故障、原材料短缺、生产方式改变等；性能利用率性能利用率=Σ[设备状态下产品的产量应为加工周期时间]/Σ实际运行时间100%。用于评价生产速度的损失。包括任何导致生产不能以最高速度运行的因素，如设备磨损、材料故障和操作员失误等；合格率合格率=[合格输出数量]/[输出数量]*100%。用于评价质量损失，用于反映不符合质量要求的产品（包括返工产品）；那么最后的计算公式就是OEE=[时间利用率][性能利用率][合格率]*100%，这是衡量设备综合运行效率的一个关键指标，也是衡量设备综合运行效率的一个关键指标许多电子制造工厂和其他类似工厂。一般来说，国内厂商的OEE值不会太高，一般只有70%，或者80%，甚至不到40%。2、工厂双生产线及设备建模分析效果图工厂双生产线及设备建模分析可以通过一些可视化管理后台进行查看。以下是三种不同功能的效果图。图1：一共展示了1条生产线，可以适当拖放。在图中，可以看到各个设备的OEE值。通过资产建模和分析能力，实时计算生产线和设备的OEE，实时监控每台设备的关键指标，同时查看历史数据。图2：设备的建模图。通过设备上报故障信息和设备型号相结合，实时监控设备运行状态。图3：资产分析图。通过资产模型分析能力，对上报的设备数据进行实时分析和监控异常情况。例如，湿度通常在45%到63%之间。如果上报的数据不在此范围内，则为异常数据。界面上会显示一个黄点，表示此处设备上报的数据异常。由此可见，数据分析可以实时计算和监控，如果出现一些严重的异常，甚至可以推送给运维人员。3、资产建模实用设备建模：SMT产线印刷机设备为物理世界中的事物建立数字资产模型时，首先要定义资产模型，然后再创建资产。一般来说，一条生产线有7种设备。下面以印刷机为例，看看设备建模涉及的属性和表现方式。首先是属性的配置。对于印刷机，定义的三个属性是：静态配置属性：产品的理想印刷时间、设备型号测量数据属性：印刷速度、脱模速度、印刷高度分析任务属性：时间利用率、性能利用率、合格率OEE属性数据通过印刷机设备信息面板“OEE数据”和“业务数据”实时呈现。分析任务属性还有如下计算配置：换算计算：计算时间利用率，计算性能利用率，计算OEE和温度状态聚合计算：实际工时计算，实际工时计算，合格率流量计算：SMT场景上图是所有参数配置完成后的完整示例。这里可以看到大概有70个属性，模拟了真实行业的一些属性。在交互层面，华为云IoT提供了业务功能的逻辑判断配置。以印刷机分析任务的“换算计算”为例。您只需要读取上报的温度值，做出表达式判断即可。例如，如果温度大于25且小于35，则认为是正常温度。云端物联网平台会自动将报警信号和相应的关键数据推送到图扑可视化应用界面。可视化界面会通过动态效果实时反馈告警信号，通过交互点击，用户可以进一步查看告警的详细信息。产线建模：SMT产线产线建模其实和设备建模是同一个概念，模型也差不多。产线比较简单，主要是找OEE的价值，也就是分析任务属性，包括OEE相关的四个指标，还有换算计算、聚合计算和流量计算。下图是一台印刷机的设备资产配置图示例，其中一个是自动生成的3D产线模型：下面我们来看看产线资产是如何构建的。如下图，产线资产分为三层：第一层是厂房（母资产），第二层是产线（子资产），第三层是设备（子资产）-资产）。以上三张图：图1是生产线及Device逻辑结构图。生产线和设备也有模型，三层模型构成了一个“父子关系”的资产编号。资产来自模型并从模型实例化。同时，模型实例化为资产时，可以根据业务场景指定层级关系，资产之间相互独立。图2是构建的资产树。与上图的逻辑图相比，这是一个示例图。如图所示，某电子厂有3条SMT生产线，每条生产线有7台SMT设备。图3是最终自动生成的工厂3D模型场景电子工厂。通过数据模型的映射，共生成3条SMT产线，每条产线有7台SMT设备。其中，设备的型号、数量、面板信息自动生成，并与实时数据关联。资产运行监控所有产品创建和属性配置完成后，您可以点击“发布”发布并运行模型。当模型被定义时，它是一个静态过程，一旦被释放，它就会被激活。根据序言中定义的任务分析逻辑，系统会自动计算并获取实时结果上报。所有数据都可以在下图中观察到。随着实际产线的调整，发布的车型可能需要进行调整。在此基础上，可视化界面与后台配置界面自动联动。下面是产线创建/删除炉后AOI实例对象前后的对比。可视化生产线模型的炉后AOI设备是根据后台配置的生产线数据模型对象自动创建/删除实现的。发布的产线数据还可以根据业务需要，以折线图、热图、图表等不同的图形展示方式展示，更容易理解和分析数据，辅助管理决策：以上基于华为云物联网数字孪生&图普可视化工厂打造的SMT数字工厂，通过生产过程透明化，实现生产有序可控。智能化、免代码、可配置的一站式解决方案，可以快速构建产线，一定程度上降低开发门槛，缩短开发周期。常规应用程序启动时间已从6-9个月减少到3个月或更短。同时，孪生建模分析+数据可视化解决方案，实现了SMT数字化工厂各要素的打通，以数据驱动智能生产，大幅提升数据利用效率。依托上述数字化基础的普适化，同样的技术方案还可以应用到更多正在进行工业数字化转型的行业和企业。图普&联想，武汉SMT智能产线助力高效复工复产。2019年，图普软件助力武汉联想打造全新的SMT贴片机产线3D视觉仿真运维系统。SMT运维系统基于地图可视化技术，可以快速归档生产线的各种基础信息，实时数字化监控，实现SMT生产线的全生命周期和精细化管理。通过3D产线建模和业务联动，远程监控每条产线的运行状态，实现“无人化、自动化”运行，助力企业增产增效。在一些设备的维护和停机等待时间的处理上，效率至少比以前提高了20%。疫情期间，受影响人员生产的不确定性，对制造工厂的自动化水平和提质增效提出了更高的要求。此次联想武汉产业基地作为联想在全球最先进的工业工厂，受疫情影响较重，短时间内全面恢复生产经营。数字化转型本身。包括武汉联想产业基地在内，图普软件的SMT可视化解决方案已经在多家智能工厂落地，将帮助更多企业解决智能制造和数字化转型面临的挑战。图普软件智能制造SMT生产线监控管理可视化图普软件采用轻量级建模和强大的可视化引擎技术，构建全新的SMT制程监控管理可视化系统案例，打造智能化、绿色化的系统。数字智能工厂。为想要数字化转型的企业，如智能车间、智能装配工厂、工程机械设备厂、汽车制造、物流仓储管理等行业提供新的转型思路。SMT数据可视化，可以通过多维度的数据面板，将产线的主要数据作为一个整体进行展示，以满足行业运营和政企决策的需要。基于用户数据构建和运行结果，将枯燥、零散的数据图形化、场景化，显示每条线的状态。OEE（OverallEquipmentEffectiveness）、时间利用率、性能利用率、产出完成度、通过率、设备利用率、次品率、IoT连接率等。UI部分依托图形组件和界面设计，在数据面板上实现动态数据加载效果，更加直观的对比各个图表的数据。与静态图表数据相比，用户感受到的视觉效果可谓更上一层楼！设备信息可视化通过对接数据接口，实现关键设备业务数据在3D场景下的可视化，将关键设备的状态展示在页面上，并使用不同颜色的设备值和图标来表示不同的设备状态。此外，还增加了智能预警分析功能。一旦设备数据超过预定阈值，对历史数据进行分析判断，设备将在3D场景中被标记为红色并闪烁，将常规人工巡检转为智能巡检，及时了解健康状况的设备状态。借鉴华为理念，打造国产化独立引擎图普软件自成立以来，一直坚持可视化产品的自主研发，打造了属于自己的国产化独立引擎。作为华为的合作伙伴，我们不仅有着密切的合作关系，而且企业理念也非常吻合。依托各自的技术积累和行业实践深化合作，进一步推动各自产品体系的优化升级，推动在工业、城市、通信、交通等重点行业的联手合作，打造完善的场景化解决方案顾客。任正非说：“华为有什么？它连资源都不是有限的，而是我们的员工在努力工作，拼命创造资源。真的就像国际歌唱的那样，别说我们什么都没有，我们做主明天的。”永远没有救世主，也不靠神仙帝王，只靠我们自己。此前，面对美国的制裁，美国商务部网站发布出口禁令，要求使用美国芯片制造设备的外国企业取得出口许可，升级对华为的禁令再次挑战美国的底线。国际供应链和产业链。华为在心声社区发了一篇文章《没有伤痕累累，哪来皮糙肉厚，英雄自古多磨难》。永不放弃。”而最新消息，美国已经禁止任何企业为华为提供5G芯片，不允许使用机器为华为生产5G芯片。为了打压中国科技企业的发展，他们甚至使出各种阴险诡计，关押任正非的女儿孟晚舟，变相打压华为企业，接连打压勒索了一家又一家中国高科技企业。然而，作为一家有着“狼性”文化的企业，任正非选择了越挫越勇，独资打造中国自己的芯片公司，所有产业链和生产技术都由华为研发。美国的外部打压在告诉我们，要想独立，就必须强大起来，而我们要想做强，就必须自主。中国的发展离不开企业的自主科技创新。是的，我们应该自力更生。“科学技术是第一生产力”的重要理论告诉我们，只有自主研发自己的科技产品，才能应对一切挑战。本土化取代大势所趋，图扑软件坚持自主可控。总书记在中共中央政治局第36次集体学习时强调，“要紧紧抓住核心技术自主创新这个‘小鼻子’，突破网络发展前沿技术。”具有国际竞争力的核心技术，加快推进国产自主可控替代计划，构建安全可控的信息技术体系。”，以及中兴事件、华为等事件都在告诉我们，如果我们不想被受制于人，就要创造自己“可控”的技术，图普软件长期致力于多元化行业系统的可视化，在涉及的技术行业中积累的经验，以及通过自主创新开发的技术产品，在众多行业创造了众多具有代表性的可视化管控系统。未来，图普软件将走在科技进步的前沿，继续紧跟前进的步伐，创新更多的工业互联网可视化系统解决方案。顺应工业4.0发展，5G网络、数据中心等新型基础设施建设，我们将不断完善产品，不断创新，迎接未来科技赋予的机遇与挑战！
