纺织机械远程运维平台构建应用

贾　坤，李玉秀，宋钦文

(青岛宏大纺织机械有限责任公司，山东 青岛　266101)

1　项目背景和目的

纺织行业属于劳动密集型产业，随着时代的发展出现了新问题亟待解决，如：用工成本激增，招工越来越难；人员流动大，经验积累难度增加；纺织企业对成本、质量、用工和能效等越来越关注；纺织产业向东南亚、非洲等区域转移，造成国内主机厂的运维成本不断增加。

另外纺机制造格局也面临重大调整，新一代的信息技术和制造业深度融合，将引发新一轮工业革命[1]。为了紧跟科技发展步伐，切实提升客户效益，降低自身成本，青岛宏大开始构建和应用新一代远程运维平台。该平台可实现对售出产品进行远程诊断和维护，既能节约人力和物力成本，也能为客户提供更为快捷的服务，减少客户损失；利用专家经验对设备问题预警或者预案处理，避免故障发生；采用平台的大数据分析模型，指导客户在效率、质量、能耗等方面全面提升。该平台具有可移植性和兼容性，适宜在纺织机械行业推广。

2　纺织机械远程运维平台设计原则

2.1　安全性原则

纺织机械远程运维平台遵循全局性的安全设计原则，采用操作系统安全、应用系统安全、防病毒、防火墙、入侵检测、网络监控、信息审计、通信加密、灾难恢复及安全扫描等各种安全技术；从系统外围、系统边界到系统核心，在平台系统的不同区域部署不同类型的安全产品，建立多层次、多类别的立体安全防护网络，以保障平台的安全运行。

2.2　可靠性原则

纺织机械远程运维平台采用支持可伸缩的、灵活的用户认证、审计和加密技术进行设计，支持系统在各种环境下应用，通过集群、负载均衡等方式，在系统构架上避免单点故障，保障系统(7×24)h正常运行，整体可靠性达99.9%以上。平台支持多台WEB服务器之间的负载均衡，服务性能高；提供Internet链路控制和DNS功能，为多ISP接入和灾难备份提供通讯保障；具有SSL VPN功能，提供远程访问的加密和认证，可对抗SYN Flooding等，拒绝服务攻击；具有较强的容错能力和良好的恢复能力，可以及时预警，并自动对系统进行恢复。

2.3　经济性原则

纺织机械远程运维平台可远程监控和升级设备软件，做到远程解决问题、快速响应服务，从而降低由此产生的各种成本；监控能耗，智能调整以节能降耗；质量预警管理，提升设备效率和产品质量，为用户带来良好的经济效益[2]。

2.4　智能化原则

纺织机械远程运维平台通过相应的数据模型，自动分析计算并提供质量预警、故障提示、处理引导等动态信息，非正常状态可自动报警，并通过PC显示屏、IPad、手机APP等方式通知指定运维人员处理[3]。

2.5　全生命周期管理原则

纺织机械远程运维平台的设计充分考虑不同用户角色，在功能上进行配置和区分，可实现设备的规范化、统一化和地图化；平台对设备进行全生命周期管理，设备信息可随时查询，运行过程中所有变更、检修和操作记录均可追溯，设备全生命周期见图1。

图1　设备全生命周期示意

3　纺织机械远程运维平台硬件架构

远程运维服务器按照使用场地可分为两大部分：客户中心端和远程终端，两者通过以太网建立连接。纺织机械远程运维平台系统架构如图2所示。

图2　纺织机械远程运维平台的系统架构

客户中心端是架设在主机厂的服务器，通过建立数据库运行平台，对全部设备统一管理。系统采用分布式架构及整体分层的形式，各层级之间松耦合，具有易开发、易维护、代码可复用等特点，底层则是对主流数据库的访问封装。数据采集采用基于MQQTT协议的集群系统，能满足大规模设备批量数据的实时采集；采用客户端服务器回数据中心的方式，提高系统运算效率，加快数据上传的速度。数据存储层支持关系数据库、hadoop、key-value数据仓库、实时计算系统；数据应用层满足本地端、客户端各项业务需求。

远程终端用于各纺织企业，方便采集和存储设备的各种信息。其单独组网，确保了网络的安全性；系统对用户采取分级管理措施，维护人员每次登录时需要输入远程和本地的密码验证，管理员可以添加、修改、删除用户账号，根据实际需要添加不同权限的用户账号。

4　远程运维平台总体技术构架

数据源：包括生产纺织机械的实时数据、历史数据，客户的生产经营数据(ERP、CRM等)，纺织行业的科技数据，行业互联网数据等。

采集层：通过可配置、产品化的大数据采集平台，实现不同数据源的自动采集。

存储层：采集到的数据都存储在系统的数据中心，数据中心采用服务器集群方式进行虚拟化。

分析处理层：利用大数据技术对海量数据进行分析、处理及挖掘，核心技术包括ETL数据清洗、算法建模、数据挖掘、机器学习等。

应用层：通过搭建12大平台，实现系统的应用管理。

展现层：利用大数据可视化技术实现数据的展示，支持PC电脑端、移动端(手机、IPad)以及LED拼接大屏等多种数据展现方式。

5　远程运维平台主要功能

5.1　设备管理

远程运维系统能够对所有售出的设备进行管理，包括设备型号、售出时间、运行地点等信息收集，为每个用户建立档案，对设备的机台号、配置、电气控制图纸版本、程序版本、随机文档资料、售后服务进行记录保存等，可随时进行查询分析；系统不仅提供GIS地图方式查看运行地点，方便进行快速定位，还展示设备管理的信息，并进行统计分析。

5.2　设备远程故障诊断

当设备出现故障后，系统自动根据设备型号和故障类型，通知相关人员进行处理。如果设备型号和故障类型已保存在故障库内，则系统自动调用预案处理库中该故障对应的处理方案，并自动反馈给客户，反馈的渠道包括移动端(微信、QQ、短信及APP提醒)和PC电脑端，客户运维人员根据预案处理方案进行故障处理；如果故障类型不存在于故障库内，或者对应的预案处理方案不能解决故障，则系统自动将故障报警信息发送给对应的厂商运维人员或专家；运维人员或专家在线打开设备远程故障诊断页面，通过查看设备运行数据和历史监控视频，排查故障原因，之后利用系统进行远程运维或远程遥控客户进行故障排查维修。

5.3　故障智能预测

设备故障智能预测核心技术，是对设备和产品性能衰退过程的预测和评估。与故障诊断不同的是，该功能侧重于对设备未来性能衰退状态的全程预测，而不是某个时刻的性能状态诊断。在分析历史数据的同时，平台引入同类设备进行比较，可以及时的调整相应信息传输频度和数量以便按需分析，能提高预测和决策的准确度，而不是传统意义上简单的数据采集。故障智能预测，也包括对核心配件的全生命周期预测。

5.4　设备远程运维

有些故障需要更新PLC程序才能排除——当这些故障发生时，主机厂的技术人员或专家可在设备远程维护平台的PLC程序维护工作站，将更新后的PLC程序下载到现场设备的PLC程序中从而排除故障、恢复生产[5]，如同技术人员亲临现场解决用户遇到的问题。远程运维模式迅速、高效，极大地提高了设备运行效率。

5.5　视频管理

设备在进行故障远程诊断过程中，关键部位的视频录像至关重要。系统内嵌视频管理平台，可实现视频的存储、查询和回放等功能，除了利用设备自带摄像头的视频进行管理外，还支持客户利用移动端进行视频录像和图片拍照，并发送给远程的技术员或专家，便于故障远程诊断。

5.6　健康指数诊断

平台通过收集不同区域、不同原料、不同工艺等的全面数据，对产量、质量、能耗等影响效益的关键指标，定期做出运行健康指数，指导全国客户和全球客户之间的相对评价，且能根据设备不健康状态给予切实有效的解决方案。

6　结语

纺织机械远程运维平台是以生产线自控系统、工业网络、监控系统为基础，开发的统一化、标准化、智能化和远程化的自动智能远程运维平台。该平台 建有标准化信息采集与控制系统、智能分析诊断系统、基于专家系统的故障预测模型和故障索引知识库，可实现设备远程无人操控、工作环境预警、运行状态监测、故障诊断与自修复；建立产品与核心配件生命周期分析平台、用户使用习惯信息模型，对设备健康状况监测、虚拟设备维护方案制定与执行、最优使用方案推送、创新应用开发、工艺模型开发、产品研发等方面进行系统集成应用，为企业稳产高产、降本增效作出重要贡献，进而提升纺织制造行业智能制造发展水平。

参考文献：