隨著“互聯網+”時代的到來，工業互聯網成為了智能制造的重要基石，并已上升為國家戰略。刀具行業作為傳統工業的代表之一，在刀具使用量不斷增加的情況下，傳統刀具管理手段已不能滿足日益復雜的刀具管理需求，加工企業中刀具管理成本也不斷提升，傳統刀具行業急需實現數字化轉型，最終實現智能制造。

傳統刀具行業面臨的痛點

由于刀具的管理涉及技術管理、管理科學、信息技術、人力資源等多方面問題，因此現代生產條件下大量刀具的管理作為一個管理難題逐漸為人們所關注。目前傳統刀具粗放式管理的痛點主要集中在以下幾點：

無法精確追溯刀具流轉，刀具壽命統計人工手動統計，費時費力；

30%以上的刀具壽命都被設置為冗余而浪費；

刀具磨損、崩刀等過程無監控，質量風險大；

邊緣側環境部署效率低下，大規模部署和管理難度高；

機加工設備多，缺乏統一的監控，隨機性大；

刀具異常管為事后管理，無預測性監控管理；

市場上現有刀具加工計數預測法、加裝傳感器物理監測法等刀具監測解決方案，但這些方案均存在成本高、部署慢、準確率低等弊端。邊緣側環境部署復雜、靈活性低，不利于大規模統一管理，整體維護監控，且升級成本高。

邊緣云平臺推進刀具行業智能化落地

針對傳統刀具行業上述弊端，九州云聯合西格數據推出了基于OpenStack的刀具監測與壽命預測智能管理邊緣計算平臺。該解決方案基于OpenStack技術，以CNC機加工設備的物聯為基礎，對主軸負載數據進行采集與分析，實現邊緣側刀具在加工過程中的實時狀態監測和壽命預測管理以及數據信息可視化。邊緣數據能夠統一在核心云平臺進行管理，集成了市場上約85%的不同品牌類型的CNC系統，可實現車間看板、PC端、移動端的同時在線監控和索引。

基于OpenStack的刀具監測與壽命預測智能管理邊緣計算平臺的系統架構如下圖所示，九州云Animbus邊緣計算套件作為基礎設施平臺，為西格數據刀具智能管理系統提供運行基礎設施與資源。借助九州云Animbus邊緣計算套件強大的應用編排、服務交付、以及應用生命周期管理能力，西格數據刀具智能管理系統能夠快速穩定地交付至用戶生產環境，在用戶側（即邊緣側）為客戶提供智能制造與計算能力。系統架構由三層構成：

硬件資源層：依托邊緣側的物理資源提供計算、存儲、網絡等資源；

邊緣虛擬化層：依托九州云Animbus邊緣計算套件，在硬件資源層的基礎上，提供邊緣側虛擬化資源與能力，幫助智能制造系統實現靈活快速的應用編排、交付及生命周期管理。Animbus邊緣計算套件基于OpenStack打造，提供強大的資源虛擬化能力，支持虛擬機以及容器兩種虛擬化模式，支持邊緣計算中心的網絡、存儲虛擬化功能；

智能制造應用層：西格數據刀具智能管理系統利用九州云Animbus邊緣計算套件，能夠快速靈活的在用戶側進行部署并提供智能制造服務。西格數據刀具智能管理系統是針對工業制造領域內企業在刀具使用過程中的痛點，為用戶打造的一款刀具智能管理應用，通過智能采集分析生產設備的實時數據，預測分析生產刀具壽命并實時告警，從而保護生產設備不受損壞。

該方案主要的技術創新點包括：一、邊緣側兩臺服務器同時監測256臺機床，基于以太網環境下的通訊協議進行連接獲取負載數據，實現即插即用，硬件資源靈活調配，硬件成本相比傳統的監測方式降低95%以上；二、基于95%置信度條件下主軸負載與刀具壽命的判定，機床刀具異常50毫秒級監測和反饋；三、刀具負載趨勢自學習和規則判斷，提取加工過程特征值與刀具壽命的關系，異常判定準確度100%，刀具成本節約30%以上；四、業內首個可以同時集成運行市場上85%以上的不同品牌和不同類型的CNC系統的工業智能解決方案；并且可同時監測不同類型、不同尺寸的加工刀具；五、基于OpenStack的核心云和邊緣云計算平臺，提供大數據分析和數據挖掘技術的PaaS平臺，與CNC控制技術的智能集成，實現負載曲線圖表化可視化。

該解決方案的技術優勢在于：一、基于OpenStack的開源云平臺，實現邊緣側工業數據的快速處理和基礎服務的快速提供；二、強大的CNC底層數據采集能力，強大的集成能力，適配不同品牌不同型號的數控設備；三、加工過程可視化，基于邊緣計算、平臺化部署；四、緊跟工業4.0潮流，多種移動端接入，微信服務號或者APP；五、強大的數據運算處理能力，自學習算法，實現圖表可視化；六、基于多年的工廠實際經驗，設計豐富的報表，可一鍵導出和打印，切合用戶需求；七、邊緣側基于連接通訊協議獲取數據，中心云端儲存分析，部署時間比傳統刀具監測模式提高90%以上；硬件成本比傳統模式節約95%以上，給用戶更好的技術體驗。

邊緣云平臺實效應用

西格數據與九州云在邊緣計算領域加強合作，逐步完成西格數據解決方案邊緣計算平臺和核心云平臺的建設工作。針對CNC機加工行業因刀具監測不及時導致的產品質量問題、加工效率問題及刀具的無效浪費，出現的各種刀具監測解決方案，均存在成本高、部署慢、準確率低等弊端，無法帶給用戶最好的體驗；西格刀具智能管理解決方案可以為用戶降低30%的刀具成本，增加30%的刀具壽命，提高加工效率15%以上。

目前該方案已成功部署運用于昆山富士和機械、昆山六豐機械、鐵姆肯軸承、蘇州九邦機電、菲舍爾航空部件等機加工企業，并將有100余家制造型企業計劃或即將完成該套解決方案的部署安裝工作。