| 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)秀應(yīng)用案例-面向可重構(gòu)和微服務(wù)的可穿戴產(chǎn)品智慧工廠 |
| 日期：2018/3/26 21:07:25 作者： |
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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，日益成為新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”的重要基石，將對未來工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生全方位、深層次、革命性影響。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的指導(dǎo)下，產(chǎn)業(yè)發(fā)展組連續(xù)兩年面向聯(lián)盟成員及全社會開展了優(yōu)秀應(yīng)用案例滾動征集工作，旨在發(fā)現(xiàn)我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新應(yīng)用、新業(yè)態(tài)、新模式的最佳實(shí)踐，加快優(yōu)秀案例的宣傳推廣和規(guī)�；瘧�(yīng)用，助推我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用體系加速形成，貫徹落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》。通過聯(lián)盟專家組的三輪評審，2017年共評選出了17個優(yōu)秀案例，并由產(chǎn)業(yè)發(fā)展組組長和副組長單位牽頭編寫了優(yōu)秀案例集。
案 例 2
面向可重構(gòu)和微服務(wù)的可穿戴產(chǎn)品智慧工廠
歌爾股份有限公司成立于2001 年，2008 年5 月深圳證券交易所上市，股票代碼002241，是國家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)、國家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)，是虛擬現(xiàn)實(shí)與智能硬件領(lǐng)域全球領(lǐng)先企業(yè)。
2016 年9 月，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)改委聯(lián)合印發(fā)《智能硬件產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)行動(2016-2018 年)》（以下簡稱《專項(xiàng)行動》）�！秾ｍ�(xiàng)行動》特別提到“提升高端智能硬件產(chǎn)品有效供給”，支持企業(yè)面向消費(fèi)者運(yùn)動、娛樂、社交等需求，加快智能手表、智能手環(huán)、智能服飾、HMD 等穿戴設(shè)備的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，提升產(chǎn)品功能、性能及工業(yè)設(shè)計(jì)水平，推動產(chǎn)品向工藝精良、功能豐富、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、性能可靠、操作便利、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。在國家積極推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級關(guān)鍵時期，歌爾可穿戴產(chǎn)品智慧工廠的建設(shè)將成為行業(yè)發(fā)展的基石。在滿足企業(yè)自身發(fā)展需要的同時，本項(xiàng)目的實(shí)施具有積極的行業(yè)示范、引領(lǐng)、推動國內(nèi)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型等重大意義。
一、項(xiàng)目概況
1. 項(xiàng)目背景
智能可穿戴產(chǎn)品未來將保持30%左右的高速增長，然而整體制造能力不能滿足行業(yè)高速增長、變化快的要求。消費(fèi)者對于產(chǎn)品的外觀、功能和售后定制服務(wù)提出了更多復(fù)雜的需求，大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品趨同已不能適應(yīng)消費(fèi)升級的需求。成本壓力大、招工困難給可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。升級現(xiàn)有制造模式，打造柔性化、數(shù)字化和智能化的生產(chǎn)體系適應(yīng)消費(fèi)者個性化日益提升的需求以及市場快速變化的趨勢尤為迫切。
2. 項(xiàng)目簡介
本項(xiàng)目面向離散型智能制造和大規(guī)模個性化定制，建立了包含頭戴式顯示器（HMD）、智能手表、智能手環(huán)等可穿戴產(chǎn)品智慧工廠軟硬件協(xié)同解決方案，包含七條產(chǎn)線改造、兩套系統(tǒng)、兩大平臺和三套標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范草案。
3. 項(xiàng)目目標(biāo)
本項(xiàng)目重點(diǎn)基于虛擬現(xiàn)實(shí)及其交互腕帶類產(chǎn)品產(chǎn)線改造優(yōu)化，建立一套面向可穿戴產(chǎn)品的智慧工廠軟硬件解決方案，包括七條產(chǎn)線改造優(yōu)化，其中四條HMD產(chǎn)線、一條智能手表產(chǎn)線、兩條智能手環(huán)產(chǎn)線；兩套系統(tǒng)部署，包括一套自動倉儲系統(tǒng)、一套能源控制系統(tǒng)；兩大平臺建設(shè)，包括一套3D 虛擬工廠仿真平臺和一套大數(shù)據(jù)聚合云平臺；三套標(biāo)準(zhǔn)/草案的形成，包括一套制造服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)草案、一套智能可穿戴檢測標(biāo)準(zhǔn)、一套智慧工廠建設(shè)實(shí)施規(guī)范草案。標(biāo)準(zhǔn)化組件通過重構(gòu)一方面可面向同行業(yè)實(shí)現(xiàn)部署和服務(wù)，另一方面可面向個人消費(fèi)者提供定制微服務(wù)。
二、項(xiàng)目實(shí)施概況
1. 項(xiàng)目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容
歌爾參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，制定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體方案，從網(wǎng)絡(luò)、物理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、安全和應(yīng)用5 個方面進(jìn)行了規(guī)劃。
2. 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)架構(gòu)
1）網(wǎng)絡(luò)互連體系是各類設(shè)備、系統(tǒng)的連接與數(shù)據(jù)集成的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行扁平化建設(shè)，分為企業(yè)工業(yè)網(wǎng)、企業(yè)辦公網(wǎng)、企業(yè)外部網(wǎng)絡(luò)三部分，每部分通過防火墻進(jìn)行互聯(lián)安全隔離。工業(yè)網(wǎng)線體之間采用防火墻（帶VPN 功能）隔離，減少相互之間通訊沖突，產(chǎn)線的獨(dú)立調(diào)試運(yùn)維、復(fù)制、快速部署。AGV、PDA、傳感器（溫度/濕度等）通過工業(yè)WIFI 技術(shù)進(jìn)行海量接入，進(jìn)行性能參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，以及實(shí)時控制。智能穿戴產(chǎn)品通過運(yùn)營商的3G、4G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)海量智能穿戴產(chǎn)品的接入，通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，支撐信息化系統(tǒng)的建設(shè)。
2） 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支撐體系分為廠外工業(yè)云和工廠云，PLM/ERP/MES/WM 等IT系統(tǒng)部署在工廠云，電商平臺、CRM、消費(fèi)數(shù)據(jù)分析部署在廠外工業(yè)云，提供面向客戶、終端用戶的服務(wù)。
3. 數(shù)據(jù)架構(gòu)和應(yīng)用
1）依托智能設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、系統(tǒng)的連接與數(shù)據(jù)集成。數(shù)據(jù)集成遵循單一數(shù)據(jù)來源的原則，基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)&工藝規(guī)劃（PLM）、企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）和制造運(yùn)營（MOM）的數(shù)據(jù)高效協(xié)同與集成，基于先進(jìn)傳感和PLC 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造運(yùn)營與可穿戴自動化產(chǎn)線（裝配設(shè)備、檢測設(shè)備、物流設(shè)備等）的數(shù)據(jù)閉環(huán)。
2）基于信息流的集成，通過建模仿真技術(shù)建立虛擬工廠，指導(dǎo)物理工廠。
歌爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是以全數(shù)字化集成的軟件系統(tǒng)為核心，具有“全面感知、設(shè)備互聯(lián)、數(shù)字集成、智能預(yù)測”等特點(diǎn)的制造平臺，虛即虛擬工廠的模擬生產(chǎn)，實(shí)即實(shí)體工廠的產(chǎn)線運(yùn)行。實(shí)體工廠的產(chǎn)線、設(shè)備等資源通過先進(jìn)傳感技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)全面狀態(tài)感知和數(shù)據(jù)采集。通過實(shí)體工廠與虛擬工廠互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)實(shí)體物理制造過程和資源的虛擬映像，完整模擬從需求到產(chǎn)品、從訂單到交付的物理制造全過程，“虛”能夠指導(dǎo)“實(shí)”的建立，“實(shí)”為“虛”提供準(zhǔn)確驗(yàn)證。
如下圖，虛擬工廠主體要素包含以下幾個部分：產(chǎn)品/工藝研發(fā)、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)制造三個業(yè)務(wù)要素。產(chǎn)品/工藝研發(fā)業(yè)務(wù)要素是需求到產(chǎn)品的核心，依據(jù)實(shí)際的產(chǎn)品需求，通過PLM 實(shí)現(xiàn)對3D 模型、初始BOM 的制作及物料主數(shù)據(jù)和器件庫的管理；同時將產(chǎn)品3D 模型、BOM 及物料主數(shù)據(jù)傳遞至仿真平臺，通過對設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證分析，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)化。使用產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙、BOM 及仿真分析數(shù)據(jù)，通過工藝管理平臺進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和仿真，并輸出工藝文件傳遞至PLM與ERP。研發(fā)設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)過程中，通過仿真平臺實(shí)現(xiàn)力學(xué)、射頻、熱分析、氣密性、膠水粘膠/脫膠等產(chǎn)品仿真，裝配公差、裝配干涉分析等工藝仿真，為產(chǎn)品提供虛擬數(shù)據(jù)依據(jù)。
供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)要素是訂單到交付的核心，依照工藝文件通過PLM 實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品初始BOM 結(jié)構(gòu)化，同步將結(jié)構(gòu)化的BOM 數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)傳遞至ERP，用于執(zhí)行物料采購、庫存管理、排產(chǎn)管理等。ERP 根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、訂單信息及生產(chǎn)計(jì)劃生成備料計(jì)劃，并將備料計(jì)劃傳遞至WMS，生成倉庫作業(yè)計(jì)劃指導(dǎo)物料分揀及產(chǎn)線物料供應(yīng)，WMS將執(zhí)行結(jié)果反饋到ERP。
制造業(yè)務(wù)要素是訂單到交付的核心，ERP 將BOM、生產(chǎn)計(jì)劃、工藝文件等信息傳遞至MES，MES 與虛擬產(chǎn)線結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)的模擬。MES 收集并整合生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，傳遞至PLM 與ERP，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過程的優(yōu)化。
以上三個業(yè)務(wù)要素的無縫融合，完成產(chǎn)品在虛擬工廠的制造過程模擬，通過模擬不斷優(yōu)化制造過程的瓶頸工序、節(jié)拍、物流規(guī)劃等，對實(shí)體工廠的HMD、智能手表、智能手環(huán)三類產(chǎn)品生產(chǎn)線改造、提升和優(yōu)化進(jìn)行指導(dǎo)。
3）建設(shè)工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，通過數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、營銷等方面的優(yōu)化，工業(yè)大數(shù)據(jù)包括企業(yè)的經(jīng)營管理活動和生產(chǎn)制造活動，跟互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)不同，不在于數(shù)據(jù)的海量，專注于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、全面、真實(shí)、可靠。通過工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用，可預(yù)測需求和制造、整合產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈，通過用戶價值缺口，發(fā)現(xiàn)和管理不可見問題，為用戶提供定制化的產(chǎn)品和微服務(wù)。
鑒于工業(yè)大數(shù)據(jù)在智能制造中的核心地位，歌爾制定了未來三到五年的信息化戰(zhàn)略規(guī)劃，并對企業(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)分析做了頂層設(shè)計(jì)，規(guī)劃了大數(shù)據(jù)平臺，采集B2B 領(lǐng)域的工業(yè)大數(shù)據(jù)和B2C 領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)。企業(yè)對大數(shù)據(jù)的駕馭和掌控，其核心并不在于擁有多大規(guī)模的數(shù)據(jù)，而在于是否能夠?qū)碜杂谄髽I(yè)內(nèi)外部多樣化信息源的涌流數(shù)據(jù)進(jìn)行敏捷持續(xù)的捕捉和整合，并通過深度分析開發(fā)其商務(wù)價值。
歌爾大數(shù)據(jù)平臺是面向產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈、財務(wù)管理、營銷管理、質(zhì)量管理和戰(zhàn)略管理的全方位的工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，結(jié)合歌爾的實(shí)際業(yè)務(wù)需要，在各業(yè)務(wù)領(lǐng)域中識別了七個領(lǐng)域亟需且能快速產(chǎn)生價值的應(yīng)用場景。
4. 安全及可靠性
2016 年歌爾通過ISO27001 體系認(rèn)證，遵循體系要求，從14個控制域、35個控制目標(biāo)、113個控制措施進(jìn)行了規(guī)劃和實(shí)施，制定了40 個流程和制度，并每半年進(jìn)行一次安全審計(jì)，實(shí)現(xiàn)了被動查事件到主動抓風(fēng)險的轉(zhuǎn)變。歌爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全架構(gòu)參考ISO27001 管理體系的標(biāo)準(zhǔn)，建立信息安全組織和流程。在安全技術(shù)架構(gòu)方面，在物理、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、控制、應(yīng)用、數(shù)據(jù)方面設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)隔離、病毒防護(hù)、入侵防御等訪問控制措施，并將所有信息安全事件進(jìn)行統(tǒng)一的分析和存儲、關(guān)聯(lián)分析和預(yù)警，將信息安全事件的處置從事后提前到事中，結(jié)合大數(shù)據(jù)的分析實(shí)現(xiàn)事前預(yù)警，如下圖。
5. 其他亮點(diǎn)
基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，未來歌爾主要打造兩種應(yīng)用模式。
（1）智能化生產(chǎn)模式。從生產(chǎn)端切入，基于自主MES 系統(tǒng)，通過PLM、ERP、MES、SCADA 和可穿戴產(chǎn)品自動化產(chǎn)線的集成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)制造和供應(yīng)鏈等的高效協(xié)同，打造高度柔性化、數(shù)字化、智能化的生產(chǎn)模式。
（2）個性化定制模式。未來基于與企業(yè)客戶的協(xié)同研發(fā)平臺，通過SuperBOM 構(gòu)建、電商平臺和CRM 系統(tǒng)實(shí)施實(shí)現(xiàn)個性化定制模式。
三、下一步實(shí)施計(jì)劃
歌爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺遵循“總體規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則進(jìn)行建設(shè)，總體規(guī)劃即統(tǒng)一頂層設(shè)計(jì)，充分借鑒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)》，確保頂層設(shè)計(jì)不會偏離方向；分步實(shí)施即問題牽引，從歌爾及行業(yè)面臨的問題入手，展開總體技術(shù)路線和各個系統(tǒng)平臺的詳細(xì)設(shè)計(jì)，以避免設(shè)計(jì)、實(shí)施與應(yīng)用脫節(jié)，總體計(jì)劃分三個階段。
1) 2017.06-2017.12：完成各模塊的論證與設(shè)計(jì)工作
2) 2018.01-2018.12：完成各實(shí)驗(yàn)線的建設(shè)
3) 2019.01-2019.12：完成智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)及定制微服務(wù)推廣
四、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果
1. 項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)
1）標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)性及創(chuàng)新
通過該項(xiàng)目的實(shí)施，將形成多個標(biāo)準(zhǔn)體系，可用來指導(dǎo)行業(yè)發(fā)展。
制定《可穿戴產(chǎn)品制造服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)》；
制定《可穿戴產(chǎn)品智慧工廠建設(shè)實(shí)施規(guī)范》草案；
制定智能可穿戴產(chǎn)品檢測標(biāo)準(zhǔn)草案，包括《虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示設(shè)備通用規(guī)范》、《頭盔顯示器舒適度測試方法》、《頭盔顯示器安全測試方法》、《手勢交互系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》。
2）技術(shù)先進(jìn)性及創(chuàng)新
短板裝備：突破核心技術(shù)、系統(tǒng)集成、填補(bǔ)空白、建立智能可穿戴裝備成套生產(chǎn)線；
虛實(shí)協(xié)同：通過工廠仿真（車間、產(chǎn)線、工藝等）形成數(shù)字化孿生體，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)實(shí)時動態(tài)映射優(yōu)化；
數(shù)據(jù)融通：工藝平臺、供應(yīng)鏈平臺、MES 和自動化設(shè)備數(shù)據(jù)流全融通，訂單到客戶協(xié)同；
整子抽�。嚎纱┐鳟a(chǎn)品制造行業(yè)基于PROSA 的整子抽取與整子網(wǎng)絡(luò)的建立；
定制微服務(wù)：面向可穿戴產(chǎn)品制造商的整子微服務(wù)以及面向消費(fèi)者大規(guī)模個性化定制服務(wù)。
2. 實(shí)施效果
項(xiàng)目在標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方面的先進(jìn)性決定了未來的高可成長性，實(shí)施成功將為整個消費(fèi)電子行業(yè)樹立標(biāo)桿，同時形成的標(biāo)準(zhǔn)和解決方案面向行業(yè)輸出，提升我國電子信息行業(yè)競爭力。
經(jīng)濟(jì)效益：可穿戴產(chǎn)品智慧工廠建設(shè)項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后，將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)智能穿戴產(chǎn)品390萬只（臺）的產(chǎn)能，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值近50 億元，年利稅近10 億元。預(yù)計(jì)未來通過個性化定制模式激發(fā)市場潛力及解決方案輸出拉動全球千億產(chǎn)值。
社會效益：核心短板裝備國產(chǎn)化貢獻(xiàn)：通過與國際國內(nèi)核心裝備供應(yīng)商密切合作，打造智能可穿戴產(chǎn)品成套生產(chǎn)線；
產(chǎn)業(yè)鏈上下游輻射：以可穿戴產(chǎn)品帶動上游零部件供應(yīng)商如控制器和下游軟件開發(fā)商、服務(wù)商如PLM 和仿真軟件，提升產(chǎn)業(yè)鏈整體的智能制造水平，為終端客戶提供更優(yōu)質(zhì)的個性化定制服務(wù)；
豎立標(biāo)桿、帶動行業(yè)整體發(fā)展：將成為可穿戴行業(yè)智慧工廠標(biāo)桿，形成可重構(gòu)產(chǎn)線和系統(tǒng)整子，面向行業(yè)輸出微服務(wù)定制解決方案，提升我國電子信息行業(yè)競爭力；
人才培養(yǎng)：培養(yǎng)一批智能制造的核心人才隊(duì)伍。
查詢進(jìn)一步信息，請?jiān)L問官方網(wǎng)站 http://www.aii-alliance.org/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=23&id=242。
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