一、企業(yè)簡介

沈陽機床（上海）智能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計有限公司（前身沈陽機床上海研究院）致力于面向機床行業(yè)的運動控制技術(shù)及云制造技術(shù)的產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)儲備。迄今為止，上海分公司已經(jīng)針對沈陽機床（集團）所涵蓋的業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)自主研發(fā)了一系列的產(chǎn)品，包括i5系列智能數(shù)控系統(tǒng)、HSHA系列伺服驅(qū)動器及WIS車間信息系統(tǒng)等產(chǎn)品。

沈機智能在完成i5運動控制核心技術(shù)的研發(fā)與i5數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化之后，進一步提出社會化的開發(fā)思路，將i5運動控制核心技術(shù)進行模塊化封裝，以平臺形式向數(shù)控行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的參與方（包括大中小型制造企業(yè)、裝備供應(yīng)商、個體開發(fā)者、創(chuàng)客等）開放，為數(shù)控技術(shù)在各個垂直領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣打造通用的工業(yè)APP開發(fā)、應(yīng)用與分享的平臺。該平臺于2017年11月向全世界發(fā)布，即被業(yè)界所熟知i5OS工業(yè)操作系統(tǒng)（簡稱為“i5OS”）

二、工業(yè)APP簡介

（一）、問題定位

數(shù)控機床可直接作為信息化生產(chǎn)管理的操作平臺。設(shè)備操作者可直接通過機床來與各個生產(chǎn)角色（工藝設(shè)計、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、庫房管理、設(shè)備管理）間進行交互。真正實現(xiàn)無紙化生產(chǎn)，操作工不用在設(shè)備與現(xiàn)場終端之間來回反復(fù)的操作，提高了生產(chǎn)效率；設(shè)備的利用率也隨之提高。

隨著信息化管理的應(yīng)用愈漸成熟，市面上各系統(tǒng)開發(fā)商也推出了各自的解決方案。在許多應(yīng)用場合中，MES系統(tǒng)開發(fā)商需通過現(xiàn)場終端設(shè)備來實現(xiàn)加工設(shè)備與MES服務(wù)器之間的交互，直接導(dǎo)致信息化系統(tǒng)應(yīng)用效率低下、不便。

鑒于上述問題，在搭載i5OS系統(tǒng)的數(shù)控機床上開發(fā)了工單管理APP。

（二）、創(chuàng)新點

工單管理APP可實現(xiàn)機床與MES服務(wù)器直接交互，實時的獲取加工工單信息，自動報工；并能實現(xiàn)將傳統(tǒng)的現(xiàn)場工作流程：設(shè)備點檢，按燈求助，質(zhì)檢，查看加工技術(shù)文件（圖紙工藝等）和生產(chǎn)信息等，全部集成。

（三）、功能介紹

1、權(quán)限管理：

（1） 、支持賬號、密碼登錄；

（2） 、可擴展支持RFID卡及手機掃碼登錄；

（3）、上層系統(tǒng)可獲取登錄事件信息，并在登錄成功后下發(fā)工單；

2、生產(chǎn)任務(wù)管理：

（1） 、實時獲取加工任務(wù)；

（2） 、支持向上進行自動報工；

（3） 、可查看工單的圖紙及工藝卡片；

（4） 、支持自動下載/加載加工程序；

（5） 、支持多種不同類型的手動報工；

3、工藝管理：

（1） 、支持在線的零件工藝庫；

（2） 、支持指定程序的下載/上傳功能；

（3）、支持查看零件的工藝圖紙；

4、消息管理：

（1） 、支持接收顯示服務(wù)端發(fā)送的消息；

（2）、支持手動向服務(wù)端發(fā)送反饋信息；

5、個人信息查詢：

（1）支持顯示當(dāng)前登錄的用戶詳細信息；

（2）支持查詢當(dāng)前登錄用戶的歷史報工記錄

（四）、功能和技術(shù)指標(biāo)優(yōu)勢

1、生產(chǎn)流程中的執(zhí)行效率：各項目中的用戶情況各不相同，平均提升26%左右；

2、生產(chǎn)成本：平均節(jié)省了紙質(zhì)單據(jù)的消耗67%。

三、技術(shù)方案說明

（一）、工業(yè)APP架構(gòu)

采用iport協(xié)議進行app與上層服務(wù)間的數(shù)據(jù)通信；MES下發(fā)生產(chǎn)任務(wù)給目標(biāo)設(shè)備，經(jīng)過中間件將數(shù)據(jù)進行加密，并推送到該設(shè)備連接的iBOX，由BOX推送到指定設(shè)備，設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)的工單管理app將數(shù)據(jù)解密后顯示。

圖1 產(chǎn)品架構(gòu)圖

（二）、工業(yè)APP關(guān)鍵技術(shù)

1、面向云服務(wù)工業(yè)APP的數(shù)據(jù)接口協(xié)議（iPort協(xié)議）：

iPort協(xié)議架構(gòu)如圖所示，基于iPort協(xié)議的通訊系統(tǒng)由Agent、

iBox和Machine三個基本部分組成，分為兩種應(yīng)用模式：直連模式和間接模式（iBox中轉(zhuǎn)）。

圖2 兩種應(yīng)用模式圖

名詞解釋：

Agent：靠近服務(wù)端（云服務(wù)平臺或邊緣服務(wù)器），向上兼容不同的服務(wù)平臺，代表服務(wù)端對設(shè)備認證授權(quán)，以及與設(shè)備進行交互。代理是服務(wù)端與設(shè)備通信的主要節(jié)點，根據(jù)部署的環(huán)境，分云服務(wù)代理（Cloud Agent）和邊緣服務(wù)代理（Box Agent），其中邊緣服務(wù)代理部署在接入設(shè)施（iBOX）中。

Adapter：向下兼容不同品牌的設(shè)備（Machine），用于連接代理和設(shè)備，部署于設(shè)備或接入設(shè)施中。

Machine：經(jīng)過認證的設(shè)備與代理之間有連接機制，設(shè)備與代理的交互不區(qū)分云服務(wù)代理或邊緣服務(wù)代理。

iBox：接入設(shè)施中部署有邊緣服務(wù)代理，與云服務(wù)代理之間有連接機制，同時邊緣服務(wù)代理還完成設(shè)備與云服務(wù)代理之間的連接機制。邊緣代理還可以連接支持其他通信協(xié)議的設(shè)備，比如OPC UA設(shè)備。

2、工業(yè)app封裝技術(shù)

為增強工業(yè)APP對不同運行環(huán)境的兼容性，工單管理app采用開放式的開發(fā)框架，集成了多種主流的工業(yè)軟件開發(fā)工具（如Python，QT，Kiv等），并進行統(tǒng)一的打包封裝，有效縮短開發(fā)時間。以i5OS工單管理的開發(fā)工具 Kiv為例，Kiv框架由腳本解析引擎（負責(zé)解析腳本文件）、插件庫（封裝了工業(yè)知識的庫文件）、圖元（圖形界面的控件）共同組成。Kiv框架基于對象容器技術(shù)來管理 UI 中各個圖形控件，為開發(fā)者提供了圖形化的 APP 開發(fā)工具。

3、工業(yè)app授權(quán)技術(shù)

工業(yè)APP授權(quán)技術(shù)是為有效地保護工業(yè)APP的知識產(chǎn)權(quán)而開發(fā)與應(yīng)用，從技術(shù)層面保障工業(yè)APP的所有者通過授權(quán)機制來合理獲得收益。工業(yè)APP的授權(quán)模式分為多種模式，如按使用次數(shù)授權(quán)、按使用時間授權(quán)、按使用設(shè)備授權(quán)等等。授權(quán)機制由i5OS云端應(yīng)用商城來統(tǒng)一管控。

i5OS云端應(yīng)用商城（www.i5osapp.com）允許APP的使用者通過商城賬戶在線購買APP，獲取APP加密授權(quán)文件，授權(quán)文件的下發(fā)和加密采用了金融領(lǐng)域的防護技術(shù)，防止授權(quán)文件的破解和更改。被授權(quán)的工業(yè)APP可以在手機等智能終端上被查詢，并在被授權(quán)的指定設(shè)備上被使用。

四、應(yīng)用情況描述

（一）、應(yīng)用場景描述

目前，iSESOL-WIS（云MES）平臺，通過i5OS的工單管理app，在全國范圍內(nèi)已接入數(shù)十家企業(yè)的i5機床，實現(xiàn)供需雙方的對接，獲得高端工業(yè)服務(wù)及基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析的決策能力，提升企業(yè)信息化程度。

例如：在如下應(yīng)用中，直觀的展示了在最新的i5Blocks項目中，憑借工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)響應(yīng)時間短，資源消耗減少，質(zhì)量效益提升，生態(tài)環(huán)境友好，數(shù)字化管理的全自動化生產(chǎn)線。

實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、制造、管理和智能數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的服務(wù)，以標(biāo)準(zhǔn)工單為基本單位，在數(shù)字化設(shè)計、裝備智能化升級、工藝排產(chǎn)、可視化管理以及信息物流追蹤方面，在制造加工中提供了數(shù)字化信息流的保證。

通過一鍵式下單，到智能排產(chǎn)，再到CAM程序生成，最后將加工任務(wù)發(fā)送到制造設(shè)備中，最后信息的追蹤，AR/VR加工任務(wù)等數(shù)字化信息的展示，全部是圍繞著標(biāo)準(zhǔn)工單的拆分、形成、流向來完成。

（1） 實際應(yīng)用架構(gòu)圖：

圖3 應(yīng)用架構(gòu)圖

用戶應(yīng)用流程如下：

? 客戶從手機終端的iSESOL商城中選中產(chǎn)品，并且賦予定制化信息

? 云端MES接到訂單會自動安排生產(chǎn)任務(wù)

? 云端MES創(chuàng)建生產(chǎn)訂單，并且從云端CAM平臺中自動獲取生成的程序

? 中間調(diào)度控制平臺會將生成生產(chǎn)任務(wù)形成標(biāo)準(zhǔn)化工單（加工程序/檢測圖紙等），并且將工單派發(fā)到制造單元中（例如：加工的車床，銑床，檢測設(shè)備單元等中），由工單管理app進行執(zhí)行加工

? 等訂單加工結(jié)束，中央調(diào)度控制平臺會將成品送入成品庫中

? 客戶可以通過手機微信端的訂單號來獲取產(chǎn)品，在加工過程中，客戶都能夠?qū)崟r的在手機終端的微信端中看到訂單的完成過程，同時中央調(diào)度控制系統(tǒng)將信息傳遞到AR/VR展示平臺中，給客戶和參觀者提供良好的視覺體驗。

仿真概念圖如下：

圖4 仿真概念圖

云MES實際工廠圖如下：

圖5 云MES實際工廠圖

（二）、商業(yè)化情況

    工單管理APP已應(yīng)用于如下領(lǐng)域和企業(yè)：

1、金屬切屑加工領(lǐng)域，核心客戶：鐘祥5D制造谷、建湖智造谷；

2、激光機打標(biāo)機應(yīng)用領(lǐng)域，核心客戶：智能云科信息科技有限公司。