近日，上海航天设备制造总厂有限公司牵头组织召开了“工信部-《2017年智能制造综合标准化与新模式应用项目》之《航天关键结构件制造过程工业物联应用标准研究与试验验证平台》”项目验收会，由典道互联公司承担并开发实施的航天关键结构件制造过程工业物联应用标准研究与试验验证平台顺利通过预验收，该验证平台获得了参会工信部专家及行业专家的一致认可。
一、项目概述
2017年6月7日，工信部发布了“2017年智能制造综合标准化与新模式应用拟立项项目公示”，根据《工业和信息化部办公厅 财政部办公厅关于发布2017年工业转型升级(中国制造2025)资金工作指南的通知》，拟选入165个项目进行公示，主要围绕着两类项目：一是智能制造综合标准化试验验证类，二是智能制造新模式应用类。
此次项目内容包括离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务等五个方面。重点方向涉及到工业自动化与机器人的包括新一代信息技术领域，其中提及工业的有工业互联网创新集成应用、工业网络及标示解析体系、工业控制系统及工控安全产品;数控机床和机器人领域，包括数控系统、数字化伺服系统、机器人关键部件与系统等。
上海航天设备制造总厂有限公司作为航天数字化、信息化的建设标杆企业，通过多年积累的信息化基础条件及对航天智能制造的研究经验，经过工信部多轮的评审，最终工信部授权上海航天设备制造总厂有限公司完成智能制造综合标准化试验验证类项目的论证工作，并启动该项目的执行。
目前上海航天设备制造总厂有限公司上级单位上海航天技术研究院已局部启动工业互联网平台建设，机加工设备、测试设备、热处理设备等的数据采集MDC/ DNC已开始实施，部分厂所建立了大数据中心，实现了数据可视化展示，部分实现了生产过程透明化，能够展示产品的生产进度信息等。总体而言，上海航天技术研究院信息系统以PDM+ERP+MES运营为主线，系统之间两两集成，尚未建立完善的制造过程工业物联网。
航天制造要素互联互通是航天智能制造和工业物联网的基础，对生产现场各种工业数据的实时采集和处理，为企业的MES、ERP等信息系统提供大量工业数据，通过对积累沉淀的工业大数据的深入挖掘，从而实现生产过程优化和决策支持。该项目正是结合上海航天设备制造总厂有限公司工业互联网建设的实际要求，定制开发工业物联网验证平台，完成《基于工业物联网的航天关键结构件制造过程信息交互》1-4部分标准验证工作，该平台主要验证包括航天关键结构件制造过程信息交互系统框架验证、制造要素接入方式验证、制造过程交互信息验证、质量数据分析等。
在典道互联和上海航天设备制造总厂双方领导的大力支持、在项目团队的共同努力下，航天关键结构件制造过程工业物联应用标准研究与试验验证平台建设工作顺利实施。在项目验收会上，项目团队进行平台系统功能演示及现场实际操作，参会工信部专家及行业专家给予了高度评价，参会专家评委一致认为该平台建设达到了预定要求，同意该项目通过预验收。
二、项目目标
该验证平台建设从航天关键结构件智能制造的实际需求出发，以航天智能制造为对象，在航天产品智能制造新模式和制造过程智能标识的基础上，将IIoT技术应用于航天关键结构件制造的全生命周期中，通过搭建工业物联网试验验证平台，用于验证航天关键结构件制造过程中的制造装备间、制造装备与加工对象间、制造装备与制造系统间互联互通与互操作的规范及标准，从而建立适合中国航天关键结构件智能制造的工业物联网标准体系。该平台及标准体系的建立，可以发挥区域行业和企业示范作用，推动标准的贯彻实施，建立科学、完善的智能制造技术体系和标准体系，满足产品研发、生产、装配、测试、管理、服务等全生命周期智能化的要求。
三、项目内容
为完成基于工业物联网的航天关键结构件制造过程信息交互标准的验证，项目从物理感知层、通讯层、技术支撑层、应用功能层四层出发，展开标准试验验证平台的开发，共建设六大功能模块。
航天关键结构件制造过程信息交互标准要解决制造过程中制造要素信息互联互通需求，首先对制造过程涉及的制造要素接入工业互联网而进行统一的编码标识;其次针对具体各制造要素制定交互方式和交互方法，包括条码交互、RFID交互、基于OPC UA的设备数据采集交互、人机界面交互等;再次针对机加工、热处理、焊接、钣金、铆接等典型航天制造过程中的数据信息交互制定标准规范，最后对数据进行深度分析利用。
图 2：平台界面
基础数据管理模块分为人员、设备与工具、产品与物料、文件资料、环境设施等基本信息的管理。
任务计划模块包含获取订单信息、原材料信息和材料复验信息等功能。
物联对象接口验证平台需要实现基于条码和RFID的数据采集，生成条码或RFID、读取条码或RFID信息等功能。条码或RFID的使用对象包括人员、产品、物料、工艺文件、工装、刀具、量具、工具等。
基于工业物联网的航天关键结构件制造过程信息交互试验验证平台实现对生产现场的数控设备、钣金设备、焊接设备、铆接设备以及表面处理设备等各类型设备进行数据采集，平台采用集成先进的设备数据采集软件Kepware实现对各类型设备进行采集，Kepware提供150多个协议驱动器，协议驱动器支持各大设备制造商，包括Emerson、GE、Honeywell、Mitsubishi、Siemens和Toshiba等。
试验验证平台具备对内集成支持自动化系统现场设备的Modbus、MQTT、ProfiNet、OPC、RS232，RS485等主流通信协议，对外集成支持过程控制的对象链接嵌入技术(OPC)、开放数据库互连(ODBC/JDBC)、应用程序接口(API)、Web服务和TCP/IP双机映射，提供可配置软件架构，实现协议组件标准化、可配置化，用以为设备接口配置相关标准通信协议，并且可以将其他协议转换为OPC UA协议对外进行统一提供。
制造执行模块能够满足零件在车间生产制造的典型场景，覆盖数控加工、热处理、焊接、钣金、铆接制造工艺。制造执行模块包含工艺路卡生成功能、操作扫码领取任务功能、质量检测信息录入功能。操作者通过扫码在平台页面获取当天任务，通过扫码实现工艺文件获取，通过扫码在页面获取产品物料、工装、刀具、量具等信息，操作者通过页面完成该工序，并且通过平台上传检验结果。
信息交互应用验证模块包含航天关键结构件制造过程信息交互数据质量要求和航天产品质量数据分析等。该模块包含“原材料质量情况分析”，“超差、代料处理情况分析”，“焊缝质量情况分析”，“强制检验点情况分析”，“三类关键特性情况分析”，“关重件特性分析与落实情况”，“技术状态更改控制情况分析”，“三单处理及落实情况分析”，“工艺检查确认情况分析”等统计分析功能。
四、项目价值
本项目的实施对于航天关键结构件制造企业内部与企业间的数据集成，对于工业物联网互联互通标准化的落地应用都具有先导示范作用。依靠国内航天关键结构件制造的领头羊角色，率先展开关键结构件制造过程的工业物联标准化应用建设意义重大，项目建设带来的价值具体表现在以下几个方面：
本项目对航天关键结构件制造过程中涉及的PDM、ERP、MES、中控系统、信息采集等系统中的信息进行统一描述。项目的实施，为航天关键结构件制造企业提供统一的信息应用示范，打通现有PDM、ERP、MES等信息系统之间的数据孤岛，实现企业内部市场、设备和计划等信息的纵向集成。
本项目围绕航天关键结构件生产中的设计-工艺-制造-装配-测试等，研究生产数据统一描述、制造装备间、制造装备与加工对象间以及制造装备与制造系统间互联互通互操作的标准化。项目的实施，规范了航天关键结构件制造产业链的数据和信息模型的统一定义，可有效推进航天制造产业链中各个环节之间的信息互通，打破企业之间的数据壁垒，实现航天关键结构件制造产业链信息的横向集成。
本项目的实施，为通用互联互通技术在航天领域落地应用提供了示范，极大推动了航天工业物联网互联互通基础的应用发展。本项目在自动化和信息化程度较高的航天关键结构件生产制造过程企业展开，并从智能制造的最基础领域——智能标识、互联互通和系统集成展开，研究和制订工业物联在航天智能制造的标准化体系和基于工业物联网技术的落地应用，其行业示范和引领作用将最直观和最具备可操作性。引领智能制造标准化在航天制造的快速落地，不断提升我国航天智能制造发展水平。
