基于蜂窩技術(shù)的通信設(shè)備制造系統(tǒng)
引言
愛立信南京工廠成立于1992年，是愛立信在國內(nèi)第一個合資企業(yè)。作為愛立信全球最大的制造及供應鏈基地，南京工廠生產(chǎn)多種無線設(shè)備，支持全球300多個已發(fā)布產(chǎn)品。
在愛立信與中國移動大力發(fā)展NB-IoT技術(shù)的背景下，雙方簽署合作協(xié)議，打造基于蜂窩技術(shù)的通信設(shè)備制造測試床。愛立信南京工廠被選為這次試點的合作單位。
一、關(guān)鍵詞
利用NB-IoT和eMTC等移動通信技術(shù)對生產(chǎn)制造的多個環(huán)節(jié)進行監(jiān)控、互聯(lián)，通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，實現(xiàn)對生產(chǎn)的數(shù)字化改造。
二、測試床項目概述
1. 痛點
愛立信南京工廠主要生產(chǎn)基站射頻模塊，屬于傳統(tǒng)電子裝配制造業(yè)，現(xiàn)在面臨著快速NPI，多品種并行，產(chǎn)品類差異大，生命周期長短不一，訂單量不均衡，信息化技術(shù)整合不足等典型生產(chǎn)問題。此外愛立信南京工廠運用大量的獨立系統(tǒng)運營業(yè)務，全面覆蓋訂單管理，計劃管理，產(chǎn)品管理，庫房管理，生產(chǎn)執(zhí)行，物流管理等信息化的需求；但是同時也存在比較嚴重的信息孤島效應，各個系統(tǒng)和工具之間數(shù)據(jù)不互通，需要大量的人工處理和協(xié)調(diào)。
2. 目標
基于蜂窩技術(shù)的通信設(shè)備制造測試床旨在驗證利用NB-IoT等先進通信技術(shù)完成對倉儲、生產(chǎn)、測試、包裝等多個環(huán)節(jié)的監(jiān)控和管理、多個生產(chǎn)管理系統(tǒng)間相互協(xié)同以及多種工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，從而實現(xiàn)生產(chǎn)的數(shù)字化、信息化。測試床包括：
多環(huán)節(jié)的監(jiān)控和管理：利用NB-IoT和eMTC等移動通信技術(shù)對現(xiàn)有倉儲、生產(chǎn)、測試、包裝等多個環(huán)節(jié)進行改造，實現(xiàn)對物料、設(shè)備、產(chǎn)品、質(zhì)量等多方面可追蹤，可管理。
生產(chǎn)管理系統(tǒng)互聯(lián)：將現(xiàn)存的多個獨立的生產(chǎn)管理系統(tǒng)互聯(lián)，完成數(shù)據(jù)流的整合，實現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的協(xié)同工作。
多種工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析：利用機器學習算法，將各個制造執(zhí)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行多維度關(guān)聯(lián)分析，挖掘數(shù)據(jù)價值，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化改造。
三、測試床項目解決方案
1. 解決方案架構(gòu)
根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所發(fā)布的整體架構(gòu)，并在聯(lián)盟的指導下，本測試床整體架構(gòu)如圖1所示。測試床在原有RFID、Ethernet等基礎(chǔ)上增加了對NB-IoT和eMTC通信技術(shù)的支持。由于采用了授權(quán)頻譜，避免了其它信號干擾；而基于公眾移動網(wǎng)絡(luò)的通信，在保證信息安全的同時，也無需單獨部署網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。工廠運行數(shù)據(jù)采集上來提交到本地云平臺，在云平臺上對數(shù)據(jù)進一步整合，分析，為上面的各種應用提供能力支撐。
圖1 基于蜂窩技術(shù)的通信設(shè)備制造系統(tǒng)
2. 物理平臺
工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)：搭建支持NB-IoT和eMTC的蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋，連接OneNet數(shù)據(jù)平臺，利用其廣覆蓋，低功耗，中低速率傳輸?shù)奶匦酝瓿缮a(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸和管理
數(shù)據(jù)采集模塊：基于NB-IoT/eMTC模組的通信協(xié)議，使用不同類型的傳感器模塊采集生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)，應用于生產(chǎn)流程管控，質(zhì)量管理，設(shè)備工具維保等領(lǐng)域
各種生產(chǎn)管理系統(tǒng)的服務器：訂單系統(tǒng)、物料系統(tǒng)、產(chǎn)品信息系統(tǒng)、跟蹤追述系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、SMT系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、MES系統(tǒng)
自動化系統(tǒng)： PLC和相關(guān)傳感器設(shè)備
執(zhí)行機構(gòu)：伺服電機、氣缸、電缸、電爪、機械手臂、電槍
3. 軟件平臺
軟件平臺的主要功能包括：
接入層：接入層提供多種接入方式，保證上層系統(tǒng)收集到更多的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)。
分發(fā)層：分發(fā)層負責將接入層數(shù)據(jù)以設(shè)定好的格式提交給上層，并將上層響應分發(fā)到相應的設(shè)備。
服務層：服務層是整個平臺的核心，主要提供數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)管理、設(shè)備管理、位置管理及其它平臺輔助功能。
表示層：表示層負責現(xiàn)有生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的訪問，以獲取當前生產(chǎn)情況。另外對上層應用提供一個統(tǒng)一的訪問和展示接口。
圖2 基于蜂窩技術(shù)的通信設(shè)備制造系統(tǒng)展示界面
4. 分布式配置接口
測試床軟件使用 Rest API和物聯(lián)網(wǎng)OneNet接口獲得IoT的應用數(shù)據(jù)
測試床軟件和子系統(tǒng)采用不同的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，包括SOAP，Web service，RDMS，TCP/IP，HTTP等多種，可根據(jù)需要靈活選用。
5. 測試床預期效果
a. 經(jīng)濟效益
生產(chǎn)過程可視化：對工廠內(nèi)各主要設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集并統(tǒng)一呈現(xiàn)，實現(xiàn)倉儲、廠內(nèi)物流、表面封裝、總裝、測試等5個環(huán)節(jié)可視化80%以上。
精細化管理：根據(jù)生產(chǎn)過程中采集的數(shù)據(jù)對人員及生產(chǎn)安排進行精細化管理，提升生產(chǎn)線效率10%。
快速響應：打通從訂單到發(fā)貨的信息流，縮短調(diào)度響應時間20%，提高生產(chǎn)柔性。
降低維護成本：建立維護設(shè)備使用情況監(jiān)控系統(tǒng)，對設(shè)備的狀態(tài)和利用率等進行有效管理，通過多維度關(guān)聯(lián)分析，降低裝配和測試設(shè)備的維護成本15%，提升設(shè)備維護質(zhì)量和利用率。
b. 商業(yè)及社會價值
通過將NB-IoT和eMTC等先進通信技術(shù)與生產(chǎn)制造相結(jié)合，可以對生產(chǎn)進行實時監(jiān)控，并進一步結(jié)合數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化生產(chǎn)流程、提升生產(chǎn)效率。從而從整體上提升社會生產(chǎn)率和資源利用效率。
四、測試床當前情況
1. 測試床當前建設(shè)情況
a. 已經(jīng)完成的工作及獲獎情況
實現(xiàn)測試床主體功能，包括接入層、分發(fā)層和部分服務層及表示層的工作
實現(xiàn)了七個案例在愛立信南京工廠的案例落地，包括智能螺絲刀、測試維護、 ANDON系統(tǒng)、消防設(shè)備監(jiān)控、產(chǎn)出監(jiān)控分析等。
智能螺絲刀產(chǎn)品化設(shè)計完成，將在2018年初在工廠批量部署
上海MWC智能制造案例展示及中國雙創(chuàng)大會展示
參加世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會（無錫），榮獲兩項大獎
中國移動政企“和智造”工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新展示
北京通信展ICT智慧城市創(chuàng)新產(chǎn)品大獎
b. 2018年工作重點：
端到端（芯片、模組、網(wǎng)絡(luò)）的驗證及完善—2018年一季度
端到端的網(wǎng)絡(luò)性能驗證—2018年一季度
智能螺絲刀的規(guī)模性試商用—2018年一季度
愛立信智慧工廠的展示中心落地建成—2018年一季度
實現(xiàn)測試床的進一步優(yōu)化—2018年二季度
攜手合作伙伴進行相關(guān)應用領(lǐng)域的方案落地及初步行業(yè)推廣—2018年二季度
新的應用案例開發(fā)—2018年三季度
對不同應用建立數(shù)據(jù)分析模型,通過深度挖掘,提升生產(chǎn)效率和智能化水平—2018年三季度
2. 測試床合作伙伴組成及各自提供組件描述
a. 參與單位
愛立信（中國）通信有限公司
中國移動
b. 分工
愛立信
設(shè)備層：提供接入終端模塊
平臺層：提供系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境，包括數(shù)據(jù)存儲、分析、地理信息系統(tǒng)等。
應用層：基于平臺的工業(yè)應用
安全評測、數(shù)據(jù)挖掘
商業(yè)模式探索
中國移動
系統(tǒng)設(shè)計指導
網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)置
端到端數(shù)據(jù)采集及分析解決方案
商業(yè)模式探索
聲明
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