瀚德科技5G+数字工厂申报方案

瀚德科技5G+数字工厂申报材料（方案部分）（一）方案概述瀚德科技作为我省在机油滤清器、柴油滤清器、汽油滤清器等汽配领域的领先企业，公司在引进国内外先进生产设备同时，充分发挥5G、工业互联网等新型技术与实体经济深度融合的赋能作用，打通企业的各个流程，实现从设计、生产到销售各个环节的互联互通，提髙生产过程可控性，实现生产过程全要素的资源配置优化，提升企业生产经营的效益。5G技术切合了汽配行业智能制造转型对无线网络的应用需求，能满足工业环境下工业设备互联和远程交互应用需求。在物联网、工业自动化控制、4K/8K高清视频、工业AR等工业应用领域，5G技术发挥了良好的支撑作用。基于5G新一代网络技术和企业应用的融合下构建企业级工业互联网平台，随着平台服务能力的持续提升，能够通过对利用多源异构的工业传感器、PLC、智能仪表等工业数据和物联网技术结合，通过信息化、自动化和数字化最终实现企业智能化改造升级。信息化推进路线为整体规划、分步实施，第一阶段进行销售协同管理、采购协同管理、产品设计应用、计划协同管理、生产执行、电子看板、安灯系统、成本管理；第二阶段进行人力资源管理、高级排程APS、物料配送、质量追溯、条码管理、设备联网；第三阶段是智慧工厂、大数据分析、供应商协同的智能制造融合建设。瀚德科技信息化建设目标是通过“六化”思想解决企业经营过程中的难题，分别是基础数据标准化、计划体系集成化、物流配送精益化、生产执行透明化、质量管理全面化、成本管控精细化。（二）应用解决方案数量和详细解决方案场景描述本项目解决方案面向汽配行业的通用共性需求，基于面向汽配行业数字工厂的5G新型网络和工业互联网平台，采集汽配生产设备的各类制造工艺、运行工况、设备状态、设备能耗等工业数据，推动ERP、MES、APS、WMS等应用的平台化集成，开展多协议不同设备的状态监测、能效监测、异常报警、健康诊断、产品检测、关键设备远程运维等服务，降低设备运行能耗，提高设备运维效率，实现生产设备全生命周期健康管理，项目建设实施思路及部署方式可复制延伸至行业内甚至跨行业工厂智能化升级改造项目中。本解决方案充分发挥工业大数据的数据存储、数据建模等能力，对企业工厂进行智能化升级改造，深度挖掘企业生产工艺与运营数据，进行数据分析与应用开发。本解决方案的工业互联网平台提供开放的开发者社区，支持开发者根据业务需求及经营管理需求的变化对算法进行应用开发及更新迭代；除已有工业应用，可提供开放API接口、SDK供使用者根据自身实际项目需求进行二次开发，满足汽配行业甚至跨行业跨领域的工厂智能化改造项目建设需求。主要问题无人化、智能化和自动化已经成为了现代制造业势不可挡的发展趋势，将先进的5G、物联网、云计算、大数据与工业制造相结合，提升效率，降低成本是现阶段瀚德科技转型发展的迫切需求。所以，将设计、销售、采购、生产、成本等环节实现全流程信息化管理的问题还迫在眉睫。当前，瀚德科技向数字工厂迈进还需解决以下问题：未实现设备数据的自动采集和车间网络全覆盖。大多数设备还不能自动釆集数据，无法对生产数据进行自动获取，对生产结果进行有效分析，以至于严重影响人力成本,工作效率和企业利润。同时，车间的网络覆盖存在一定盲区，网络的稳定性有待提高。工厂运营管理方面还是黑箱。在工厂运营管理方面还缺乏信息系统支撑，车间仍然是一个黑箱，生产过程还难以实现全程追溯，与生产管理息息相关的制造数据、工时数据也不准确。此外，管理无法实时掌握工厂设备、人员的工作状态、生产状况信息。信息化孤岛和自动化孤岛依然大量存在，智能工厂建设涉及到智能装备、自动化控制、工业软件等各项领域,集成难度很大。自动化生产线没有进行统一规划，生产线之间还需要中转库转运。设备利用率不高。生产设备没有得到充分利用，设备的健康状态未进行有效管理，不能做到对设备的实时监控,设备对故障情况无法实时掌握，同时缺乏故障报警、预测性维护手段，会因为设备故障造成非计划性停机，影响生产。3.解决方案企业规划的技术路线目标是通过5G新一代网络、云计算、物联网技术、大数据、自动化实现数字工厂的智能化。本方案将终端和平台全连接，进行现场旋装式机油滤清器制造流程（滤芯器中的外壳、螺纹盖板、密封圈固定板、滤芯上、下端盖、旁通阀座等钢制零件，按生产量的大小，选择合适的冲压工艺和设备在线外加工供应。橡胶密封件、支撑弹簧由外部购入。如果采购的滤纸为非定尺寸滤纸，需先进行滤纸分切）、旋装式柴油滤清器制造流程（滤芯器中的外壳、螺纹盖板、密封圈固定板、滤芯上、下端盖、旁通阀座等钢制零件，按生产量的大小，选择合适的冲压工艺和设备在线外加工供应。橡胶密封件、支撑弹簧由外部购入。如果釆购的滤纸未非定尺寸滤纸，需先进行滤纸分切）、卷筒滤芯式燃油滤清器制造流程（滤芯器中的外壳、螺密板组件或封边盖组件、挡片等钢制零件，按生产量的大小，选择合适的冲压工艺和设备在线外加工供应。橡胶密封件、支撑弹簧、塑料中心管、油管由外部购入）、电喷燃油滤清器制造流程（随着化油器发动机逐步被电喷发动机所取代，电喷燃油滤清器的使用也越来越广泛。电喷燃油滤清器要求比化油器发动机用汽油滤清器有更高的过滤精度、更高的承压能力。滤芯器中的外壳、封边盖、挡片等钢制零件，按生产量的大小，选择合适的冲压工艺和设备在线外加工供应。橡胶密封件、支撑弹簧、塑料中心管、油管由外部购入）、PU板式空滤芯制造流程（滤纸分切、滤纸预热、熔融热熔胶、滤纸喷涂色标、鼓泡、压痕、施热溶胶、收波、滤纸切断、浇注前准备、喷射脱模剂、安放滤纸及护网、浇注聚氨酯并熟化、脱模、去飞边、打印标识、零部件图号及其他规定内容、粘无纺布、包装或进入总成装配）等各生产流程的生产资源精细化实时管控，实现现场生产髙度透明与产品全生命周期的可追溯。利用5G的高速度、高可靠、低时延、大连接的特点，通过5GCPE实现与工厂内主要设备、工业系统等完成工业数据的网络传输，利用工业互联网平台完成工业数据资产的挖掘分析，打造企业车间过程透明化，生产执行高效化。5G新型网络下的数字工厂，从总体架构来说，包括四个层面，分别为设备物联层、网络传输层、工业平台层和工业应用层。5G网络架构图3.1设备物联层设备物联层应完成智能工厂中主要设备的数字化和信息化操作。智能工厂中的主要设备应具有自动化水平或具有一定的自动化水平，无法自动化操作的设备应具备自动化改造的条件。工厂主要设备应具有数据与控制信息的开放接口,当前未含有的，应具备改造条件。工厂主要设备应支持主流工控协议与连接形式，对于定制化的智能工厂项目，工厂主要设备应提供所支持的可供平台侧应用、操作的工控协议。通过协议与开放接口，工厂主要设备应能够向服务器方向上报数据，应能够从服务器侧获取生产所需的数据与资料。在设备物联层，从数字化、信息化程度由浅至深，工厂主要设备应能够被远程感知、访问与控制，进而完成数据釆集、状态设置、控制告警等操作。。土-口产品全连接 口设备全连接 口工装全连接口物料全连接 口人员全连接 口物流全连接全连接工厂效果图3.2网络传输层网络传输层应支撑工厂主要设备与网络间、工厂内网与外网间的信息交换。工厂网络传输层铺设或改造时，应充分考虑工厂业务特点、场地部署、设备需求、安全与干扰等多方面的因素，选择无线、有线或是有线无线结合的形式部署网络。利用5G的大带宽、低时延特点，网络端到端时延从4G的50ms减低至5G的1ms,更好地满足工业数据的实时釆集、远程诊断的视频回传及反向实时控制。积极部署5G、IPv6、软件定义网络、网络功能虚拟化等新一代先进网络技术。汽配行业智能工厂内较多为固定的产线与设备，也存在处于移动场景下的机器，同时，对于智能工厂服务的使用者，需要满足使用者通过移动端访问工厂、车间、产线等平台的需求。所以，釆取有线无线结合的形式部署汽配行业智能工厂的网络，部署工业网关、工业PON等方法。3.3工业平台层工业平台层连接工厂内的物联设备，并为智能工厂的各类应用使能。根据用途，平台层能够划分为平台基础设施以及平台功能两部分。一是平台基础设施部分，支撑这些软件运行以及适用的基础设施包含以下内容：（1） 网络设施工厂内网通过5G、VPN网络连接到云端的软件平台，在构建VPN网络时需要相对应的PE,CE支撑VPN网络的构建。（2） 主机设施主机设施用于支撑所有智能工厂的生产软件，例如MES等。这些主机都是位于云侧的虚拟主机。（3）存储设施存储基础设施主要适用于存储生产过程中的各种各样的数据。存储设施一般挂接在虚拟主机上，其大效益及规模根据生产的产生的数据量的规模进行估算，当然数据的保留周期也影响到存储设施的规模设计。二是平台功能部分，针对工业设备的实时状态数据、生产管理数据等存在的数据结构、采集频率、数据处理要求、存储容量、数据访问等的不同特点，平台层应设计可适合多种数据类型的分布式数据存储层，并按照业务应用需求将数据通过度布式数据总线存储在时序数据库、内存数据库等存储系统中，以实现海量高速的数据存储与管理，快速灵活的数据访问与调用。平台功能层可采用微服务架构设计，降低各业务间逻辑功能耦合度，支持高可扩展。基础业务功能应通过权限认证体系、规则引擎、流程引擎等服务模块组合编排实现，同时可利用流式计算、机器学习等模块实现实时数据梳理和预警预测分析等业务能力，支持大数据量的实时与离线数据计算需求。汽配行业智能工厂平台层能够以总体中控平台以及串联生产工序的各车间的中控平台组成，以达到以宏观至微观感知、管理工厂的效果。平台微服务架构设计图3.4工业应用层工业应用层基于平台层，完成智能工厂应用的开发与部署，在汽配行业滤清器制造行业数字工厂中信息处理以及信息控制功能基本都是由软件实现。这些软件包括MES,ERP,WMS,PLM,物流管理系统等。这些软件都是运行在云端的工业平台。工厂的工作通过信息终端访问以及操作这些软件，以交互的形式完成使用者对工厂的感知、控制与管理。应用层主要分为感知应用、分析应用、告警应用与远程控制应用。通过数据可视化和多终端支持技术，实现服务运维的各类视图，满足不同场景下的业务需求。同时利用设备模板、组态设计、视图设计、报表引擎等工具，封装上层的业务功能，提供设备管理、预警告警、设备监控、报表管理等服务功能。业务功能视图本方案成功解决了企业设备利用率、数据的自动釆集和车间联网以及运营管理问题，补充了投入大量资金却一直没有得到实质性的改善的短板。工业大数据的优化结果也为各级领导层科学决策提供了支撑。通过精益化、规范化决策管理工具、KPI管理、大数据搜索应用等技术，为管理服务提供生产经营、决策分析实时数据，支撑生产经营活动持续优化；同时，通过整合内、外部结构化和非结构化数据，为管理层和决策层提供多维度、科学、准确、及时的数据、信息、知识和决策依据，提高了整个企业的效率。4.效果成效作为“江西省首家5G+数字工厂”，瀚德科技在5G+VR、5G+生产远程视频监控、工厂内部的设备智能化管理和控制、智慧仓储与物流管控、智慧物流都有应用，5G技术将使瀚德工厂实现全数字化管理，向熄灯工厂迈进，提高产品良品率25%以上，降低生产和管理成本，降低生产管理成本20%以上，可大幅提高企业效益，降低用人成本，解决招工难，逐步实现零库存，实现可量化的量化考核，提高员工积极性和责任心，加快企业转型升级的步伐。4.1方案实施前的效果比较（1）传统工业以太网组网较为复杂、运维难度较大、建设成本较高的弊端，逐渐无法满足工厂实际部署的要求，采用5G网络能够在带宽、安全、互操作、延迟和同步等方面为工厂带来较大改善，实现智能化网络协同制造，降低生产成本，大幅提升生产效率。本实施方案针对工厂内部以及现有网络及系统情况，釆用5G网络实现工业数据传输、高清视频业务回传及远程控制，同时在工厂内部网络部署IPv6,以满足工厂开展IPv6业务，适用于工业互联网网络体系中工厂控制系统和工业云平台的IPv6演进，可应用到企业智能网络IPv6组网、工业技改升级、工厂云平台IPv6改造升级以及工业互联网应用IPv6业务等，最终实现所有设备基于IPv6的互联互通。企业之前对工厂生产设备依赖于工厂技术人员进行人工巡检及被动的故障处置，通过5G网络实现设备联网及工业数据采集，能够对生产过程进行全流程透明管控、关键工序及设备的远程视频检查、设备故障处置的预测预防，同时，优化ERP订单到每个机台的工单分配，实现人、机、物的协同管控。传统的生产经营方式没有企业云平台，无法实现随时随地掌握生产经营状态。本项目通过工业大数据收集设备数据和信息系统数据，实现数据融合。为企业决策提供数据化支撑，提升企业核心能力，实现可持续改善。本项目通过工业互联网平台进行工业大数据整理分析数据，融合精益、PDCA、价值流等理念对企业进行实时画像，通过预测模型和机器学习，能够在工业企业智能化转型过程中发挥重要的作用。4.2与国内外先进水平的比较当前国内外大多数汽配制造企业现状：虽然自动化程度较高，但各工序间衔接效率较低；虽已建立工厂内网，但仍采用传统的工业以太网或无线Wi-Fi,数据传统的可靠性、实时性不高；一般为传统服务器和本地机房部署，未采用云计算、边缘计算等新技术；设备和各IT系统的数据未实现有效集成，未实现全生产流程透明化；大数据应用分析和人工智能等新技术应用较少。通过实施智能工厂项目，建设5G网络和云化平台，实现设备和各业务IT系统数据全面集成，开发工业大数据云图应用，实现透明化、专业化、特色化生产，完善技术研究平台，有利于加快产品研发、缩短生产周期，稳定和提高产品质量，保证生产安全、环境管理重要措施,使本工厂在生产效率、良品率、能耗使用等方面达到国内外先进水平。本项目提供的解决方案对行业发展中的基础技术、共性技术、关键技术和应用技术开展创新性研究，并持续不断地进行新产品的工程化、配套化、成熟化的开发与服务支持,形成自主知识产权的核心技术与产品，提升国内汽配行业服务能力和生产制造技术，达到提高国内汽配的两化深度融合水平，增强市场竞争能力。4.3目标产品市场前景分析瀚德科技在国内外细分市场占有率较高。针对国内外汽配行业企业需要提高自身技术层次、提升企业竞争能力和盈利能力的要求，在国内外汽配行业发展和技术发展趋势的基础上，通过实施智能工厂项目，建设5G企业内网，实现设备连网和数据釆集；实施MES系统并与ERP进行数据集成，打通生产各个环节，实现大数据分析，优化生产过程，充分利用企业资源，提升本企业产品的竞争力，使企业在汽配行业达到国内外领先水平。基于依公司先进的研发、制造、检测设备和能力，对提升国内外的汽配行业企业的技术层次、促进行业企业向髙技术、高端产品、产品高附加值方向转型升级，将具有巨大的推动作用。随着项目的持续开展与进行，瀚德科技不断扩大产能有助于更好地满足日益增长的行业需求，强化公司生产能力，是公司提升市场竞争力，拓展市场占有率的重要途径。瀚德科技以提髙行业的竞争力为中心，促进自主创新为重点，规划研究开发方向并设置研发项目，突出特色与优势，力争在3-5年内使汽配产能、汽配制造技术与产品达到世界领先的水平，实现跨越式发展。（三）应用解决方案的可行性、针对性和可推广性1.可行性瀚德科技是一家集研发、生产、销售滤清器为一体的企业，具有全国最大汽车滤清器生产基地。目标是进行产业升级转型，由现在单一的汽车零部件产品，逐步增加工业化油器、工业滤网产品，加大工业互联网技术研发力度，形成汽车零部件行业的核心数字制造技术。5G新技术具有大带宽、高可靠、低时延、大并发的特点,随着工业互联网的推进，IT向0T领域快速渗透，5G将逐步切入柔性制造、远程监控AGV、工业视觉等场景，最终对工业制造的生态和商业模式产生影响。5G将成为工业互朕网的创新引擎，推动工业互联网数字化进程，全面支持工业互联网业务，并改变业务部署模式°5G技术能够帮助制造业的生产运作变得更加灵活并兼顾效率，同时提高安全性并降低维护成本。这将使制造商能够利用自动化、人工智能、AR以及物联网来达到“数字工厂"。同时，政府也支持5G产业发展，建立健全5G企业梯度培育机制，支持有发展潜力的企业做大做强，鼓励企业开拓5G市场，并进行相对应的奖励，也支持信息产业发展基础较好的园区建设5G产业基地，培育5G应用场景，推动5G融合应用。所以是具有可行性的。2,针对性5G提供高可靠泛在连接能力，将极大地促进工业互联网现有连接形态的转变，同时也将极大地促进工业整体经济价值的提升°5G能够适用于70%以上的传统工业场景，能够借助5G的大带宽、低时延、髙可靠的能力，助力传统的工业进行升级及转型。5G将是工业互联网发展的基础。5G在瀚德的应用场景有依靠髙速度低时延实现的VR展示和生产远程高清视频监控、利用5G低时延、大连接、切片等技术优势，实现的工厂内部的设备智能化管理和控制、利用大数据收集精准定位实现的智慧仓储与物流管控、产业集群实现智慧物流等，5G技术将使瀚德工厂实现全数字化管理，向熄灯工厂迈进，提高产品成品率，降低生产和管理成本，大幅提高企业效益，降低用人成本，解决招工难，逐步实现零库存，实现可量化的量化考核，提高员工积极性和责任心，加快产业集群的步伐。且瀚德是江西省首家5G+数字工厂，融合5G技术升级转型是必然变化。3.可推广性此项目是采用最先进的5G、物联网及数据采集技术进行“5G+数字工厂”建设，5G不但仅是现有网络的一个简单延伸,而是一个真正意义上的融合网络，其支撑的工业应用有熄灯工厂、工业AR、物流追踪、远程监控和5G与云化机器人。5G低时延、高带宽、广连接的特性能满足瀚德工厂设备的联网需求，也能实现企业核心业务的云化部署、数据本地化。5G技术的融合应用，能够帮助制造业的生产运作变得更加灵活并兼顾效率，同时提高安全性并降低维护成本。这将使制造商能够利用自动化、人工智能、AR以及物联网来达到高效的“数字工厂”。5G网络持续提供强化的网络质量，随着智能制造场景的引入，制造对无线通信网络的需求已经显现，5G网络可为高度模块化和柔性的生产系统提供多样化高质