Altair Taiwan Blog

上週我們已經舉辦了 “資料分析 Altair Knowledge Works™ 在工業智慧製造領域的應用” 網路研討會，Altair 工程總監王甲畏及 Altair 資料分析師魏潔給大家介紹了以下幾點：

1）Knowledge Works產品功能簡介

2）Knowledge Studio在機器設備預測維護方面的應用

3）Panopticon在智慧製造設備狀態和產品品質監控方面的應用

錯過本次直播的使用者可以點擊以下連結，觀看直播重播：

資料分析Altair Knowledge Works™ 在工業智慧製造領域的應用網路研討會錄播

本文將進一步延伸，詳細介紹 Altair Panopticon™ 在工業智慧領域的具體應用場景及即時監控的應用。

大資料、消費互聯網已經成為我們耳熟能詳的名詞，其應用也時刻伴隨著我們的工作、學習和生活 。

同時，在工業領域中，隨著我們國家發佈中國製造2025，以及工業4.0概念的興起，工業大資料、工業互聯網，物聯網等技術也越來越成熟，傳統的製造業正面臨著大資料的衝擊，在產品研發、工藝設計、品質管制、生產運營等各方面都迫切期待著有創新方法的誕生，來應對工業背景下的大資料挑戰，本文主要探討工業智慧領域的資料即時監控應用話題 。

Altair Panopticon™ 是 Altair Knowledge Works™平臺（原為 Datawatch）下的即時流資料分析及視覺化處理平臺，包括 Panopticon Visual Analytics 和 Panopticon Streams兩個主要模組。

其中，Panopticon Visual Analytics 是市場上唯一真正的即時資料視覺化系統，而 Panopticon Streams 是一個複雜事件流程（CEP）流處理引擎，使用者可使用完全視覺化的介面編寫複雜的業務邏輯和資料函數。

隨著互聯網、物聯網等新一代資訊技術在工業領域的應用，以及機器人、自動流水線、自動化設備的廣泛應用，工業企業已經進入了工業互聯網新的發展階段，工業企業所擁有的資料也日益豐富。 

工業企業中生產線處於高速運轉，由工業設備所產生、採集和處理的資料量遠大於企業中電腦和人工產生的資料，從資料類型來看，大部分是非結構化資料，生產線的高速運轉則對資料的即時性要求更高。

因此，根據工業互聯或工業智慧方面的特點和行業要求，以及Panopticon的功能特點，本文整理了一些應用場景，主要是針對工業設備和產品的健康狀態監控與應用。

下圖為資料應用流程示例圖 ：

此環節是整個解決方案的基礎，不同於消費互聯網或者其它類型的資料，工業生產或者工程作業，特別是自動化生產方面，大部分是流資料，這些資料是海量的，如果要用於設備和產品的監控，必須做到即時採集。

資料獲取設備，分為設備自帶採集功能和外接設備，自帶設備的優點是集成性好，不需額外安裝，但缺點是資料格式和輸出問題，有的設備供應商把設備做成了閉環系統，與協力廠商的介面是封閉的。

外接設備的優點是可以根據需要安裝對應的採集感測器，只採集所需要的資料，缺點是需要另外安裝，有時會受限於空間和作業要求，不易安裝和採集，另外就是外接設備的持久性和穩定性也是一個關鍵所在。

資料獲取之後，就是即時的傳輸到伺服器或者與訊息佇列伺服器（比如Kafka Broker，MQTT Broker），傳輸方式有網線連接、無線連接等，如果條件允許，採用網線連接比較好，傳輸穩定，不易受周邊環境影響。

許多數采設備傳輸的資料大多是二進位的，第一步是必須轉碼，轉換到終端設備或工具支援的資料格式。

第二步就是資料處理，常見的計算要求有：濾波、聚合（求最大值、最小值、均值、標準差等等），如果涉及到資料的關聯、分支，以及外接函數，甚至模型等比較複雜的計算，則需要專業的工具，Panopticon Streams 可以完全勝任，下圖為流資料的處理流程示例，通過簡單的拖拽操作就可以完成相應的資料計算，公式和演算法已經內置好了。

把 Panopticon 與訊息佇列伺服器連接後，可以按需要去訂閱對應的資料，在 Panopticon 中，先按照業務的要求，選擇對應的各種圖表形式，定義好範本後再發佈到終端大屏，網頁以及APP，以及根據具體要求，設置一些預警條件，通過聲音、郵件、顏色等方式進行交交互操作。

刀具作為機床加工中的核心部件，在使用過程中會遇到磨損、崩刃、斷刀等情況發生，這樣會造成加工部件品質下降以及停機等後果。因此，需要能夠即時的對刀具健康狀態進行監控。

刀具在使用過程中會產生很多資料，一種常用的方法是採集主軸電流（負載）信號、位置信號、速度信號等，結合一定的資料計算方法和行業經驗積累，通過監控刀具信號的變化，來判斷磨損、崩刃、斷刀等狀態，並與機器控制程式連接，採用停機控制，網頁端發佈刀具警報資訊（聲音、郵件、手機APP等方式）。

在汽車製造過程中，焊接是非常重要的一個環節，對於白車身來講，主要依靠焊接機器人，採用電阻焊的方式自動化作業。

電阻焊不需要其它的焊接輔助材料，直接通過在兩個板材之間產生的電阻把板材融化後形成焊核，進而把板材焊接在一起。

可直接得到的焊接參數有：電流、電壓、電極壓力、電極位移、焊接時間，通過電流與電壓可以計算出電阻。通過大量的實際資料對比和相關的理論研究，在焊接品質不好時，比如飛濺、虛焊等，實際焊接參數會發生變化。

例如下面的飛濺會導致電阻曲線向下產生一個突變。

這樣，在 Panopticon 的視覺化監控看板中，通過直接讀取焊接參數，並由電流和電壓參數計算出電阻參數，並與經過大資料統計出的正常曲線參數進行對比，從而對每個焊點品質進行判斷。

同時還可以提前導入車身焊點座標，根據每個焊點的 ID，把每個焊點的品質判斷狀態放置到對應的車身位置上。

新能源汽車電池在整車的組裝過程中，外殼可能會受到擠壓，導致殼體變形，進而引起電池模組的溫度上升，溫度達到一定的界限後可能會引發起火和爆炸。

通過外接溫度感測器安裝在電池殼體表面，即時採集表面的溫度，並設置報警閾值，觸發報警條件時，進行報警。

掘進設備包括隧道盾構機、石油鑽井、採煤機等，通過自帶的感測器，把核心關鍵部件資料，如鑽頭溫度、力、位置，即時傳輸到消息匯流排上。

對每個部件，每個參數都展示出來，並設置一些異常狀態報警，並可以自動觸發控制信號，讓設備主動停機，避免進一步破壞。

工業互聯網相比較消費互聯網來說，在技術方面還有一些差距，同時，每個細分行業也有獨特的特點和專業要求，很難做出統一的解決方案，即使本文提到的工業智慧狀態監控，也需要根據每個業務場景，結合行業特點，深入研究，開發出最合適的應用。

本文介紹的幾個場景需求來源於一些實際的工業應用，更詳細的解決方案還在持續更新中，但只要具備下列三個關鍵要素，就可以探索其應用。

自動化生產/作業

+

數據可採集

+

質量/狀態監控需求