工业互联网产业联盟工业互联网测试床2018100页

基于工业物联网的通信设备制造系统引言：企业概况爱立信南京工厂成立于1992年，是爱立信在国内第一个合资企业。作为爱立信全球最大的制造及供应链基地，南京工厂生产多种无线设备，支持全球300多个已发布产品。在爱立信与中国移动大力发展NB-IoT技术的背景下，双方签署合作协议，打造基于工业物联网的通信设备制造测试床。爱立信南京工厂被选为这次试点的合作单位。一、关键词利用NB-IoT和eMTC等移动通信技术对生产制造的多个环节进行监控、互联，通过生产数据的关联分析，实现对生产的数字化改造。二、测试床项目概述1.痛点爱立信南京工厂主要生产基站射频模块，属于传统电子装配制造业，现在面临着快速NPI，多品种并行，产品类差异大，生命周期长短不一，订单量不均衡，信息化技术整合不足等典型生产问题。此外爱立信南京工厂运用大量的独立系统运营业务，全面覆盖订单管理，计划管理，产品管理，库房管理，生产执行，物流管理等信息化的需求；但是同时也存在比较严重的信息孤岛效应，各个系统和工具之间数据不互通，需要大量的人工处理和协调。2.目标基于工业物联网的通信设备制造测试床旨在验证利用NB-IoT等先进通信技术完成对仓储、生产、测试、包装等多个环节的监控和管理、多个生产管理系统间相互协同以及多种工业数据关联分析，从而实现生产的数字化、信息化。测试床包括：多环节的监控和管理：利用NB-IoT和eMTC等移动通信技术对现有仓储、生产、测试、包装等多个环节进行改造，实现对物料、设备、产品、质量等多方面可追踪，可管理。生产管理系统互联：将现存的多个独立的生产管理系统互联，完成数据流的整合，实现各子系统之间的协同工作。多种工业数据关联分析：利用大数据和机器学习算法，将各个制造执行系统的数据进行多维度关联分析，挖掘数据价值，实现生产过程的数字化改造。三、测试床项目解决方案1.解决方案架构根据工业互联网产业联盟所发布的整体架构，并在联盟的指导下，本测试床整体架构如图1所示。测试床在原有RFID、Ethernet等基础上增加了对NB-IoT和eMTC通信技术的支持。由于采用了授权频谱，避免了其它信号干扰；而基于公众移动网络的通信，在保证信息安全的同时，也无需单独部署网络基础设施。工厂运行数据采集上来提交到本地云平台，在云平台上对数据进一步整合，分析，为上面的各种应用提供能力支撑。图1基于工业物联网的通信设备制造系统2.物理平台蜂窝物联网网络：搭建支持NB-IoT和eMTC的蜂窝物联网覆盖，连接OneNet物联网数据平台，利用其广覆盖，低功耗，中低速率传输的特性完成生产数据的传输和管理数据采集模块：基于NB-IoT/eMTC模组的通信协议，使用不同类型的传感器模块采集生产过程中的各种数据，应用于生产流程管控，质量管理，设备工具维保等领域各种生产管理系统的服务器：订单系统、物料系统、产品信息系统、跟踪追述系统、测试系统、SMT系统、资产管理系统、MES系统自动化系统：PLC和相关传感器设备执行机构：伺服电机、气缸、电缸、电爪、机械手臂、电枪3.软件平台软件平台的主要功能包括：接入层：接入层提供多种接入方式，保证上层系统收集到更多的生产运行数据。分发层：分发层负责将接入层数据以设定好的格式提交给上层，并将上层响应分发到相应的设备。服务层：服务层是整个平台的核心，主要提供数据处理、系统管理、设备管理、位置管理及其它平台辅助功能。表示层：表示层负责现有生产执行系统的访问，以获取当前生产情况。另外对上层应用提供一个统一的访问和展示接口。图2基于工业物联网的通信设备制造系统展示界面4.分布式配置接口测试床软件使用RestAPI和物联网OneNet接口获得IoT的应用数据测试床软件和子系统采用不同的数据通信协议，包括SOAP，Webservice，RDMS，TCP/IP，HTTP等多种，可根据需要灵活选用。5.测试床预期效果a.经济效益生产过程可视化：对工厂内各主要设备进行数据采集并统一呈现，实现仓储、厂内物流、表面封装、总装、测试等5个环节可视化80%以上。精细化管理：根据生产过程中采集的数据对人员及生产安排进行精细化管理，提升生产线效率10%。快速响应：打通从订单到发货的信息流，缩短调度响应时间20%，提高生产柔性。降低维护成本：建立维护设备使用情况监控系统，对设备的状态和利用率等进行有效管理，通过多维度关联分析，降低装配和测试设备的维护成本15%，提升设备维护质量和利用率。b.商业及社会价值通过将NB-IoT和eMTC等先进通信技术与生产制造相结合，可以对生产进行实时监控，并进一步结合数据分析，优化生产流程、提升生产效率。从而从整体上提升社会生产率和资源利用效率。四、测试床当前情况1.测试床当前建设情况a.已经完成的工作及获奖情况实现测试床主体功能，包括接入层、分发层和部分服务层及表示层的工作实现了七个案例在爱立信南京工厂的案例落地，包括智能螺丝刀、测试维护、ANDON系统、消防设备监控、产出监控分析等。智能螺丝刀产品化设计完成，将在2018年初在工厂批量部署上海MWC智能制造案例展示及中国双创大会展示参加世界物联网博览会（无锡），荣获两项大奖中国移动政企“和智造”工业物联网创新展示北京通信展ICT智慧城市创新产品大奖b.2018年工作重点：端到端（芯片、模组、网络）的验证及完善—2018年一季度端到端的网络性能验证—2018年一季度智能螺丝刀的规模性试商用—2018年一季度爱立信智慧工厂的展示中心落地建成—2018年一季度实现测试床的进一步优化—2018年二季度携手合作伙伴进行相关应用领域的方案落地及初步行业推广—2018年二季度新的应用案例开发—2018年三季度对不同应用建立数据分析模型,通过深度挖掘,提升生产效率和智能化水平—2018年三季度2.测试床合作伙伴组成及各自提供组件描述a.参与单位爱立信（中国）通信有限公司中国移动b.分工爱立信设备层：提供接入终端模块平台层：提供系统的软硬件环境，包括数据存储、分析、地理信息系统等。应用层：基于平台的工业应用安全评测、数据挖掘商业模式探索中国移动系统设计指导网络基础设置端到端数据采集及分析解决方案商业模式探索基于异构标识解析技术的智能产品全生命周期管理测试床引言：中国科学院计算机网络信息中心成立于1995年3月，是中国科学院科研信息化与管理信息化的系统集成、运行和服务保障机构，信息化应用技术的研发和示范基地。计算机网络信息中心立足支撑与服务全院科研信息化和管理信息化，成为中科院信息化基础设施建设、运维和信息化基础服务的一支中坚力量，成为引领中国科研信息化建设和运行服务的一流信息中心。中国科学院计算机网络信息中心牵头承担国家发展改革委员会批复的“物联网标识管理公共服务平台”，与工业和信息化部电子科学技术情报研究所、工业和信息化部电信研究院、中国物品编码中心等单位共同建设。“物联网标识管理公共服务平台”以标识技术研究创1新为核心，建设并维护国家级平台，经过近4年的建设发展，平台完成自主研发和定制软件系统40余套，制定国际、国家和行业标准30余项，申请发明专利和软件著作权数十项，在产品追溯、数字资源管理、工业互联网、智慧农业、智能家居、智慧物流等领域实现了应用示范及产业化推广，初步建立了我国物联网标识领域的自主知识产权体系。1关键词本测试床采用异构标识识别技术，通过搭建开放兼容、通用扩展、安全自主标识综合管理系统，有效整合海尔内部标识体系与外部标识体系，实现产品信息跨企业跨行业的互联互通。2测试床项目概述：2.1概述及该测试床目标基于异构标识解析技术的智能产品全生命周期管理测试床的目标是构建面向智能产品全生命周期参与方之间主要产品及关键零部件（以下简称主关件）的信息互通测试床。测试床面向智能产品全生命周期参与方，以各参与方主关件信息可查询可互通为目标，基于异构识别、标识解析、标识发现等技术，通过采集异构标签捕获主关件全生命周期关键节点信息，最终实现为智能产品运维监测、故障诊断、远程维护、追溯等扩展服务提供全生命周期信息管理及互通的目的，满足工业互联网信息互联互通核心需求。测试床在满足智能产品全生命周期管理的同时，还可扩展到离散制造业产品管理（例如汽车零配件追溯、家电产品追溯等）、工业产品个性化定制（例如服装个性化定制、模具个性化定制、家具定制等）、流程制造业产品追溯（例如稀土质量追溯、黄金矿山质量追溯、煤炭质量追溯）等领域产品全生命周期供应链管理应用，帮助企业实施“工业互联网”转型升级，推动标识技术标准化、标识服务一致性、标识产品产业化，打造工业互联网标识服务生态链。本测试床支持未来可扩展复制。3测试床项目解决方案3.1解决方案架构本测试床的架构参照工业互联网体系架构由物理系统、数据、网络、安全、应用及用户组成，基于异构标识服务产品全生命周期追溯平台在各层的映射如下图3-1所示。图3-1测试床架构该平台通过标识管理、标识解析、标识发现等标识服务为工业互联网提供动态可扩展的开放数据信息的互通共享服务。测试床系统功能：智能产品全生命周期追溯系统子系统分布式构建于各环节参与方，基于异构标识服务，各参与方可追溯到产品全生命周期的信息，可实现企业内部信息系统之间、不同企业之间、不同环节之间信息的有效共享，促进全产业链环节互联互通，如下图3-2所示。图3-2测试床功能为满足海尔集团标识体系开放兼容、通用可扩展、安全自主可控等需求，本测试床的标识通过对海尔标识体系综合管理，有效整合海尔内外部标识体系中，实现外部标识体系（需要对外开放呈现部分）与国家物联网标识管理公共服务平台（以下简称“国家平台”）的对接，以达到标识的互联互通、开放兼容。打通海尔集团内部标识体系与外部标识体系，实现从外部标识体系获取其内部标识体系中的相关数据的应用场景，且其内部标识体系可以随时向外部标识体系进行注册并实现他们之间的开放，实现实时定制化的信息开放管理。3.2测试床预期效果本测试床依托国家平台，基于国家平台的异构标识识别技术、标识解析技术，解决海尔在工业互联网中遇到标识信息互通问题，实现其生命周期中环节的信息可追溯。基于标识将海尔的整个产品生命周期中的相关系统互通起来，实现海尔的工业互联网中资源的统一管理，有利于发展高效的信息化、智能化生产技术，真正实现跨领域、跨行业互联互通，避免信息孤岛的产生，数据自主可控，在保障安全、隐私的前提下共享互通。4测试床当前情况4.1测试床当前建设情况；基于异构标识解析技术的智能产品全生命周期管理的测试床当前完成需求分析对接，正在开展初始测试床设计，主要的困难体现在示范平台设计与需求的对接。目前已经与合作伙伴海尔集团进行测试床设计的初步对接。4.2测试床合作伙伴组成及各自提供组件描述中国科学院计算机网络信息中心中国科学院计算机网络信息中心主要负责测试床调研、架构方案设计、异构识别系统开发、组织协调工作。异构识别系统功能包括异构标识识别、标识发现、标识解析、标识维护、标识查询、注册管理、标识申请、标识安全。中国信息通信研究院中国信息通信研究院主要负责测试床架构设计方案、技术方案。青岛海尔股份有限公司青岛海尔股份有限公司主要负责智能工厂体系开发，提供测试床硬件环境以及部署工作。智能工厂体系为产业链中的各个企业在进行工业化生产过程中为满足企业生产而自建的信息系统或者追溯系统等。青岛酷特股份有限公司青岛酷特股份有限公司主要负责智能工厂体系开发，提供测试床硬件环境以及部署工作。智能工厂体系为产业链中的各个企业在进行工业化生产过程中为满足企业生产而自建的信息系统或者追溯系统等。广州中国科学院计算机网络信息中心广州中国科学院计算机网络信息中心主要负责测试床的产品全生命周期追溯系统开发、接口开发、调试和部署。产品全生命周期追溯系统是基于标识平台搭建统一的追溯系统，其主要功能包括标识查询、信息展示、权限管理、其他数据统计分析等应用。基于工业互联网的电子制造测试床引言中兴通讯是全球领先的综合通信解决方案提供商。公司成立于1985年，是在香港和深圳两地上市的大型通讯设备公司。公司通过为全球160多个国家和地区的电信运营商和企业网客户提供创新技术