企业简介
某集团是全球领先的巧克力、饼干、口香糖、糖果、咖啡及固体饮料制造商，作为世界 500 强食品生产企业，其业务遍及全球 150 个国家及地区。该集团在中国拥有多个生产基地，其中苏州研发基地设立 15 条自动化生产线，以人工智能、物联网、大数据分析、柔性控制等技术为基础，结合数字孪生、MES、ERP、AGV 等无人系统，实现了熄灯工厂、工艺自主优化和智能供应生态，以数字化赋能生产，引领全球智能制造和数字化最高水平。
项目背景
该集团苏州基地的全自动化生产线涉及上千种旋转、运动设备或部件，一旦出现故障会导致整个生产停止，产生巨大的经济损失或生产安全事故。为此，该集团智能制造部门提出要建设一套设备预测性运维平台，对重要的设备和部件做实时监测，并通过 AI 算法提前感知设备故障、提前预防设备故障、高效解决设备故障，满足重要设备及部件全生命周期管理的需求。
基于 EMQ 云边协同的工业物联网数据方案，结合智擎信息预测性运维 AI 算法和振动大师产品，苏州基地建立了食品生产设备预测性运维平台，实现设备管理、数据看板、设备预警和告警、频域图谱、历史数据追溯、故障工单、故障分析顾问等应用，完善了整个基地设备运维体系，大幅减少了设备异常停机时间，有效提升了企业生产效率。
项目挑战
预测性运维平台的核心是利用设备数据分析和机器学习技术来预测设备故障，从而进行及时维护的策略和设备生命周期管理。在实际项目实施实施过程中，因为设备的多样化、数据精准度、算法复杂程度等多种原因，建设设备预测性运维平台会面临多种挑战：
海量异构设备接入
在智能制造、智慧工厂、工业物联网等场景中，存在各式各样的终端设备，这些设备有PLC、传感器、仪表、机器人、数控机床等，通讯协议异构化严重。如何实现协议的统一接入、数据的统一规范是设备预测性运维平台建设的必要前提。
高频数据实时并发
基于高频数据实现设备预测性运维能够提高故障预测的精度和及时性，优化维护决策和管理。在实际应用中，基于设备本身的运行特征及预测性运维的精度，数据采集频率通常至少达到 1 秒几次甚至 K 级，这也带来了数据量并发大、实时处理要求高、模型复杂性、高性能存储等挑战。
高频时序数据存储
设备预测性运维的数据分析和机器学习技术通过线性递归、神经网络、聚类分析等具体算法寻找设备的历史数据趋势和设备故障的内在联系，识别出故障的前兆。因此，设备预测性运维需要处理大量的高频时间序列数据，对数据库存储数据性能、实时处理能力、数据质量与完整性、数据查询并发能力、数据聚合能力提出挑战。
统一预测性运维管理
制造业工厂设备数量巨大、类型繁多，要通过一个平台实现统一的设备管理，并支持设备监控、预测性运维等功能，与工程师形成良好的人机交互，促使运维人员完整对设备进行提前维护、保养等具体工作，最终为企业建立完善的设备运维处理流程和规范，这既是设备预测性运维平台的最终目标，也是建设平台的巨大难题。
解决方案
在智擎振动大师产品的基础上，EMQ 云边协同的数据基础软件与智擎信息的预测性运维 AI 算法有机结合，为该食品生产基地提供了工业物联网联合解决方案。能够充分调动该企业的生产数据，安全、高效地实现全链路数据的统一采集和管理。
EMQ 与智擎信息的联合解决方案具备工业设备数据采集、边缘流式计算、海量数据并发和高频数据储存的能力，通过实时收集、分析和解读海量生产数据，企业能够精准识别运营瓶颈，预测设备故障，满足设备预测性运维平台物联数据感知、边缘算法融合、实时数据传输、高效数据存储等需求，实现生产资源的优化配置。
工业协议统一接入：
EMQ 为该食品生产企业提供工业协议网关软件 NeuronEX ，内置 80+ 工业协议， 支持对各类工业设备温度、振动、压力等测点进行数据采集，并通过轻量级 MQTT 协议传输，实现在工业生产弱网环境下的各类数据实时感知与稳定传输。此外，NeuronEX 还具备 100 ms 级高频数据采集的能力，通过可视化配置实现数据统一命名、统一规范，为设备预测性运维提供高质量数据。
边缘计算与算法集成：
NeuronEX 具备边缘数据流式计算、AI 算法集成及优化、边缘侧数据存储等能力，可以在近设备端低延时实现数据清洗、设备异常告警、特征值提取、参数调优等智能化场景，降低平台侧 AI 算法模块的数据处理压力，提升预测性运维算法及模型训练的实时性和准确性。
高可用、高并发实时采集：
企业级 MQTT 消息接入平台 EMQX Platform 支持集群化部署，为海量、高频率采集工业设备数据提供高可用、高并发、低延时、安全可靠的数据传输、处理、集成能力。EMQX 可支持将实时采集数据以每秒超 10W TPS 的性能写入关系数据库或时序数据库，为预测性运维构建高精度的历史数据资产。
项目成果
设备预测性运维平台通过采集生产设备和部件的振动、温度、偏移、压力等万级运行状态测点，采集周期达到 100ms 级。结合 EMQ 方案标准化配置及数据集成功能，快速完成万级测点设备预测性运维平台的建设，平台建设效率提高 35%。
基于 EMQ 工业物联网数据方案提供的高频、高实时、高精度 OT 数据资产，提高了整个系统对设备故障感知和预测的灵敏度和准确度，建立了完善的设备运维体系，设备异常停机时间减少 83%，生产效率得到提升。
此外，EMQ 工业物联网数据方案不仅可以支持备预测性运维平台建设，还可以支持其他智能制造业务应用，例如 MOM、MES、WMS、ERP 等系统的集成，建设周期减少 30% 以上，节约建设成本到达 20% 以上，进一步优化了企业的生产流程，助力该食品生产企业的智能制造水平继续保持全球领先地位。