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固问云创始人韩吉:以产线为对象,打造通用工业互联网平台

专注产线的工业互联网平台

2018年06月22日
调研 | 李喆 崔可家 撰写 | 崔可家
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2015年起,国家出台了一系列政策来推动国内制造业与互联网的融合,并于2017年正式提出了工业互联网平台概念,力求加快平台建设,与此同时,国内各种工业互联网平台不断出现,昊天网聚推出的固问云,就是其中之一。

大数据分析业务到工业互联网平台的全面转型

昊天网聚成立早期,主要业务是大数据处理以及流量分析,产品包括自研的流量分析系统xFlowPro、流量探针软件FUN-SPAN,客户覆盖石油、烟草、政府公安等多个行业,其中中石油为最主要客户。

流量分析软件是用于对全网流量进行识别和分析,以便优化企业服务器部署。由于这项业务主要服务于大型企业,目标客户较少,虽然昊天网聚当时年营收可以达到千万级别,但是增长受到了市场天花板的明显限制。

2015年,昊天网聚全面转型,开始研发工业互联网平台。

昊天网聚之所以选择工业互联网方向,一方面是这个领域的市场规模巨大,目前尚处在早期,发展潜力很大;另一方面是在技术层面上,开发工业互联网平台有较高的技术门槛,不仅需要互联网、云计算、大数据、边缘计算等前沿技术的储备,又需要对工业场景有深刻的理解,公司在大数据处理方面有很强的技术沉淀,同时,创始人作为固问云产品总设计师和架构师,依其在信息化(银行业信息化)和自动化领域(电力行业生产过程自动化)有软件开发、大数据计算、系统集成、项目管理等深厚的技术背景和丰富的项目经验,对于工业互联网有自己独特的视角。这种跨界融合,具备工业互联网平台产品的技术实现能力。

昊天网聚开发的固问云平台,完全全新设计和自主开发,具备很好的完整性。

经过两年多的调研开发,2017年7月,固问云测试版在试点用户产线上开始运行,并于2018年初开始商业化,在能源电力、矿产行业中拿下了订单。

以产线为对象,打造工业服务云平台

早期工业互联网平台,主要是以设备健康管理为主,这种模式虽然可以清晰地描述设备运行状态,但缺乏对于设备之间关系的理解。

固问云则是以生产线为对象的工业互联网平台,根据多源数据对产线进行智能化管理,平台架构主要分为三层。

边缘层,主要部署在设备现场,包括采集器和网关,负责数据采集,包括DCS等实时数据、巡检等事务数据以及特殊系统的非结构化数据(图像等等),并利用网关设备对采集数据进行规范化以及边缘计算,减少上传数据量并完成实时数据分析。云平台的指令可以下发至执行机构(PLC等),控制产线运行。

平台层,对设备、产线建立数据模型,深刻理解产线的的运行过程,并利用从边缘层得到的数据进行分析,对产线监控、维护和预警,使其生产效率保持在最佳。

应用层,固问云的一大特点是应用组态化,客户可以根据自身需求来选择应用层面的功能,如耗材管理、振动预警等。应用在实际操作中只需要鼠标拖拽,实现了零代码化,降低了企业客户的使用条件。

企业的需求不仅仅是发现问题,如何快速准确的解决问题也是企业需要的。固问云可以通过授权的方式,实现跨部门、跨企业的数据共享,将产线运营情况传递给各方,这样的多方合作可以快速的帮助企业解决生产中遇到的问题。

通用方法建立数据模型,助力快速部署

固问云致力于打造一个通用工业互联网平台,这就需要在面对不同的工业设备、产线时,有一套通用方法建立数据模型来描述这些物体,并将其存储在服务器中。

为此,昊天网聚发明了一种物体数据处理的方法,对复杂多样的数据进行统一有效的处理,实现数据的共享。

这种处理方法将物体分为三层,物体、组件和元件,对物体数据进行分层、编码,然后建立数据模型。通过物体中的组件、组件中的元件以及描述元件的特征参数来准确全面地描述物体。

这套自上而下的数据模型构建工具不再依赖于行业特点,可以推广到各行业的产线中,快速地将产线数据化。

由于其产品通用属性,固问云部署周期也缩短到6周左右,对于已经有部署经验的行业,甚至可以达到2-3周。

较少的企业定制项目以及高度产品化,帮助昊天网聚减少了对于人员的依赖,不再需要庞大的实施团队。2018年,30人左右的团队中,70%为研发人员,余下的多为技术支持和市场团队。

这种模式也可以帮助昊天网聚获得更高的毛利率以及人均产能,对于其未来的发展会有比较积极的作用。

近期,爱分析对昊天网聚创始人韩吉进行了访谈,就昊天网聚的产品、经营策略,以及对工业互联网行业的发展趋势做了深入交流,现将部分内容分享。

平台适配全部传输协议,支持千家企业同时在线

爱分析:固问云的产品定位是什么?

韩吉:工业里面包含很多高价值设备,这也是我们看好工业互联网市场的原因之一。但是不同的工业互联网平台,服务的设备层级不同,这里面可以分为部件级、设备级、产线级和企业管理层级。

我们的产品定位就是针对生产线来打造工业互联网平台,也就是面向产线级。

服务于产线,有几个原因:可以和客户视角一致;产线有很多共性的地方;产线是生产的最小单元。

爱分析:在实际应用中,固问云对于生产线的运行维护包括哪些方面?

韩吉:在产线正常运行的情况下,我们主要是监测统计产线上的一些指标。同时,也会记录对产线进行的各种定期不定期的维护、检修,更换耗材、配件等工作。通过对实时数据的特征计算、关联判定,可以及时发现产线异常并报警。此外,对每次异常的分析、判定、诊断、处理,都会完整记录,便于长期分析、统计。

产线的运行维护,就是为了保证产线在运行过程中发挥出最大的价值,在减少成本的同时生产出更多满足市场要求的产品。每次维护工作,既需要大数据的计算结果做参考,同时也提供新的维护数据。比如,添加润滑油的过程,预测结果会提示添加多少量,同时,本次添加的实际量和时刻点又形成一条新的维护记录数据,用于预测下一次的添加时间和添加量。通过产线的运行小时数和每次的润滑油添加时刻和添加量,会让自学习的预测越来越准确,便于更精准安排润滑油库存。

很多维护工作在很多工业产线普遍存在,只不过受制于种种条件,往往通过人工的方式去记录,再根据经验来判断。现在由于信息化手段的完善,我们可以利用大数据来更好的完成这些工作。比如,可以通过对耗材、配件的更换记录、工作时长、工作强度的长期自学习,自动预测下次更换时间,给运行人员提供参考,为合理安排库存提供辅助。

对于检修、故障处理,大数据的计算也会让这些工作质量更有保证,工作更高效。

爱分析:固问云采集数据的来源是什么?

韩吉:第一个数据源,就是通过工厂广泛部署的PLC、SCADA、DCS系统以及独立传感器,来获取温度、压力、流量、电量等等这些实时数据,但是我们认为这些数据是不够的,不能全面的描述产线的实际运行状况;

第二个数据来源是工厂中的事件,比如巡检、点检、维护、检修、故障处理等等事件,这些数据记录下来以后可以便于以后去关联分析;

第三个数据源是产线的环境数据,比如气温、气压、粉尘等。以及峰谷电价、阶梯水价等社会基础数据,对于很多指标的计算往往是必要的。

爱分析:工业中不同设备的数据通信协议相差是否很大?

韩吉:不同设备的通信协议,差别是非常大的,现在全世界主流的通讯协议、总线协议大概有11种,我们已经全部适配了。还有一些通信协议,适用于特定的场景,比如电力、环保等,数量就很多了,主流的我们可以适配,其它的在逐步添加。除了传输协议的不同,上传到云端的数据格式也是非常重要的,我们将所有的工业数据的类型和形态梳理之后,大概有30多种,可以处理布尔、数值、字符串、日期、复杂结构、文件等工业领域所有的数据类型。

所有的数据都需要在边缘层进行清洗、规范化,然后再上传云端。

爱分析:固问云对于数据的处理能力如何?

韩吉:我们的数据处理能力是非常高的。对于我们的一个单模块,处理能力能够达到100万测点/秒。

当初在设计平台时,我们是按照1000家企业同时上传数据来考虑的,假设每家企业有一条产线,共30台设备,每台设备有30个秒级(折合为1800个分钟级)数据需要上传,这样大概就是每秒100万测点的数据需要上传。

爱分析:在数据采集过程中,传感器是由昊天网聚部署还是厂家自己部署?

韩吉:这个取决于客户的需求。当客户已经有相关数据的时候,我们就可以直接导入平台,当客户没有相关数据的时候,我们就需要去部署传感器。

这时候会有一个职责的问题,因为一些生产线上的设备比较有价值,有些客户不希望我们来部署。如果是这种情况,我们就会跟客户的工程师合作,我们提供技术支持,客户的工程师会进行具体的实施部署。

这也是一种比较好的方式,因为客户自己的工程师会更加了解整个设备的结构,能更快速的完成部署。

爱分析:当完成原始数据采集后,需要用网关来传送数据,那么固问云使用的公用网关和专用网关的区别?

韩吉:公用网关和专用网关在功能上是完全一样的,区别就在于专用网关只会用于一个企业,而公用网关是多家企业共用的。在有些企业中,由于设备的数量比较少,企业方不希望部署太多硬件在本地,所以就会选用公用网关来解决数据传输问题。

爱分析:网关的传输方式是什么?

韩吉:我们的专业网关和公用网关都是软件,在本地部署的时候,只要有上网的出口就可以传输。至于物理介质是没有限制的,有线、无线、wifi、3G/4G均可。

传输方式根据测点数量和传输周期而定,有线是最优选的方式,也是现场大多具备的。其次是4G和3G。我们测算过,每分钟1000个8字节的测点要上传,算上其他的开销,需要大约150Kbps带宽,在3G环境下,是可以实现的。如果测点少,2.5G的gprs也可以传输。

爱分析:专用网关相对于公用网关来说有什么优势?

韩吉:公用网关适用于企业测点少,或者测点分散,企业内部不易组网的情况,此时,可以在设备现场直接通过物联网卡上云接入公用网关。

当客户的设备数量、传输点数量达到一定程度的时候,从数据上传以及平台架构的角度来说,公用网关就不太合适了,建议采用专用网关。如果测点再多,可以部署多个专用网关。

每个专用网关处理性能是4000测点每秒。公用网关采用负载均衡方式,现在4个独立公用网关同时运行,处理性能是4万测点每秒,可以平滑扩展。

采取何种网关,取决于产线现场的网络、供电、环境情况。不过,我们建议客户优选专用网关。

基础功能通用,应用模块按需选取

爱分析:固问云平台的研发过程是怎样的?

韩吉:2015年,我们大概花了一年的时间在做整体的调研和技术选型,调研包括工业上的一些规则和技术,深入学习了解了几个典型产线的完整工业流程,并且梳理出了之后开发的技术难点,比如数据格式处理等。

2016年,我们开始正式研发,一直到2017年,用了一年半时间来做代码的开发测试等等一系列工作。2017年7月份,测试版开始在试点用户上运行。

爱分析:固问云作为一款工业互联网平台,有什么特点?

韩吉:我们主要有四个特点:

产线数据化:利用数据来对产线进行完整、准确、及时地描述,为之后的产线数据分析提供基础。数据包括实时数据,设备台账,产线流程(组态),再辅助以多种事件数据:巡检记录、维护记录、检修记录等。

知识软件化:工业在数百年的时间里积累了大量的知识和经验,这些能够更好地帮助我们对产线进行服务。根据产线情况,我们将其中的一部分可以量化的知识实现了代码化、逻辑化,提炼为软件算法;更多的知识我们整理到知识库,以便操作中的提示、参考、辅助。

应用组态化:我们把在工业中使用较多的功能包装成应用,预置在平台之中,在实际使用的过程中,只需要鼠标拖拽即可完成,实现了无代码化生成应用。比如:水泵振动健康状态的判定应用,只需要调用4个算法,在页面上鼠标操作即可实现。

服务平台化:整个产线的数据都会在平台显示出来,各部门之间可以更加高效的协同工作,针对性地解决问题;在平台上搭建售后服务以及外包服务的桥梁,实现企业间协同工作,让多种服务成为可能。

爱分析:固问云对于描述产线的数据模型是通用的吗?

韩吉:是的,我们的数据模型是跨行业通用的,并且这个数据模型可以用来描述部件、设备以及产线。在研发这个数据模型的时候,我们参考了很多工业领域的通用标准,借鉴了很多其中的思路和理念,最后完成了一个通用的数据模型。

这个数据模型其实包括三方面的内容:设备台账记录产线中设备的基础信息,包括序列号、厂商品牌等;产线流程用于记录产线中设备的连接情况,类似于组态;设备的数据模型描述设备的结构,用于定位实时数据的位置。数据模型需要在后台进行定义,鼠标点击即可生成。一个新设备的数据模型定义,大概需要1个小时。一个50台设备的产线流程图,大概需要2个小时。

爱分析:固问云现在有哪些应用模块?

韩吉:第一类是耗材管理方面的应用。主要针对配件、润滑油等消耗品,可以根据设备运行时间、生产负荷等等一系列动态数据,比较准确地计算出耗材更换时间,并逐步通过自学习,建立耗材随生产因数变化的规律,进而为降低消耗,减少库存提供依据。

第二类应用是振动报警和预测。主要针对泵、电机、风机等旋转设备。这些设备,作为工业中的常用设备、关键设备,对于产线的稳定运行是至关重要的。振动数据以其灵敏的特点,在异常早期即可有明显的特征,我们可通过振动原始波形提取异常特征的方法,实时计算其振动健康状态,准确率在95%以上。再根据前若干天历史记录的发展趋势,预测将来进入非健康状态的大致时间,可以提前30天发出预警,这样可以大大降低非停的可能性。

还有一些是关于电能谐波分析、水泵效率计算、仪表自动检定等方面的应用。

目前,我们还和一些专业公司合作,将机床刀具寿命、产品良品率分析等专业领域的应用,迁移到我们的平台上运行,让产线数据发挥更大的价值。

欢迎在工业数据处理方面的专业公司和我们合作,深入挖掘产线数据,共同为客户创造更大的价值。

产品化程度高,未来要整合更多服务项目

爱分析:固问云的客户主要分布在哪些行业?

韩吉:目前主要有三个行业,新能源电力行业、矿业和金属加工行业。在这三个行业中,我们主要都是针对产线来进行服务的。

还有一部分业务是不分行业的,就是通用设备方面,例如泵、风机,对于风机的监测预警每个行业都会用到,这方面的业务就是针对设备来进行的。

爱分析:固问云的部署周期大概是多长时间?

韩吉:对于一个全新的行业,在上云之前,必须要梳理出产线的整个运行过程,利用我们的数据模型把产线描述清楚。标准的部署周期是6周。

对于已经有部署经验的行业,那么我们已经大概了解整个产线的情况了,那么周期就可以压缩到2-3周。

爱分析:现在固问云的团队规模是怎样的?

韩吉:目前,我们的团队大概是有30人左右,其中70%是研发人员。今年团队会小幅扩张,到年底应该不会超过50人,主要需要扩张技术支持团队以及市场团队。

爱分析:今后固问云的发展方向?

韩吉:我们是向平台+应用+服务这种模式发展的。在实际应用中,我们发现仅仅给用户提供设备预测报警是不够的,因为最终需要的是解决问题,所以在平台中加入服务项目,客户就可以更方便的解决问题,形成监控设备-故障预测-解决问题这一完整闭环。解决问题更多是和细分领域的专业的服务公司合作来进行的。

以数据为核心,做好企业服务

爱分析:企业选择工业互联网平台的动机是什么?

韩吉:现在产线的复杂程度越来越高,并且高自动化高智能化的设备在产线上的应用越来越多,整个生产过程中需要的能力和技术不断提高。

但是,用于维护以及使用产线的专业性人才并不会有爆炸性增长,这时候企业就会遇到一个发展瓶颈,就是产线所需要的人和真正能招到的人不能很好匹配,再加上专业性人才的人员费用也不断提高,这时候企业就需要一个产品,一方面将日常的围绕产线的很多工作在一个统一的平台上进行,比如统计分析、巡检、点检、维护、检修、故障处理等,提高工作效率,另外一方面,在企业内部人力资源不足的时候,能够得到企业外部专业人员及时的、便利的、性价比高的协助,增强对产线的运行保障能力,而这,正是工业互联网平台能够提供,也是应该提供的。

爱分析:工业互联网平台的核心是什么?

韩吉:我认为工业互联网平台的核心是数据共享,多方协作,这个协作可以是跨企业的。目前阶段,平台的核心还是完整、准确、及时采集到产线运行过程中的数据,实现产线的数据化。这里的数据不仅包含温度、压力这些实时数据,也包括维护、检修等事务性数据,设备台账等基础数据。当有了这些数据以后,我们就可以添加各种应用挖掘数据价值,让专业的服务成为可能,更好保证产线平稳、高效、低成本运行。当然,我们现在看到的应用,能支持的服务只是九牛一毛,这些数据的价值还远远没有发挥出来。

爱分析:工业互联网平台的行业现状是怎样的?

韩吉:去年10月份,国家官方才确定下来工业互联网平台这个名字。现在整个行业还是处在一个非常初级的阶段。大多数公司还是从设备的健康管理以及设备租赁进入这个行业的,我们应该是国内第一家面对产线的服务平台,期望做到产线服务的平台化。

爱分析:目前哪些行业更适合工业互联网平台?

韩吉:行业是个较大的概念,我们还是说一下哪些产线需要平台吧。根据我们的经验,应该是两种情况:一种是原有多个系统管理产线的模式,现在希望集中进行管理,比如自动化水平和信息化水平都已经比较高的产线。第二种是有越来越多跨部门、跨企业的协作的产线,比如有大型装备,需要频繁进行远程售后服务的产线。

当然,一些产线如果还没有管理系统,可以直接在平台上进行统一管理。