在中天钢铁集团设计开发新一代工业物联网数据采集系统的项目中，我们深入研究了国内外多种主流工业物联网架构，并最终选定了基于 MQTT 协议的消息中间件 EMQX。其卓越的高并发处理能力、低延迟传输和高吞吐量性能，满足了我们对工业数据采集的严格要求。引入 EMQX 后，我们实现了工业传感设备与数据处理中心之间的松耦合连接，简化了设备与数据中心间的交互流程，使团队能够专注于数据分析和应用逻辑开发，而非底层数据传输的复杂性。
EMQX 的强大功能扩展性和管理容量的水平扩展能力，为未来智能工厂的升级和产线规模化接入提供了技术支持，不仅便利了系统功能拓展，也提高了管理和维护的效率。作为工业物联网平台的核心组件，EMQX 将使中天钢铁集团的平台更加强大和稳定，为智能制造和数据驱动的决策提供坚实基础。我们坚信，这一系统的成功实施将为中天钢铁集团在智能制造领域的发展提供有力的技术保障和推动力。
—— 史垚 | 常州皓鸣，工业数采部门
企业简介
常州皓鸣信息科技有限公司（以下简称“皓鸣信息”）成立于 2016 年，是中天钢铁集团有限公司全资控股的信息化子公司，专注于为大型工业企业提供信息化规划、移动互联网研发、工业互联网平台建设、大数据管理服务以及专业化信息化运维服务等两化融合、两业融合解决方案。提供信息化软硬件运营、信息化咨询、经营管理软件研发、生产管理软件研发、大数据平台研发以及工业互联网平台建设等方案。
项目背景
全球工业正经历一场由传统制造向数字化智能制造的深刻变革。在钢铁行业，数字化将推动更多企业开始利用 5G、工业互联网、大数据等技术手段，减少人为干预，提升数字化、智能化水平，并推动绿色钢厂的应用实践。根据工信部 1 月份发布的《钢铁行业数字化转型实施指南》，预计到 2026 年，中国钢铁行业的数字化整体水平将显著提升，关键工序数控化率、生产设备数字化率将大幅提高；新一代信息技术与钢铁工业将深度融合，突破一批工业软件和装备等关键技术难题；行业数字生态体系将更加完善，如建立工业互联网平台、培育系统解决方案供应商等。
2023 年，中天钢铁淮安钢帘线工厂计划建设一个总投资超过 200 亿元的超高强精品钢帘线项目，专注于高端钢帘线产品生产，预计年产量 150 万吨。该项目旨在成为全球首家金属材料深加工的灯塔工厂，并树立全球钢帘线行业在智能化改造和数字化转型方面的标杆。为了实现这一目标，中天钢铁计划基于海量工业数据，发挥云边协同一体化的数据管理的优势。通过融合工业模型与数据科学，对产线设备进行分析和优化，以减少意外停线等产能损失、降低运维成本、提高产品质量，并进一步提升数字化和智能化水平。
作为中天钢铁的二级公司，皓鸣信息承担了集团数字化的整体规划与建设的重任，负责淮安钢帘线工厂的设备联网技术改造。基于 EMQ 的解决方案，完成了包括工业数据采集、工业设备物联平台建设、并实现了与原有企业服务总线的打通工作，助力中天钢铁实现数字化和智能化生产的目标。
工业数字化平台建设面临的挑战
网关数采硬件部署运维成本高
皓鸣信息中天钢铁淮安钢帘线工厂数字化项目涉及到多道工序和众多产线设备，需要实现对 5000 多套来自不同厂家的 PLC 设备进行实时数据采集。传统方案要求在工厂内部安装数百套数采网关盒子，通过这些网关盒子连接生产 PLC，以完成数据采集和传输到数据库。这种方案不仅硬件采购成本高，而且在部署和安装过程中，涉及到供电、接线以及防水防尘等要求，导致现场部署实施周期长且成本高昂。此外，后期运维涉及上百台网关盒子的管理维护，工作量大、进一步增加了运维成本。
系统集成与智能调度优化
淮安钢帘线工厂涉及生产设备、自动导引车（AGV）、制造执行系统（MES）以及企业服务总线（ESB）等多个系统。由于这些系统由不同供应商提供，因此导致了系统间的互操作性差和协同工作问题。为了提升生产效率和资源利用率，工厂需要实现生产设备、MES 和 AGV 等系统的集成，以确保各个设备、系统能够自主交互、协同工作，从而实现智能调度、优化生产流程、并提升交付效率。
工厂数据智能化的挑战
通过设备数据采集，淮安钢帘线工厂能够获取大量生产和运营数据，这些数据为实时监控、深度分析和决策支持提供了有力支撑。然而，如何对数据进行实时分析，制定更加准确和及时的决策，进而提升产品质量、降低成本并增强竞争力，这对工厂的数字化转型提出了挑战。
解决方案
在对比了多种技术方案后，皓鸣信息最终决定在淮安钢帘线工厂采用 EMQ 的工业解决方案，以实现海量设备数据的采集、汇聚与存储。项目采用了基于边缘计算的云边协同架构。在边缘侧，利用 NeuronEX 实现工厂内数据的统一采集和计算处理，将不同工业协议统一成 MQTT 协议，然后将数据上报汇聚到部署在云端的 EMQX，承接海量工业数据的实时汇入、存储和处理。最后通过工业互联数据平台 EMQX ECP 对 NeuronEX、EMQX 进行统一管理运维，为工厂打造了高性能、高可用数据基座。
工业数据采集
淮安钢帘线工厂作为新建设的工厂，其现场各产线的 PLC 设备都具备以太网接口，可直接接入工厂生产网络。通过在工厂数据中心服务器部署 NeuronEX，能够实时采集产线上的各类 PLC 设备数据，并将其转换为标准的 MQTT 协议后上报给 EMQX。NeuronEX 不仅支持数据的双向收发，包括数据上报和指令下发，同时还提供了 Restful API 接口和 MQTT 订阅通道，极大的方便与 ESB、MES 系统实时交换数据，从而实现生产协同配合，提高工厂智能化水平。
工业流数据处理
在面对海量工业数据时，通过在工厂数据中心服务器部署同样具备流式数据处理引擎的 NeuronEX，可对实时数据流进行基于规则的过滤及处理，并将结果推送到 EMQX。NeuronEX 的数据过滤功能不仅能够发掘高价值数据信息，降低后端数据存储的压力，还能加强产品质量追溯能力。此外，经过训练的工业机理模型或 AI 模型可以下发到 NeuronEX 上，实现边缘实时推理和决策，对现场设备的工艺参数进行优化。
企业级物联接入平台 EMQX 负责将 NeuronEX 采集的数据进行统一汇聚，并基于内置的规则引擎创建各类数据库资源，添加数据转发规则和动作，实现一键式将各类设备数据转发到时序数据库进行存储，形成企业统一的数据资产。这种 EMQX 联合时序数据库的方案可以支持百万级数据点位的实时接入存储，性能优异。
工业云边协同
在云边协同管理方面，工业互联数据平台 EMQX ECP 提供了统一 Web 管控界面，对淮安钢帘线工厂部署的几百套边缘软件 NeuronEX 进行统一管理，监控其状态、收集日志并实时推送告警信息。此外，该平台确保了边缘软件的高可用性，并提供一键式边缘软件版本升级管理，从而显著提高了整个系统的可维护性和易用性，大幅降低了运维成本。
项目成果
1. 一体化接入设备数据，促进生产效率和质量提高 9%
淮安钢帘线工厂数字化项目通过实时监控和数据分析，精确追踪生产指标、及时发现潜在问题，并迅速调整生产计划。这不仅提高了工厂的生产效率、减少了生产周期，还确保了产品的高质量，从而增加了客户满意度。
2. 基于工业流计算实时监测和分析，设备停机时间降低 24%
通过实时设备监测和智能告警功能，淮安钢帘线工厂有效减少了设备故障和停机时间。通过对设备数据进行分析，可以预测设备的健康状况，提前采取维护措施，避免因设备突发故障导致的停产和生产延误。这一改进提高了生产线的可靠性和稳定性，降低了维修和停机成本，进一步提升了生产效率和盈利能力。
3. 统一云边协同服务，设备运维成本降低 15%
项目建设的云边协同平台，助力淮安钢帘线工厂实现了更高效、更智能的设备运维管理。通过远程监控和自动化数据收集，现场运维人员能够实时了解设备的工作状态和性能表现，及时发现潜在的异常情况，并进行远程诊断和故障排除。这种方式不仅降低了运维人员的工作强度和成本，还显著提高了设备的可靠性和维护效率。