萬騰設備管理系統(tǒng)（VT FMS）
一、企業(yè)簡介
山東萬騰電子科技有限公司（以下簡稱“萬騰科技”）是一家從事智能制造領域軟硬件開發(fā)、系統(tǒng)集成的國家高新技術企業(yè)及雙軟認證企業(yè)，成立于2014年11月。總部位于山東省濟南市高新區(qū)齊魯軟件園，在山東、江蘇、浙江、上海和安徽設有子公司。主營業(yè)務涉及智能制造相關六大業(yè)務體系：一是智能制造整體解決方案及工業(yè)軟件應用導入落地，包括MES、FMS、APS。二是企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化及智能化相關場景的咨詢規(guī)劃服務。三是設備組網(wǎng)、邊緣計算及智能產(chǎn)品連接服務，包括智能網(wǎng)關、機器視覺。四是針對企業(yè)制造流程優(yōu)化的工業(yè)大數(shù)據(jù)及人工智能解決方案，包括工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、PHM。五是區(qū)域/行業(yè)/企業(yè)的PaaS及SaaS應用規(guī)劃、建設、推廣及運營，包括云MES、云FMS、云APS。六是面向政府、高等/職業(yè)院校提供智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實訓及教育解決方案，包括智能制造案例庫、實訓基地建設以及產(chǎn)教研一體化平臺服務。
公司銷售市場覆蓋山東、江蘇、浙江、上海、福建、廣東等制造業(yè)大省：2020年底將實現(xiàn)智能制造相關設備、軟件產(chǎn)品規(guī)模化應用，中低端市場占有率超40%。到2025年，國內(nèi)市場占有率達到60%。萬騰科技一直瞄準國際前沿技術，不斷突破創(chuàng)，以專業(yè)的智能制造服務，幫助數(shù)以千計的離散型制造企業(yè)實現(xiàn)了升級蛻變。
二、工業(yè)APP簡介
（一）、問題定位
離散制造業(yè)相對于流程制造業(yè)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加分散，生產(chǎn)設備更加多樣，行業(yè)特征更加明顯，更需要通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設去解決數(shù)據(jù)黑箱、信息孤島、知識壁壘、決策瓶頸、能力短板等一系列問題。在離散制造業(yè)中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及從設備層數(shù)據(jù)采集、協(xié)議解析，到產(chǎn)線層邊緣控制器協(xié)同，到工廠層內(nèi)外網(wǎng)絡架構(gòu)融通，再到企業(yè)層工業(yè)云部署及信息物理融合等多個方面的關鍵技術尚有待完善。
機械加工及半導體制造行業(yè)均以離散型生產(chǎn)為主，設備種類紛繁復雜、通訊方式各異，導致設備狀態(tài)難以監(jiān)控和統(tǒng)計，測試數(shù)據(jù)分散、各個機臺獨立采集和存儲，無法統(tǒng)一采集和分析，因此存在車間數(shù)十臺甚至數(shù)百臺設備缺乏統(tǒng)一管理、設備利用率低、生產(chǎn)效率低等問題。傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方式自主創(chuàng)新能力弱、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩、新興產(chǎn)業(yè)供給能力不足、產(chǎn)業(yè)國際化程度低、研發(fā)體系和制造鏈相互分離等短板已經(jīng)嚴重制約了行業(yè)的生產(chǎn)力，如何依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣層技術攻關結(jié)合行業(yè)特點實現(xiàn)多源異構(gòu)設備的互聯(lián)互通，通過邊緣智能及計算遷移實現(xiàn)邊云協(xié)同，最終推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺戰(zhàn)略加速機械加工及半導體制造行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展顯得尤其重要。
（二）、創(chuàng)新點
系統(tǒng)基于萬騰邊緣層數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢，兼容了機械加工及半導體封裝測試環(huán)節(jié)的相關設備協(xié)議（包括劃片機、固晶機、測試儀、打標機、包裝機等幾十種不同種類、不同廠家的設備），基于實時采集的數(shù)據(jù)建立可視化車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實時監(jiān)測設備生產(chǎn)狀態(tài)（良率、運行、待機、離線、告警），在云端生成企業(yè)生產(chǎn)畫像，統(tǒng)計設備的開機率、運行率、產(chǎn)量/產(chǎn)值等信息，并通過餅狀圖、柱狀圖、折線圖、時序圖等方式進行可視化展示，將車間生產(chǎn)“黑箱”透明化，及時反饋企業(yè)車間的生產(chǎn)狀況，為車間的高效排產(chǎn)及質(zhì)量追溯提供信息依據(jù)。
（三）、功能介紹
1.基礎信息管理模塊
基礎信息管理用來維護管理系統(tǒng)運行所需的各項基礎信息，為設備管理系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)支撐，是設備管理系統(tǒng)的基礎功能。具體功能包含系統(tǒng)用戶管理、組織架構(gòu)管理、系統(tǒng)權(quán)限管理、設計字典管理、工廠建模管理、生產(chǎn)班次管理、生產(chǎn)日歷管理、提醒規(guī)則管理、編碼規(guī)則管理、數(shù)據(jù)采集管理。
2.設備信息管理模塊
設備信息管理用來維護設備的基礎信息，為設備建立一套完整包含基本信息、設備部件、相關文檔、維護記錄、維修記錄、設備履歷、報警記錄、停機記錄等信息在內(nèi)的設備臺賬，實現(xiàn)對設備生命周期信息全記錄，是設備管理系統(tǒng)的基礎功能。具體功能包含設備臺賬、設備部件、維護工具、設備備件。
3.設備運行監(jiān)控模塊
設備運行監(jiān)控利用各種數(shù)據(jù)采集裝置采集到的設備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)、運行參數(shù)，實時掌握設備的運行信息，使設備管理人員對設備出現(xiàn)的問題或者可能出現(xiàn)的問題能做出有效的反應并快速解決問題，是保障設備正常運行、生產(chǎn)高效進行的有效技術手段，是設備管理系統(tǒng)的核心功能。具體功能包含設備運行狀態(tài)監(jiān)控、設備運行參數(shù)監(jiān)控。
4.設備維護管理模塊
設備維護管理用來維護管理設備點檢及保養(yǎng)工作，通過規(guī)范過程對設備的規(guī)定部件（位）進行定期的點檢及保養(yǎng)，以使設備的隱患和缺陷能夠得到早期的發(fā)現(xiàn)、早期預防、早期處理。利用系統(tǒng)依次制定點檢（保養(yǎng)）標準、點檢（保養(yǎng)）計劃生成具體到設備、人、時間、方法的設備點檢（保養(yǎng)）任務，并通過監(jiān)督管理手段對任務執(zhí)行過程進行有效管控，最終形成詳細的設備維護記錄，是設備管理系統(tǒng)的核心功能。具體功能包含設備維護標準、維護標準審核、設備維護計劃、維護計劃審核、設備維護任務、維護任務審核、設備維護提醒、設備維護記錄、異常維護記錄、設備維護績效。
5.設備報警管理模塊
設備報警管理用來處理、記錄并管理設備的報警情況，通過系統(tǒng)定義設備的報警級別、報警規(guī)則、將數(shù)據(jù)采集裝置采集到的設備報警信息準確記錄到系統(tǒng)中，設備管理人員根據(jù)設備的報警情況采取有效的處理手段保障設備的正常運行，從而實現(xiàn)對設備的高效利用，是設備管理系統(tǒng)的核心功能。具體功能包含設備報警規(guī)則、設備報警記錄、設備報警處理。
6.設備維修管理模塊
設備維修管理用來對設備產(chǎn)生的各種故障進行報障維修，可以對設備維護過程中、設備運行過程中產(chǎn)生的故障進行統(tǒng)一記錄處理，通過派工將維修工作指派到具體人員，并通過監(jiān)督管理手段對維修任務執(zhí)行過程進行有效管控，最終形成詳細的設備維修記錄，是設備管理系統(tǒng)的核心功能。具體功能包含設備報障記錄、設備維修任務、外協(xié)維修申請、維修完成審核、設備維修記錄、設備維修績效。
7.設備遠程運維模塊
設備遠程運維用來對設備情況進行遠程管理，相關人員可以利用手機等移動裝備對設備進行遠程故障診斷，遠程設備開機授權(quán)、遠程設備控制，為設備管理人員提供便利、高效的管理手段，是設備管理系統(tǒng)的核心功能。具體功能包含設備遠程診斷、設備遠程授權(quán)、設備遠程監(jiān)控、設備遠程控制。
8.數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊
數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析用來對設備管理過程中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，幫助設備管理人員綜合了解設備整體情況，更有效地減少設備事故的發(fā)生，保持、提高設備的性能、精度，降低維修費用，提高企業(yè)的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效益，是設備管理系統(tǒng)的核心功能。具體功能包含維修數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、點檢數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、保養(yǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、報警數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、設備OEE數(shù)據(jù)分析。
。
（四）、功能和技術指標優(yōu)勢
以晶導項目作為案例，通過萬騰設備管理系統(tǒng)（VT FMS）對150臺不同型號測包機進行數(shù)據(jù)采集及設備管理，建設測包設備集中控制平臺，實時采集現(xiàn)場設備工作狀態(tài)，完成程序管理及下發(fā)。
1.秒級系統(tǒng)響應速度
2.智能管控測試數(shù)據(jù)>1.5億條/天
3.測試程序管控2000余件
4.自動下發(fā)測試程序、刻字模板
5.單臺測包機利用率提高25%
6.故障維修反應時間縮短30%
7.單批次產(chǎn)品工作時間降低50%
三、技術方案說明
（一）、工業(yè)APP架構(gòu)
四層架構(gòu)，包括集成層、應用層、存儲層、邊緣層。
1.集成層：主要處理與第三方管理系統(tǒng)的交互、數(shù)據(jù)同步。
2.應用層：主要處理工廠日常生產(chǎn)相關的業(yè)務邏輯。
3.數(shù)據(jù)存儲層：主要用來存儲日常生產(chǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（關系數(shù)據(jù)、設備時序數(shù)據(jù)、日常文件等）。
4.邊緣層：主要與設備進行交互，采集或下發(fā)設備數(shù)據(jù)，提供邊緣計算等功能。
（二）、工業(yè)APP關鍵技術
邊緣層提供多種數(shù)據(jù)庫（mysql、redis、influxDB等）對接入的設備數(shù)據(jù)進行有效管理，通過主流微服務架構(gòu)、容器技術對平臺服務及用戶進行有效管理。基于微服務架構(gòu)松耦合、易開發(fā)、易部署、易擴展等特點，結(jié)合平臺不斷積累的工業(yè)機理模型和微服務組件，可以實現(xiàn)工業(yè)APP的靈活組態(tài)、持續(xù)更新和快速部署。
以計算機網(wǎng)絡技術為基礎，對設備的現(xiàn)實運行方式進行系統(tǒng)的管理，使用跨平臺的面向?qū)ο箝_發(fā)語言，保證應用系統(tǒng)的一次編譯，處處執(zhí)行。
支持容器化部署方式，可部署至公有云或私有云，直接賦能企業(yè)上云，減少軟件維護成本，提高運營效率。
采用多種數(shù)據(jù)存儲方式，關系數(shù)據(jù)庫、時序數(shù)據(jù)庫、全文檢索、文件數(shù)據(jù)庫等，來保存業(yè)務數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)以及日常文件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全方位存儲與多維度分析，通過數(shù)據(jù)支撐來優(yōu)化設備運行。
四、應用情況描述
（一）、應用場景描述
物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化控制、智能化生產(chǎn)。
（二）、商業(yè)化情況
山東晶導微電子股份有限公司是國內(nèi)最大的半導體元器件生產(chǎn)先導型企業(yè)，“基于邊云協(xié)同的功率器件數(shù)字化車間項目”獲省信息化項目優(yōu)秀獎，是曲阜市“兩化融合”示范企業(yè)。公司設備自動化程度高、信息化基礎好。經(jīng)過多年的信息化建設，信息系統(tǒng)已覆蓋研發(fā)、生產(chǎn)、采購、物流和銷售等業(yè)務環(huán)節(jié)，同時晶導微電子智能工廠項目資金充裕，為實施本項目奠定了良好基礎。
本項目基于騰云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺針對解決半導體制造中的封裝測試環(huán)節(jié)的痛點，并形成了行業(yè)通用解決方案。系統(tǒng)基于萬騰邊緣層數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢，兼容了半導體封裝測試環(huán)節(jié)的相關設備協(xié)議（包括劃片機、固晶機、測試儀、打標機、包裝機等幾十種不同種類、不同廠家的設備），基于實時采集的數(shù)據(jù)建立可視化車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實時監(jiān)測設備生產(chǎn)狀態(tài)（良率、運行、待機、離線、告警），在云端生成企業(yè)生產(chǎn)畫像，統(tǒng)計設備的開機率、運行率、產(chǎn)量/產(chǎn)值等信息，并通過餅狀圖、柱狀圖、折線圖、時序圖等方式進行可視化展示，將車間生產(chǎn)“黑箱”透明化，及時反饋企業(yè)車間的生產(chǎn)狀況，為車間的高效排產(chǎn)及質(zhì)量追溯提供信息依據(jù)。
1.搭建邊緣層EAP系統(tǒng)
基于面向工廠異構(gòu)設備組網(wǎng)的邊緣計算智能網(wǎng)關系統(tǒng)，集成應用數(shù)據(jù)采集與生產(chǎn)控制（EAP）系統(tǒng)，以邊緣計算智能網(wǎng)關為硬件基礎，工業(yè)設備模型庫及數(shù)據(jù)采集協(xié)議庫為軟件平臺，搭建云系統(tǒng)工業(yè)連接平臺，實現(xiàn)所有核心關鍵設備的智能組網(wǎng)、控制程序自動加載、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)實時采集，完成底層數(shù)據(jù)的云端上傳，通過設備管理系統(tǒng)實時監(jiān)測與分析設備生產(chǎn)作業(yè)及運行情況，并由虛擬仿真監(jiān)控中心進行實時展示。
2.面向工廠異構(gòu)設備組網(wǎng)與協(xié)同制造的智能設備管理系統(tǒng)
基于車間總體設計、工藝流程及布局數(shù)字化建模，構(gòu)建云設備管理系統(tǒng)，全方位覆蓋測試車間的設備管理、生產(chǎn)管理、工單管理、流程卡及機臺監(jiān)控。智能設備管理系統(tǒng)作為測包機、測試儀、打標機集中控制平臺，通過工業(yè)協(xié)議與現(xiàn)場掃碼設備、數(shù)據(jù)采集模塊建立通信連接，實時采集現(xiàn)場設備的工作狀態(tài)并進行測試程序管理及下發(fā)。基于設備智能數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)設備數(shù)據(jù)自動錄入，通過設備管理系統(tǒng)全面管理設備運行狀況，監(jiān)控設備生產(chǎn)過程，管理測試數(shù)據(jù)，快速響應設備異常。
3.協(xié)同智能工廠離散管理系統(tǒng)的云組態(tài)
云端系統(tǒng)可與云MES（覆蓋全廠的制造執(zhí)行系統(tǒng)）、云IMS（覆蓋各產(chǎn)車間的產(chǎn)線制造執(zhí)行系統(tǒng)）、云WMS（智能倉儲物流管理系統(tǒng)）和智能設備管理系統(tǒng)無縫融合，快速實現(xiàn)智能工廠系統(tǒng)節(jié)點到云端應用的端到端互聯(lián)、生產(chǎn)狀態(tài)的實施監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等。借助云端平臺建立統(tǒng)一的計劃管理、生產(chǎn)管理、物料管理和人員管理，完成汽車電子功率半導體器件產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、檢驗指導等的統(tǒng)一部署，實現(xiàn)設計/工藝/制造全過程的模擬仿真體系和統(tǒng)一的物料編碼管理，打造客戶、企業(yè)和供應商三位一體的協(xié)同發(fā)展機制。
半導體封測設備邊云協(xié)同管理效果圖
以工業(yè)信息化云平臺為基礎，通過智能工廠項目實施，打通本企業(yè)生產(chǎn)制造過程中所有核心環(huán)節(jié)，完成底層數(shù)據(jù)流的邊緣層互聯(lián)互通，實現(xiàn)離散異構(gòu)設備集群的智能組網(wǎng)和協(xié)同管控，通過ERP/OA、SCADA、設備管理系統(tǒng)、MES的云化部署，建立覆蓋企業(yè)全生產(chǎn)過程、邊云協(xié)同一體化的信息系統(tǒng)管理新模式。
建設完成后，經(jīng)濟效益方面，非生產(chǎn)性工時（物料等待時間、工序間周轉(zhuǎn)時間、設備保養(yǎng)時間、數(shù)據(jù)收集登記時間）減少50%，單臺設備資源利用率提升50%，不良率降低5%，能耗降低25%，生產(chǎn)、工藝與人員動態(tài)銜接，提升了產(chǎn)品競爭力。
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