时间:2023-05-04浏览量:334字号:AAA
【单位名称】苏芯物联技术(南京)有限公司
【参赛方向】基于AIoT的智慧焊接全生命周期管理优化解决方案
摘要:苏芯物联技术(南京)有限公司基于先进物联网IoT软硬件技术、AI人工智能和焊接机理模型的焊接优化关键技术,用轻量、高效、低成本的SaaS平台运营方式,提供集重点设备预防、质量实时检测、机床刀具预测性运维、工业数字孪生、生产管理与绩效统计于一体的全生命周期解决方案,促进数据物联网和服务物联网双向打通,实现焊接制造的降本、提效和工艺迭代优化,有效赋能金属加工企业数字化转型。
一、参赛企业简介
苏芯物联技术(南京)有限公司(以下简称“苏芯物联”)主要从事故障诊断技术研究,在高精度传感器、边缘计算和算法诊断等方面已积累了丰富的经验。主导产品包括高精密智能硬件、以算法服务软件为核心的SaaS云平台,以及“服务物联网”软件产品等,通过预测性运维实时获取设备生产精度、能耗等状态,帮助制造商基于高精度数据主动、高效向工业用户提供维修服务、节能减耗等服务,获评“江苏省优秀人工智能产品优秀奖”。主要客户包含徐工集团、三一集团、音飞储存、亚威机床以及陕西重型汽车等,得到了头部大型制造业企业的广泛认可。
二、解决方案概况
(一)背景需求
中国金属材料焊接时长约占世界时长的30%左右,截至2022年下半年,拥有超过110万台自动化机器人,其中45%左右是焊接机器人。工程机械领域机器人一次性焊接劣品率近1%,年焊材、母材、人工成本损失数亿元,急需“实时检测、实时降本”的方案,提高焊接工艺效率,降低焊接工序及相关生产环节的质量损失。
(二)技术方案
本解决方案以助力制造业企业焊接工序及相关生产环节的“提质”“降本”“减排”“增效”为宗旨,融合智能传感器、大数据处理、云计算、物联网通信及平台开发等软硬件技术,打造了一站式工业运维SaaS平台,赋能智慧焊接全生命周期管理优化。
1.技术架构
平台采用设备层、底层数据资源层、平台接入层、终端应用展示层四层架构,建立以B/S(浏览器/服务器)为主的体系结构,结合小程序、APP等移动端接入方式的应用空间,具体技术架构如下图所示:
2.主要功能
构建互联互通的智慧焊接大数据平台,在APP、PC端提供丰富的信息化服务,面向制造业企业提供多维度的管理、决策支持,具体功能包括:
(1)数据管理。与传感器硬件进行联通,实现数据的存储、标引、分类、管理。可管理的数据维度包括:焊接过程数据(气体、气流、焊接电流、电压、送丝速度等)、设备状态信息(开关机、故障、维保等)、作业时间、工件数量、生产节拍等。
(2)现场生产应用。实现对焊接现场生产过程中的各个业务环节的线上监控与管理,包括:设备及产线可视化管理、故障实时监测、焊接工艺超常规监测、实时报工管理、产量管理等。
(3)智能分析与预测。实现焊接生产的“事后分析、评估、工艺优化”,基于各类数据,应用机器学习智能算法,通过可视化界面进行多维度的智能分析结果展示,包括:焊接质控点缺陷预测、成本产量分析、设备预防性、预测性维护、工序节拍分析等。
(三)技术优势
1.技术创新力
本方案可以实现“实时检测、实时干预、实时降本、提质、减排、节能、增效”,填补了该类解决方案在国内外的空白,表现出了出色的性价比、强落地性,具有优异的投入产出比。具体优势包括:
高性价比:高精度、高性价比智能硬件,价格为国外同类硬件的1/10,让大批量装配真正成为可能;
强计算:核心边缘计算实时提取超过100个核心故障特征,降低99%通信量,让端到端高精度、海量数据闭环和海量焊接机器人实时、并行焊接质量故障诊断成为可能;
高准确度:融合现今焊接工艺机理的AI故障诊断算法库,实现焊缝质量数字孪生,每秒10次进行焊缝质量检测;焊接气泡异常实时检测准确度超过90%;
自增长知识库(学习资源):伴随真实机器人焊接生产数据和故障样本的积累,焊缝质量检测算法的精度、种类均会不断增长,形成独特的“焊缝质量孪生大脑”,建立起强大的竞争力和知识壁垒;
技术先进性:产品在国内技术领先,已获得34项专利授权(其中28项为发明,针对美国专利“System and method for weld path generation ”,抢先在国内布局同业务领域相关专利族),软件著作权13项,正在参与编写物联网与人工智能相关行业标准2项;
知识图谱技术:基于真实工业数据,构建“智慧焊接”知识图谱数据库。面向不同产业、不同企业,以及多样化产线,提供全方位的焊接工艺知识仓库,包括焊接基础知识仓库、焊接资源库、焊接故障及缺陷知识库、焊接工艺规则(WPS)知识库,把离散的数据有效联通,形成全面的信息关系网络。通过大量的知识积累,为1.7万焊接参数优选焊接工艺模型。
2.产品服务力
本产品经过4年研发和迭代优化,现已进入快速复制阶段,标准化产品可在一个月内完成客户现场部署。技术手段成熟,通过绿色技术认证以及相关产品检测。每年销售收入增速超过50%,国内市场占有率超过30%。
三、赋能成效
(一)解决方案应用成效
项目在多个头部大型制造业企业的广泛认可,覆盖高端装备、工程机械、新型电力(新能源)装备等先进制造业集群产业下的焊机、智能电网、民用航空设备等多个重点产业链,帮助制造业企业有效减少用电量、二氧化碳排放量、焊接保护气量、焊丝消耗量,从而降低综合焊接成本、提升焊接效率,并改善产品质量。使用本方案后,平均每台电焊机能耗降低30%,碳排放减少1.5-3吨,用电成本、用丝成本、用气成本降低20%以上。
表:解决方案平均赋能成效
降本减损方面
降低生产成本:2 万/年
降低人力成本: 2 万/年
降低用能成本: 2 万/年
降低碳排放1.5 吨/年
提高效率方面
提高生产效率:20%
提高能源利用率:30%
设备利用率提升:20%
提升质量方面
降低产品不良率:30%
(二)解决方案应用情况
1.推广情况
苏芯物联成功签署了徐工集团、三一重工、陕西重汽、音飞储存、亚威机床、江苏长虹智能等头部企业,并且在江苏、广东、河北、河南、山东等多个省份、十余个园区超过100个中小企业落地,帮助客户在机器人焊接、喷涂生产中节省了物料、人工成本。
2.典型应用案例
应用企业名称:徐工集团工程机械有限公司
主营业务:工程机械
应用场景:
(1)机器人焊接速度快,但是劣品率高(2%-10%),亟需实现精细化生产管理;
(2)人工焊接质量相对较好,但是用料、起弧稼动率等缺乏准确统计,成本高。
应用效果:
实现焊接的故障检测、判断、定位与实时控制,报废焊料、母料、人工成本降低30%以上,减少返修率和停机率,综合设备效率OEE提升20%
四、商业模式情况
方案目前已获得三轮3500万元融资,通过“盈利可持续、增长可持续”的商业模式支撑苏芯物联的高市值,持续发展苏芯物联“高价值数据驱动的算法和软件服务”战略。基于真实工业数据,深度整合先进成本工艺和AI算法,苏芯物联建立了准确的焊接成本监测方法,依靠优质的性价比实现大范围出货覆盖,通过成本监测和优化服务收取服务费用。在取得一定数量焊接设备覆盖后,苏芯物联将进一步深入推广“效率优化”以及包含机器人自动化推广的服务,帮助客户降低成本,提升效率,进一步夯实数据服务价值。
同时,苏芯物联正在推动产品技术革新和全球市场布局工作。基于supOS集成融合的智慧焊接APP已在蓝卓应用商店上架,智慧焊接系统已在华为云商城上架,智慧焊接产品在浪潮云州商城上架,并与南京航空航天大学能源与动力学院建立战略合作关系,与荷兰鹿特丹NY&HXZBV开展国际合作。
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