SMT（Surface Mounted Technology，表面貼片技術）指的是在印刷電路板 （Printed Circuit Board，PCB）基礎上進行加工的系列工藝流程的簡稱，是電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術和工藝。SMT 目前發(fā)展已有 40 多年的歷史，現(xiàn)已廣泛的應用于通信、計算機、家電等行業(yè)。并在向高密度、高性能、高可靠性和低成本的方向發(fā)展。

隨著工業(yè) 4.0 與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，大量 SMT 工廠依托數(shù)字孿生等新技術，紛紛開始“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”的智能化轉型之路。其中數(shù)據(jù)可視化通過構建數(shù)據(jù)多維度呈現(xiàn)，讓傳統(tǒng)的信息制造業(yè)實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理運維，賦能行業(yè)向智能化、綠色化發(fā)展。

目前，圖撲軟件可視化已攜手華為云 IoT、武漢聯(lián)想等企業(yè)共同打造 SMT 智慧工廠，通過可視化賦能數(shù)字孿生應用，幫助更多制造工廠打通物理世界與虛擬世界之間的橋梁，實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化轉型升級。

圖撲 & 華為云 IoT，攜手打造 SMT 智慧工廠

8 月 10 日，圖撲軟件和華為云 IoT 共同在 DevRun 平臺分享了關于“華為云 IoT 數(shù)字孿生 & 圖撲可視化實現(xiàn)工業(yè)數(shù)字化轉型”主題的直播。圍繞工業(yè)數(shù)字化轉型場景，直播介紹了華為云 IoTA 服務數(shù)字孿生技術結合圖撲軟件可視化產(chǎn)品在打造數(shù)字化工廠的應用案例實踐，并進一步探索了數(shù)字孿生及可視化技術如何更好幫助工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉型升級。

圖撲軟件提供了構建先進 2D、3D 數(shù)據(jù)可視化的解決方案，基于自主研發(fā)的 HT 圖形引擎，可快速構建實時數(shù)據(jù)驅動的工廠設備和產(chǎn)線模型，為數(shù)字孿生提供豐富的可視化展示形式和效果；而華為云 IoT提供了基于物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)模型的數(shù)據(jù)分析服務，能整合 IoT 數(shù)據(jù)集成、清洗、存儲、分析，為 IoT 數(shù)據(jù)開發(fā)者提供一站式服務。

在華為云 IoT 平臺快速構建設備資產(chǎn)模型和模型的屬性、分析任務的基礎上，借由圖撲可視化實現(xiàn)了界面化動態(tài)配置產(chǎn)線模型。目前該 SMT 數(shù)字化工廠平臺已實現(xiàn)智能化、無代碼、可配置的工廠數(shù)字化管理。不僅能參數(shù)化建模和執(zhí)行分析任務，并且極大降低了開發(fā)門檻，縮短開發(fā)周期。

目前，包括華為南方工廠（Huawei Mate 40 生產(chǎn)工廠）在內等多處制造工廠，對產(chǎn)線的數(shù)字化的需求日益迫切。通過打造 SMT 數(shù)字化工廠平臺方案構建手機貼片產(chǎn)線的數(shù)字化孿生體，可以提升生產(chǎn)過程、優(yōu)化制造工程廠商的管理以及質量控制的管理，讓產(chǎn)線的效率得到大大提高。同時，快速實現(xiàn) IoT 數(shù)據(jù)價值變現(xiàn)，也幫助企業(yè)降低運營成本，讓工廠數(shù)字化轉型升級“觸手可及”。

工廠數(shù)字化轉型痛難點及解決模式

當前，越來越多工廠正在“工業(yè) 4.0”數(shù)字化轉型道路上積極探索，通過數(shù)據(jù)采集、分析、可視化等技術來挖掘數(shù)據(jù)價值，從而優(yōu)化生產(chǎn)。但在這個實踐過程中，不可避免會面臨一些共性問題，諸如：

1、數(shù)據(jù)與信息孤島，煙囪林立

一家工廠，在不同的階段，因為項目的不同，有可能找不同的供應商去承接。分段式的項目供應商，導致的是不同的系統(tǒng)應用。形象點說，多系統(tǒng)不互通，就是像獨立的“煙囪”，每個“煙囪”都有“煙”，但是卻不互通。在工業(yè) 4.0 階段，不互通，意味著信息孤島，也就意味著企業(yè)的數(shù)字資產(chǎn)分布零散，維護成本高，使用效率低下。

2、應用上線慢，耗時耗力

信息孤島的出現(xiàn)，源自不同系統(tǒng)之間的不互通，導致的是新的應用上線會“重復造輪子”：每個應用上線，都有大量的重復工作，浪費人力物力，且耗時長。更重要的是，新的應用帶來的數(shù)據(jù)處理問題：由于缺乏統(tǒng)一的建模，每個應用在處理原始數(shù)據(jù)時，都需要重復處理。兩個“重復”讓本就高昂的成本，更加“雪上加霜”。

3、數(shù)據(jù)分析門檻高

工廠，或者企業(yè)，有著一顆想要降本增效的心，比如想要通過分析現(xiàn)有的數(shù)據(jù)找到規(guī)律，從而優(yōu)化流程，但卻因為數(shù)據(jù)分析的門檻高，望而卻步。這其中最關鍵的原因，是其業(yè)務場景不明確，沒有找到一個好的數(shù)據(jù)平臺。

以上痛點難點，是大部分工業(yè)領域的廠家在“工業(yè) 4.0”摸索過程中都會遇到的，而貫穿其中的是“應用”。也就是說，軟件開發(fā)者未做到足夠的分層解耦是造成上述問題的重要原因之一。以“應用”為基礎，工廠也經(jīng)歷了幾種開發(fā)模式的演變：

早期模式經(jīng)歷由模式一“煙囪式”應用到模式二統(tǒng)一數(shù)采平臺的演變，原因是業(yè)務數(shù)據(jù)單獨采集使用造成的缺乏整體規(guī)劃和效率低下問題，促進了統(tǒng)一平臺的衍生。而雖然通過生產(chǎn)線和應用之間的“平臺”集中統(tǒng)一開放，讓整體效率有所提升，但數(shù)據(jù)的使用仍然是獨立的，沒有實現(xiàn)真正的融合。

目前，“數(shù)據(jù)處理——統(tǒng)一孿生模型”作為新的模式，正同步解決“應用解耦”和“數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理”問題。例如，華為云 IoT 運用“統(tǒng)一孿生模型”的方式，把物理世界的設備，抽象成數(shù)字世界里的模型，并把應用和物理設備的交互就轉變成了應用和數(shù)字孿生體的交互，實現(xiàn)了數(shù)字化統(tǒng)一處理。

在華為云 IoT平臺基礎之上，圖撲軟件構建的 3D 可視化應用層，通過 SMT 虛擬工廠，打通了抽象模型到數(shù)據(jù)呈現(xiàn)之間的橋梁，賦予以“類/對象“”形式表達的“設備模型/設備實例”仿真可視化的效果。同時，面板數(shù)據(jù)實時對接華為云 IoT 基礎平臺，映射了抽象的數(shù)字孿生體產(chǎn)線模型，實現(xiàn)了數(shù)字模型的數(shù)據(jù)驅動和交互效果。

基于 SMT 數(shù)字化工廠的數(shù)字孿生實踐

下面是基于華為云 IoT 數(shù)字孿生 & 圖撲可視化打造的 SMT 數(shù)字化工廠項目效果和開發(fā)流程。

在具體講解之前，先介紹在構建 SMT 工廠數(shù)據(jù)建模和分析應用當中涉及到的一些指標概念。

1、OEE 概念簡介

即設備綜合效率（Overall Equipment Effectiveness，OEE）。一般來說，每一個生產(chǎn)設備都有自己的理論產(chǎn)能，要實現(xiàn)這一理論產(chǎn)能必須保障沒有任何干擾和質量損耗。OEE 就是用來表現(xiàn)設備的生產(chǎn)能力相對于理論產(chǎn)能的比率。

在計算 OEE 的時候，會涉及到以 3 個維度：

時間利用率

時間利用率=Σ實際運行時間/Σ計劃開機時間*100%。用來評價停工所帶來的損失，包括引起計劃生產(chǎn)發(fā)生停工的任何事件，例如設備故障，原材料短缺以及生產(chǎn)方法的改變等等；

性能利用率

性能利用率=Σ[產(chǎn)出數(shù)量*一個產(chǎn)品在設備應有狀態(tài)下加工的周期時間]/Σ實際運行時間*100%。用來評價生產(chǎn)速度上的損失。包括任何導致生產(chǎn)不能以最大速度運行的因素，例如設備的磨損，材料的不合格以及操作人員的失誤等；

合格率

合格率=[合格產(chǎn)出數(shù)量]/[產(chǎn)出數(shù)量]*100%。用來評價質量的損失，它用來反映沒有滿足質量要求的產(chǎn)品（包括返工的產(chǎn)品）；

那么最終的計算公式就是，OEE=[時間利用率]*[性能利用率]*[合格率]*100%，這就是衡量設備綜合運營效率的一個關鍵指標，也是很多電子制造工廠以及其他類似廠房里的一個關鍵性指標。一般來說，國內廠家 OEE 的數(shù)值都不會太高，一般只有 70%，或者 80%，少的甚至只有 40%左右。

2、工廠孿生體產(chǎn)線和設備建模分析效果圖

工廠孿生體產(chǎn)線和設備建模分析，可以通過一些可視化的管理后臺進行查看。

3、資產(chǎn)建模實操

設備建模：SMT 產(chǎn)線印刷機設備

對物理世界事物構建數(shù)字資產(chǎn)模型時，必須先定義好資產(chǎn)模型，然后再創(chuàng)建資產(chǎn)。一般來說，一個產(chǎn)線有 7 種設備，我們以其中的印刷機為例，來看一下設備建模涉及屬性和呈現(xiàn)方式。

印刷機 OEE 數(shù)據(jù)

印刷機業(yè)務數(shù)據(jù)

首先，是屬性的配置。針對于印刷機，定義的三種屬性分別為：

靜態(tài)配置屬性：產(chǎn)品理想印刷時長、設備型號

測量數(shù)據(jù)屬性：印刷速度、脫模速度、印刷高度

分析任務屬性：時間利用率、性能利用率、合格率、OEE

三種屬性數(shù)據(jù)通過印刷機“OEE 數(shù)據(jù)”和“業(yè)務數(shù)據(jù)”的設備信息面板實時呈現(xiàn)。

分析任務屬性同時又有以下計算配置：

轉換計算：計算時間利用率、計算性能利用率、計算 OEE 以及判斷溫度狀態(tài)

聚合計算：計算實際工作時長、計算實際工作時間、計算合格率

流計算：SMT 場景暫未使用

上圖為所有參數(shù)都配備完成之后的完整樣例。在這里面可以看到大概有 70 個左右的屬性，這些屬性都是模擬了真實產(chǎn)業(yè)的一些屬性。

分析任務的告警邏輯配置

觸發(fā)可視化告警效果

在交互層面，華為云 IoT 提供了業(yè)務功能的邏輯判斷配置。以印刷機分析任務的“轉換計算”為例，只需要讀取上報的溫度值，并做一個表達式判斷，比如說溫度大于 25，小于 35，那么就認為是正常溫度，一旦發(fā)生告警，華為云 IoT 平臺就會自動推送告警信號和對應關鍵數(shù)據(jù)到圖撲的可視化應用界面。可視化界面會通過動態(tài)效果實時反饋告警信號，通過交互點擊，用戶可以進一步查看告警的詳細信息。

產(chǎn)線建模：SMT 產(chǎn)線

產(chǎn)線建模實際上也和設備建模的概念相同，模型類似。產(chǎn)線相對簡單一些，主要是求 OEE 的值，也就是分析任務屬性，包括 OEE 相關的四個指標，以及轉換計算、聚合計算和流計算。

接下來，我們來看看產(chǎn)線資產(chǎn)是如何構建的。產(chǎn)線資產(chǎn)一共分三層：

第一層是工廠（父資產(chǎn)）

第二層是產(chǎn)線（子資產(chǎn)）

第三層是設備（子資產(chǎn)）

資產(chǎn)運行監(jiān)控

在所有的產(chǎn)品創(chuàng)建、屬性配置都完成之后，即可點擊“發(fā)布”，將模型發(fā)布并運行。模型在定義的時候，本身是一個靜態(tài)的過程，一旦發(fā)布，就會激活。根據(jù)前序定義的任務分析邏輯，系統(tǒng)將會自動計算，并得出實時結果，進行上報。所有的數(shù)據(jù)都可以在下圖中觀察看到。

隨著實際產(chǎn)線的調整，已發(fā)布的模型可能需要調整。在此基礎之上，可視化界面已實現(xiàn)跟后臺配置界面自動聯(lián)動，下面是產(chǎn)線創(chuàng)建/刪除爐后 AOI 實例對象前后對比，可視化產(chǎn)線模型的爐后 AOI 設備根據(jù)后臺配置的產(chǎn)線數(shù)據(jù)模型對象自動實現(xiàn)了創(chuàng)建/刪除。

發(fā)布后的產(chǎn)線數(shù)據(jù)，還能根據(jù)業(yè)務的需要，將數(shù)據(jù)展示成折線圖、熱力圖、曲線圖等不同圖形展示方式，從而更易進行數(shù)據(jù)理解和分析，用于輔助管理決策：

以上，基于華為云 IoT 數(shù)字孿生 & 圖撲可視化工廠打造的 SMT 數(shù)字化工廠，通過將產(chǎn)線生產(chǎn)過程透明化，實現(xiàn)生產(chǎn)有序可控。智能化、無代碼、可配置的一站式方案，可快速搭建產(chǎn)線，一定限度上降低開發(fā)門檻，縮短開發(fā)周期。應用常規(guī)上線時間從原來的 6-9 個月，縮減至 3 個月或更短。同時，孿生建模分析+數(shù)據(jù)可視化方案，實現(xiàn)了 SMT 數(shù)字工廠的全要素聯(lián)結，用數(shù)據(jù)驅動智能生產(chǎn)，大幅度提升數(shù)據(jù)利用效率。依托于上述數(shù)字底座的通用化，同樣的技術方案也可以應用到更多正在進行工業(yè)數(shù)字化轉型的行業(yè)、企業(yè)當中。

圖撲&聯(lián)想，武漢 SMT 智能化產(chǎn)線助力高效復工復產(chǎn)

2019 年圖撲軟件助力武漢聯(lián)想打造全新的 SMT 貼片機生產(chǎn)線 3D 可視化仿真運維系統(tǒng)。SMT 運維系統(tǒng)基于圖撲可視化技術，可對產(chǎn)線各種基礎信息進行快速建檔、數(shù)字化實時監(jiān)測，實現(xiàn)對貼片產(chǎn)線的全生命周期和精細化管理。通過 3D 產(chǎn)線建模和業(yè)務聯(lián)動，可遠程監(jiān)控每條產(chǎn)線的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了“無人化、自動化”運營，助力企業(yè)增產(chǎn)增效。在一些設備的維護和停機等待時間的處理上面，比以前至少要提升 20% 的效率。

疫情期間，受影響人員的生產(chǎn)不確定對制造工廠自動化水平、提質增效都提出了更高的要求。本次聯(lián)想武漢產(chǎn)業(yè)基地作為聯(lián)想在全球最先進的產(chǎn)業(yè)工廠，從受疫情影響嚴重到短期恢復萬人到崗滿產(chǎn)運營，并協(xié)同供應鏈上下游同頻復工復產(chǎn)，得益于大力推動的自身數(shù)字化轉型。而包括武漢聯(lián)想產(chǎn)業(yè)基地在內，圖撲軟件 SMT 可視化方案已在多個智能工廠落地，也將助力更多企業(yè)解決智能制造與數(shù)字化轉型中面臨的挑戰(zhàn)。

圖撲軟件智能制造之 SMT 產(chǎn)線監(jiān)控管理可視化

圖撲軟件的可視化采用輕量化建模的方式與強大的可視化引擎技術搭建了全新的 SMT 工藝流程監(jiān)控管理可視化系統(tǒng)案例，打造集智能化、綠色化的數(shù)字型智慧工廠。為想要數(shù)字化轉型的企業(yè)，如智能車間、智能裝配工廠、工程機械設備廠、汽車制造業(yè)、物流倉管管理等行業(yè)提供轉型新思路。

SMT 數(shù)據(jù)可視化

針對行業(yè)運營、政企決策需求可通過多維度數(shù)據(jù)面板展示產(chǎn)線整體的主要數(shù)據(jù)，基于用戶數(shù)據(jù)建設運行成果，將枯燥、分散的數(shù)據(jù)進行圖形化、場景化，展示各線體的 OEE（設備綜合效率）、時間利用率、性能利用率、產(chǎn)量完成度、直通率、設備使用率、不良率、物聯(lián)連接率等。

依托于圖形組件和界面設計，UI 部分對數(shù)據(jù)面板實現(xiàn)了數(shù)據(jù)動態(tài)加載效果，更加直觀的將各個圖表數(shù)據(jù)形成對比，用戶所感受到視覺效果相比較于靜態(tài)的圖表數(shù)據(jù)，可謂是更上一層樓！

設備信息可視化

通過對接數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)三維場景里重點設備業(yè)務數(shù)據(jù)可視化，在頁面中展示重點關注設備狀態(tài)，利用不同顏色的設備數(shù)值、圖標代表不同的設備狀態(tài)。并加入智能預警分析功能，一旦設備數(shù)據(jù)超過既定閾值并且歷史數(shù)據(jù)進行分析研判，將在三維場景內對設備進行標紅閃爍處理，由常規(guī)的人工巡檢轉換為智能巡檢，及時了解設備的健康狀態(tài)。

向華為理念學習，打造國產(chǎn)化自主引擎

圖撲軟件自創(chuàng)業(yè)以來，一直堅持自主研發(fā)可視化產(chǎn)品，打造屬于自己的國產(chǎn)化自主引擎。作為華為的合作伙伴，不僅有著緊密的合作關系，也有著不謀而合的企業(yè)理念。

依托各自的技術積累和行業(yè)實踐深化合作，進一步推動各自產(chǎn)品體系的優(yōu)化升級，促進在工業(yè)、城市、通信、交通等重點行業(yè)的通力合作，為客戶構建完善的場景化解決方案。

中國的發(fā)展離不開企業(yè)的自主科技創(chuàng)新，吾輩當自強。“科學技術是第一生產(chǎn)力”的重要理論也正是在告訴我們只有通過自主研發(fā)屬于自己的技術產(chǎn)品，才能在未來科技的道路上面對一切挑戰(zhàn)。

國產(chǎn)化替代大勢所趨，圖撲軟件堅持自主可控

“要緊緊牽住核心技術自主創(chuàng)新這個‘牛鼻子’，抓緊突破網(wǎng)絡發(fā)展的前沿技術和具有國際競爭力的關鍵核心技術，加快推進國產(chǎn)自主可控替代計劃，構建安全可控的信息技術體系。”，以及中興事件、華為等事件都在告訴我們要想不受控于人，就要全力打造屬于自己的“可控”的技術。

圖撲軟件長久以來一直致力于多樣化行業(yè)系統(tǒng)可視化的搭建，涉獵的技術行業(yè)所累積的經(jīng)驗，通過自主創(chuàng)新研發(fā)的技術產(chǎn)品，已經(jīng)打造出許多行業(yè)上具有代表性意義的可視化管控系統(tǒng)，在未來科技進步的前沿，圖撲軟件也將繼續(xù)跟隨著前進的步伐，創(chuàng)新出更多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可視化系統(tǒng)的解決方案。順應工業(yè) 4.0 的發(fā)展、5G 網(wǎng)絡以及數(shù)據(jù)中心等新型基礎設施的建設，不斷完善產(chǎn)品，加以創(chuàng)新，迎接未來的科技賦予的機遇與挑戰(zhàn)！
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