基于IoT數據分析快速構建產線數字孿生

基于IoT數據分析快速構建產線數字孿生

實驗內容

華為云IoT數據分析服務基于物聯網資產模型，整合IoT數據集成、清洗、存儲、分析、可視化，為IoT數據開發者提供一站式服務，降低開發門檻，縮短開發周期，快速實現IoT數據價值變現。

本實驗將指導您使用IoTA服務資產模型能力快速構建SMT數字工廠孿生體，并計算得出數字化產線和設備的OEE指標。實驗主要包括如下幾個部分：

創建SMT產線資產

創建SMT產線下的設備資產

通過設備模擬器上報設備屬性數據

通過應用查看設備OEE/關鍵指標/告警數據

關閉數據上報/回退已創建資產

實驗操作步驟

實驗準備

創建產品和設備并上報設備數據

進入設備接入控制臺，點擊快速體驗

點擊向導式極速體驗

自定義產品名稱，創建產品。

選擇C#語言，下載設備演示包，雙擊其中的exe文件運行

即可看到開始數據上報。

創建數據源

進入IoT數據分析控制臺，頁面預覽如下圖所示。

左側導航欄選擇數據源，進入數據源點擊“添加數據源”

創建IoTDA實時數據源，將設備接入上報的設備數據進行在線分析

數據源名稱：填寫名稱如IoT接入數據源

實例：共享實例

產品：勾選剛剛創建的hello

點擊確定后提示添加數據源成功

創建數據管道

點擊左側導航欄選擇數據管道，點擊“創建數據管道”

輸入管道信息創建管道作業，點擊“確定”進入作業編輯頁面。

作業名稱：SMT產線設備數據接入

描述：SMT產線設備數據接入作業

選擇數據源：IoTDA

進入管道作業編輯頁面，系統默認為作業配置了“IoT設備接入數據源“，“產品過濾”，“數據存儲輸出”

3個算子，如下圖所示

點擊“hello存儲輸出”，右側配置存儲組名稱中選擇默認的”資產模型存儲“，在”數據存儲名稱“中點擊添加，輸入存儲名稱”hello1“點擊右側圖標，保存配置。

添加”數據計算算子“，右鍵點擊算子圖標，彈出菜單中選擇”數據計算“算子，如下圖所示

算子配置如下圖所示:

算子名稱：轉換時間格式

變量名稱：event_time_s

取值：body.services[0].event_time

屬性名稱：event_time

表達式：TimeFunction.stringToLong(event_time_s)

再添加”數據計算算子“，右鍵點擊算子圖標，彈出菜單中選擇”數據計算“算子，如下圖所示

算子的配置如下圖所示：

算子名稱：增加output和quality屬性

變量：

變量名稱：event_time

取值：event_time

變量名稱：quality_result

取值：body.services[?(@.service_id==‘profile2’)].properties.result

計算配置：

屬性名稱：body.services[?(@.service_id==‘profile2’)].properties.is_plan_work_period

表達式：TimeFunction.shiftCheck(event_time, “07:00:00”,

“12:00:00”) || TimeFunction.shiftCheck(event_time,

“13:30:00”, “18:00:00”) ||

TimeFunction.shiftCheck(event_time, “19:00:00”,

“23:59:00”)

屬性名稱：body.services[?(@.service_id==‘profile2’)].properties.quality

表達式：quality_result>=1 && quality_result <= 9 ?1:0

屬性名稱：body.services[?(@.service_id==‘profile2’)].properties.output

表達式：1

再添加“數據過濾”算子，右鍵點擊算子圖標，彈出菜單中選擇”數據計算“算子，如下圖所示

算子配置如下圖所示:

算子名稱：過濾掉非工作時間段的數據

條件關系： AND

過濾條件

屬性：body.services[?(@.service_id==‘profile2’)].properties.is_plan_work_period

計算符號：EQUAL

數值：true

在hello存儲輸出中添加三個屬性

屬性配置如下

屬性名稱：isPlanWorkPeriod

屬性類型：String

源屬性：body.services[?(@.service_id==‘profile2’)].properties.is_plan_work_period

屬性名稱：Output

屬性類型：INTEGER

源屬性：body.services[?(@.service_id==‘profile2’)].properties.output

屬性名稱：Quality

屬性類型：INTEGER

源屬性：body.services[?(@.service_id==‘profile2’)].properties.quality

增加計劃工作狀態屬性，

右鍵點擊IoTDA數據源算子彈出“添加產品過濾”算子圖標

產品過濾算子的參數可參考上面的hello1分支進行相同配置

增加超時插補算子，右鍵點擊增加“超時插補”算子

算子配置及解釋說明如下：

分區鍵：header.device_id

即使用消息頭中的設備ID字段，用于給每個設備插補設備的計劃工作狀態。

插補時間類型：ABOLUTELY，

絕對類型，即每個周期都會固定插入設備的計劃工作狀態屬性。

插補周期： * * * * * ?

Cron表達式，表示每秒鐘都插補設備的計劃工作狀態。

等待時長 ： 0 表示不等待

增加“數據計算”算子，用于轉換時間格式，配置方法與步驟5相同，

增加“數據計算”算子，用于增加增加PlanningWorkStatus屬性

配置數據計算算子

算子名稱：增加PlanningWorkStatus屬性

變量：

變量名稱：event_time

取值：event_time

計算配置：

屬性名稱：PlanningWorkStatus

表達式：TimeFunction.shiftCheck(event_time, “07:00:00”,

“12:00:00”) || TimeFunction.shiftCheck(event_time,

“13:30:00”, “18:00:00”) ||

TimeFunction.shiftCheck(event_time, “19:00:00”,

“23:59:00”)

增加數據輸出算子，用于將設備計劃工作狀態數據輸出到存儲中

算子配置如下：

存儲組：資產模型存儲

數據存儲名稱：hello1

設備id來源：header.device_id

屬性：

輸出屬性名稱：PlanningWorkStatus

屬性類型：String

源屬性：PlanningWorkStatus

點擊右上角保存，并啟動作業。

啟動成功后，約1分鐘左右，作業狀態為“運行中”表示作業正常運行。

創建SMT產線和設備資產模型

創建設備模型：印刷機模型，在IoTA

ConsoleIoT數據分析-總覽 (huaweicloud.com)中左側導航欄中選擇“資產建?！?，“模型”，點擊上方“新建”

輸入模型名稱： smokedetector， 顯示名稱： “煙霧傳感器”，點擊“確定”保存。

為傳感器增加屬性，點擊屬性信息下方“快速添加”按鈕，可從數據存儲中快速導入印刷機屬性字段，減少手工操作。

在數據存儲中下拉選擇“hello1”存儲名稱，勾選所有導入的屬性，然后點擊“確定”保存。

導入后效果如下

為傳感器增加靜態類型和分析任務類型的屬性，通過界面“手動添加”方式，按照"設備公共性屬性列表"的參數進行配置。

設備共性屬性列表

為傳感器模型增加分析任務，通過界面“添加分析任務”，按照"設備公共分析任務列表"的參數進行配置。

設備共性分析任務列表

創建完成后如下所示

創建產線模型，點擊新建，彈出模型對話框，輸入模型名稱：“ProductLine”，顯示名稱：“產線”，點擊“確定”。

創建SMT產線資產

創建SMT工廠資產，在左側導航欄，選擇“資產”，點擊“新建資產”

輸入資產名稱：SMTFactoryDemo，顯示名稱：SMT數字工廠 模型：ProductLine

創建SMT產線資產

點擊SMTFactoryDemo資產進入資產編輯頁面，右鍵點擊工廠資產，選擇“添加子資產”

輸入 資產名稱：ProductLine01, 顯示名稱： SMT產線1， 模型：ProductLine，

設備ID：不填

點擊“確定”創建完成。

創建完成如下圖所示：

創建SMT產線下的設備資產

右鍵點擊廠線資產節點，點擊“添加子資產”

輸入資產名稱 “ProductLine01_LaserMarking01”

顯示名稱：“產線01_印刷機01”

選擇模型：“smokedetector”

輸入設備ID：XXXX （參見附錄:如何從IoTDA上獲取設備ID）

（獲取設備ID如下圖）

完成所設備資產創建后的效果圖如下：

點擊右上角的“發布”按鈕發布資產

發布成功后進入監控界面，可以看到屬性的實時數據更新

點擊可以進入時序探索中查看詳細的歷史數據，更多屬性數據可以自行體驗查看

附錄：如何在IoTDA上查詢設備ID

訪問設備接入IoTDA服務產品首頁，鏈接如下：https://www.huaweicloud.com/product/iothub.html，單擊“立即使用”。

進入設備接入控制臺，選擇左側導航欄的“設備”>“所有設備”，在右側選擇需要查看設備對應的產品類型，比如“Mouter1”表示查看所有的貼片機設備。

鐳雕機：HDCLaserMarking1

印刷機：Printing1

貼片機：Mounter1

錫膏檢測儀：SPI1

AOI光學檢測儀：AOI1

回流爐：RefluxFurnace1

選擇需要查看的設備，比如選擇“ProductLine02_Mounter01”，點擊右側“查看”，進入設備詳情頁面，如下圖所示：

在設備詳情頁面中，可看到設備ID信息，點擊設備ID右側的復制圖標即可完成設備ID的復制。

至此，本實驗體驗內容完成。請參考后續章節釋放資源。

實驗資源釋放

關閉數據上報/刪除創建的產線和設備資產

體驗關閉設備模擬器上報數據。

關閉了最開始下載的exe命令提示符，然后過一段時間后會自動停止上報。

進入資產編輯工作臺頁面，選擇上面體驗過程中創建的產線資產“ProductLine01”，點擊右鍵選擇“刪除”。

刪除父資產時會自動刪除父資產下的所有子資產，即刪除產線時會自動刪除整個產線和產線下所有設備。

注：刪除資產是為了后續重復體驗做好準備。

點擊右上角的“發布”按鈕使之生效。

確認資產是否已刪除。

刷新頁面，查看監控頁簽，確認資產模型已刪除。

停止數據管道

在左側導航欄，選擇“數據管道”，點擊管道進入界面

點擊右上角“停止作業”

點擊“確認”

停止管道作業成功后，作業處于就緒狀態

至此，本次體驗全部完成。

IoT 設備接入 IoTDA

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