研華工廠MES系統完整解決方案
15.10.2019
項目背景
中國東北某工廠一期MES項目改造，主要為適應MES系統基礎設施建設、需要對公司現有網絡系統進行適當改造和對公司主要生產工位和辦公地點進行無線覆蓋，以滿足MES系統對網絡的硬性需求。同時從生產車間工作站數據採集，顯示監控，數據網絡傳輸及後台數據存儲處理進行整體架構系統的佈局和建造，要求整個系統必須穩定順暢運行，同時滿足後台存儲服務器系統不間斷運行服務。
面臨挑戰
客戶工廠在不同時期進行不同系統改造,各系統在規劃時,並沒有考慮後續整合運營，造成現今數據彙整困難。另外，隨著業務發展，去舊有設備性能不足，無法滿足現今產能需求，計算機運行速度不夠快，無法同時多任務處理，而導入MES系統之後，有的生產線規劃不敷使用，也需要進行整體架構升級，而原有的網絡架構，屬於單核處理，一旦傳輸設備發生故障，連帶影響整體數據上傳，對生產影響巨大。此外，客戶部分車間分佈較大，又使用許多移動終端設備，過去的網絡建設，並沒有針對無線覆蓋進行規劃，因此這次建立一個良好的無線覆蓋網絡，是客戶首要的目標之一。
系統需求
- 網路改造
第一、 无线覆盖：
第二、 主體網絡結構升級：
- 硬件需求
- 出具車間終端及無線網絡的配置方案，保證網絡信號穩定，系統數據運行順暢，同時便於後期維護。
- 出具系統後台數據支持方案，保證系統運行速度、以及異常情況的應對測試方案。
- 服務器、存儲的配置和架構需保證系統能夠穩定、順暢的運行，存儲應保證不低於3年的數據存儲空間。
- 出具生產監控平台方案，用於MES系統集中管控使用。
解決方案
此次研華出具的工廠MES系統方案主要由工控機、交換機、無線AP以及容錯服務器四部分組成。
首先針對無線覆蓋設計部分：由於客戶此次需要進行無線環境改造的區域為大型廠房車間,並為金屬結構建築,與客戶溝通後，我們推薦使用研華EKI-6332工業級無線AP，作為無線環境覆蓋選擇。研華EKI-6332無線AP，擁有工業級設計，針對工業現場能提供較高的防護等級與抗干擾表現。此外，由於客戶要求對所有無線登入客戶進行管控，終端設備必須確保上傳與下載帶寬，漫遊與數據回傳時效性等，整體網絡方案中，搭配研華EKI-6520無線控制器，可管理EKI-6332無線AP，提供登入者管控,並且能使AP間的聯機附載均衡，優化整個漫遊表現，確保客戶端的上傳與下載帶寬，滿足客戶在無線環境改造的需求。
其次針對網絡改造設計部分：因客戶要求雙核心網絡架構,著重在整個網絡冗餘備份，所以我們推薦使用研華EKI-7712系列工業級管理型交換機,通過研華特有的X-ring環網冗餘協議,避免數據傳輸中斷，小於20ms的自愈時間,完全能滿足客戶需求。另外，客戶在網絡改造的同時也要求後續的網絡系統維護管理，研華專利IXM技術-自動佈建，交叉網管專利協議，能實現客戶在管理運營上的需求。在核心層部分，我們同樣推薦客戶使用EKI-9728G三層網管交換機，作為不同系統之間匯聚角色，並且負責與服務器數據處理系統串連。各車間的數據，透過兩路光纖與核心層交換機連接，避免當端口出現故障，而造成數據丟失，另外，一旦發生核心層交換機故障時，研華EKI-9728G配有端口Auto pass的功能，能在設備故障時，仍進行數據通訊,為整個網絡架構提供最穩定的保障!
後台服務器系統採用研華Always-on方案來實現系統運行服務不中斷要求。這套方案由研華存儲服務器+Stratus ever Run 軟件組成，系統架構中2台服務器由一個虛擬通道連接，可藉由單一控制台進行設定與操作。兩台服務器之間同步彼此完整的數據，確保任意一台服務器故障時，另外一台服務器將在一秒鐘之內自動接手進行中的工作，不會有任何終端或數據遺失的狀況發生。在此次項目中客戶要求虛機數量不低於6台，數據處理部分有高效能低延遲需求和大量數據長期保留歸檔需求，所以我們推薦使用4U24熱插拔盤位存儲服務器搭載雙路Intel Xeon E5-2658V4 14CORE 2.3G主頻CPU，配置SSD盤做數據的高效能處理，企業級SAS盤運行OS以及容錯ever-Run 軟件，企業級硬盤做大量數據的存儲歸檔。整套系統除硬件架構簡潔清晰，可以最大程度為客戶節約成本，軟件安裝操作也十分簡單，30分鐘可以完成設置，同時支持中文版，易於客戶技術學習上手使用。
工廠產線硬件配置的部分根據現場不同工站需求，為客戶推薦IPC和平板類的工控機，做現場數據收集和預處理動作。
系統架構
（圖一：研華無線覆蓋方案）
（圖二：研華容錯解決方案Always-on）
結論
研華此次為客戶提供了整體的解決方案，包含數據採集分析到數據傳輸，有線/無線網絡佈局，到後台服務器數據處理方案，完整的解決方案，優先解決客戶兼容性問題。在此項目方案中，研華靠著高可靠穩定的產品方案，不僅滿足客戶針對工業計算器平台，無線網絡覆蓋，整體網絡架構升級改造，後台服務器數據處理等需求，更重要的是有效降低客戶成本，提高運營效率。
導入產品
15吋全平面電阻觸控一體機
Intel Baytrail 平台Atom N2930四核處理器，E-eye監控設計
支援雙GbE LAN口，1個RS232串口，一個RS232/422/485串口，三個USB
支援12-24V寬壓輸入
CE, FCC Class B, BSM CB, CCC, BSMI, UL等認證
WebAcess 軟件可客製化
4U 24盤位儲存服務器
支援24個熱插拔3.5吋或者2.5吋SAS硬盤，使用轉接卡可以支援4個NVMe硬盤
支援雙路E5-2600V3/V4 CPU ，支援2個萬兆網絡接口
支援ECC REG 內存 Max 512M
支援800W 1+1 白金級冗餘電源
上架三層網管型交換機
16千兆 RJ-45 ports + 4 萬兆SFP ports + 8 x 千兆 combo ports
SFP插槽可進行簡單靈活的光纖擴展
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