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Mar 12,2018

电火花成形机床云端寿命保障 与工艺分享智能服务平台

引言
发起单位:北京市计算中心
北京市计算中心建立于一九七三年,是国内最早一批计算中心之一,是中国最早、最具影响力的从事计算机应用技术研究及推广的机构,服务对象则涉及必威体育、商业、交通、能源、环保金融、税务、社会事务等多个领域。北京市计算中心自成立以来,完成了上百项国家和北京市政府有关部门委托的研究项目和面向多种用户的服务型项目。先后获得国家及省部级成果奖30多项,拥有了200余项国际国内领先的技术和产品,为中国计算机的普及、应用和发展做出了杰出贡献。

合作单位:北京市电加工研究所
北京市电加工研究所是一个集科研、开发、生产于一体的高新技术企业。主要在电加工(包括电火花加工、超声波加工、激光加工、离子束加工、电化学加工、电子束加工、等离子体加工等)领域开展新设备、新工艺的研究与开发。经过数十年的努力,现已发展成为拥有14000平米科研大楼、20000平米生产基地,在特殊材料特种加工、精密数控电加工机床、精密模具制造等领域具有一定知名度的现代化高科技企业。
 

一、关键词
电火花成形机床云端寿命保障与工艺分享智能服务平台旨在基于数据采集与数据分析技术,在机床领域尤其是电火花特种加工领域建立一套云端服务平台,通过采集和分析机床及其关键部件的实时运行状态数据,构建云端寿命保障系统,同时为机加工企业提供工艺服务。
关键词:寿命保障,云端工艺服务


二、测试床项目概述
本项目旨在基于数据采集与数据分析技术,在机床领域尤其是电火花特种加工领域建立一套云端服务平台,通过采集和分析机床及其关键部件的实时运行状态数据,构建云端寿命保障系统,同时为机加工企业提供工艺服务。该项目的建设主要包含两方面内容:

1. 云端寿命保障系统

基于数据采集技术采集机床及其关键部件的实时运行状态数据,并结合数据分析技术对状态数据进行可视化、整理挖掘、预测性分析等,使对机床的生产、使用、维护全过程可追溯,并实现对关键部件寿命的预测预警、故障定位,提升机床生产企业的售后服务能力,降低机床维修成本。

2. 云端工艺服务系统

实现不同地域、不同企业的工艺技术人员通过云端共享加工工艺文件,可为用户提供远程技术服务、解决复杂型腔类零件电火花加工的工艺技术难题。

三、测试床项目解决方案

1. 解决方案架构

该项目技术架构分6个层次,如图1所示。

图1 项目架构
数据库层采用3种数据库引擎,Redis数据库用于当前实时数据存储与查询,Mysql数据库用于一年内的数据查询,Hbase可以存所有历史数据,支撑系统数据分析;
机床层采用双绞线方式通讯;
数据采集层使用开源项目Modbus4j基于Modbus TCP/IP协议进行数据通讯,可实时进行数据查询和参数设置;
数据存储层使用mysql、redis、hbase各自通讯方式,将采集数据保存到数据库中;
平台服务层平台包括工作流引擎、业务规则引擎、报表引擎、消息引擎、事务引擎、架构控制、安全认证、SOA架构、数据交换、集群支撑、目录服务、Web框架、服务扩展、云数据同步等,为用户提供相应服务功能;
客户端层支撑PC、Pad、Mobile等多种设备接入方式。

该项目提供如下App功能:
通过状态监控服务可远程采集机床状态数据;
通过用户权限管理服务,针对不同级别类型的用户提供权限管理服务,用户分级分权合法访问App资源及获取机床数据;
在加工工艺文件数据库中存储大量的、经过可靠性验证的、具有通用性的工艺可实行文件,工艺技术人员根据实际机床特性及待加工零部件类型、特征等确定具体文件,并在云端导入到本地机床控制器,控制机床运行,直接加工零部件;
在机床运行状态及关键零部件状态库中存储大量的机床运行状态及关键零部件状态数据,使得机床及关键零部件的运行状态具有可追溯性;
通过机床故障诊断专家库集成的众多故障模型及故障推理机制,根据不同的零部件状态组合预测机床可能发生的故障类型及部位,快速、预先定位故障隐患,减少损失。

2. 测试床预期效果

提升机床的智能化水平,使对机床的生产、使用、维护全过程可追溯,并实现对关键部件寿命的预测预警、故障定位,提前发现可能出现的问题,并能够快速定位故障原因。通过远程监控和预测性维护,可提升机床生产企业的维修质量和售后服务能力,降低维修成本。
提升企业复杂型零件的加工能力,通过工艺服务系统可有效解决工艺技术难点,提高生产效率,提高成品率。通过云端共享加工工艺文件,为用户提供远程技术服务、解决复杂型腔类零件电火花加工的工艺技术难题。


四、测试床当前情况

1. 测试床当前建设情况

该测试床项目目前完成了数据采集板卡及云端系统App的设计部署,机床极其关键部件的数据通过云端展示平台可获取到实时状态、历时状态及告警数据等信息。

2. 测试床合作伙伴组成及各自提供组件描述

该测试床项目目前由北京市计算中心及北京市电加工研究所组成,同时也欢迎其他企事业单位加入到该项目的合作当中。
测试床的部署及操作将在北京市电加工研究所进行。物理组件中的电火花成形机床及数据采集板卡将安装到北京市电加工研究所实验室内,物理组件中的云端服务资源将安装在北京市计算中心实验室内。App平台部署在云端服务器上,其他平台测试单位依据管理权限参与到平台测试中。

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