電工裝備智慧物聯平臺——現代化智慧供應鏈體系
引言：
國電通與太極股份依托雙方工業互聯網與大數據領域的總體規劃、設計以及建設能力，攜手打造國家電網電工裝備智慧物聯平臺，助力電網行業現代供應鏈升級。
一、項目概況
電力設備質量既是電網安全穩定運行的物質基礎，也是構建堅強智能電網的信心基石，“智能監造、選好選優”是實現國家電網質量強網、推動企業高質量發展的關鍵。
1. 項目背景
為貫徹習近平總書記提出的打造“現代供應鏈”新發展理念，國家電網組織開展現代（智慧）供應鏈體系建設，建設運營好堅強智能電網和電力物聯網，做出了全面系統部署，對物資專業提出更高要求。物資作為企業核心資源，發揮著促進企業內部融合貫通、帶動外部產業協同合作的重要作用，應用大云物移智邊鏈等技術，建設電工裝備智慧物聯平臺，將感知層向供應商側延伸，是國家電網高質量建設電力物聯網的重要組成部分。
2. 項目簡介
1、 涵蓋業務：
由公司內部物資業務向智能監造、訂單監控、供應商服務等業務轉變，涉及的業務種類、數據量和緊密度大幅增加。
2、 面向對象：
由面向公司內部人員及直接供應商向全供應鏈伙伴、社會公眾轉變，涉及的與公司內部橫縱向部門單位以及公司外部單位協同面更廣。
3、 系統體系：
由ECP、ERP為主的物力集約化管理信息系統，向數字物資資產到實物物資資產的供應鏈管理平臺轉變，涉及多系統間業務對接、數據交互。
4、 建設思路：
遵循國家電網信息化體系架構，結合供應商信息化現狀及接入意愿開展平臺建設。按平臺統一、架構統一、標準統一的原則進行頂層技術路線、架構、標準的設計制定。
3. 項目目標
以國家電網電工裝備智慧物聯平臺總體規劃要求為基礎，按照智慧供應鏈體系的統一部署，圍繞電工裝備智慧物聯平臺“一個平臺、兩個服務、三個提升”的建設目標，明確系統總體架構、數據交互、安全管理和部署實施總體要求，規范各建設組成部分的架構要求、功能設置、集成方式、系統部署等要求，為電工裝備物聯平臺提供建設實施依據。
二、項目實施概況
電工裝備智慧物聯平臺定位是：對外延伸到供應商生產環節的質量、進度管控作業，對內與ERP、ECP進行貫通，為供需雙方質量管控、服務協同、數據挖掘、價值創造提供平臺支撐。
1. 項目總體架構和主要內容
（1）總體方案
電工裝備智慧物聯平臺是以電工裝備制造業數據全網互聯共享為核心，利用大數據、云計算、物聯網和人工智能等新技術，實現對電工裝備供應商物聯數據和業務數據的智能感知、協同交互、共享匯聚和分析應用。其整體架構如下圖所示：
圖1 總體架構圖
（2）工廠側采集
主要包括工廠數據匯集采集終端和智慧物聯數據網關兩部分。支持一個供應商對應多工廠接入，支持多個品類、多個物聯網關、多個屬地化接入。其關系如下圖所示：
圖2 工廠側采集功能設計圖
智慧物聯數據網關：部署在工廠端，一端連工廠局域網，一端連信息外網，負責將采集的工廠數據上傳信息外網指定位置。主要負責抓取工廠側匯聚的物聯數據，并將采集到的物聯數據上傳至品類管理數據中心。
（3）智慧物聯管理中心
智慧物聯品類管理中心按品類劃分為多個品類管理中心，集中管理各品類上傳的物聯數據和業務數據。供應商的物聯數據通過物聯網關上傳到物聯品類管理中心；供應商ERP、MES中的業務數據通過數據通道直接上傳到物聯品類管理中心，其系統拓撲圖如下：
圖3 智慧物聯管理中心設計圖
（4）智慧物聯系統
整合各智慧物聯品類管理中心，利用頁面集成和服務集成方式，形成品類專業版塊和綜合服務版塊。
（5）智慧物聯數據匯聚與應用
各品類管理中心的物聯數據，接入到全業務統一數據中心，為高層次分析服務提供數據支持。
2. 網絡、平臺或安全互聯架構（一個或多個均可）
（1）平臺功能架構
電工裝備智慧物聯主要包括：工廠側供應商數據采集中心、智慧物聯網關、智慧物聯品類管理中心、智慧物聯管理系統、智慧物聯數據匯聚與應用五部分。
圖4 系統功能框架圖
（2）供應商側數據采集系統架構
所有品類供應商接入遵循統一接入標準，獲取供應商訂單信息、排產信息，抓取設備信息、出廠試驗信息，保證數據不失真，嚴格管控數據采集中心管理權限。
（3）智慧物聯網關網絡架構
數據的同步采用推送的方式，交互采用面向資源的RESTful API實現抓取和推送，并通過https加密所有傳輸的數據鏈路。其網絡拓撲結構如下圖所示：
圖5 智慧物聯網關網絡拓撲圖
（4）品類管理中心網絡架構
系統設計將業務數據和物聯數據分開處理，通過不同的物聯數據通道進行數據交互。各接入供應商工廠內的物聯網關將物聯數據匯總并上傳給品類管理中心，同時品類管理中心會提供應用軟件服務同各接入供應商的業務系統（ERP、MES等）進行業務數據交互。
圖6 品類管理中心網絡拓撲圖
（5）智慧物聯管理系統網絡架構
智慧物聯管理系統建設采用分層模式進行開發實現，智慧物聯管理系統如下圖所示：
圖7 智慧物聯管理系統網絡拓撲圖
（6）物聯數據匯聚與應用網絡架構
遵從“一平臺、一系統、多場景、微應用”的總體信息化架構原則，依托電力物聯網數據中臺、供應鏈數據管理服務平臺，智慧運營中心技術架構形成電工裝備智慧物聯應用的總體技術解決方案。
物聯數據匯聚與應用如下圖所示：
圖8 物聯數據匯聚與應用網絡拓撲圖
3. 具體應用場景和應用模式
（1）應用場景概述
電工裝備智慧物聯平臺是電力物聯網的重要組成部分，是電力物聯網在物資專業的具體體現，業務需求包括制造環節的訂單監控，智能監造，質量評價，在線支持，產能調配，供應商協同，大數據分析等內容。
（2）訂單跟蹤
以采購訂單和所屬項目信息為主線跟蹤產品制造全過程，做到訂單生產軌跡的可視可分析、實時可查詢。對于制造過程中出現的質量等問題，國家電網及供應商可以及時發現、及時解決并對問題進行追溯。
（3）智能監造
通過電工裝備智慧物聯平臺實時獲取生產線生產狀態數據、工業控制數據、視頻監測數據、設備檢測數據，實現對生產及檢驗流程實時監控，對關鍵工序問題進行提醒并給出生產工序優化建議。
通過主動抓取生產訂單的每道生產工序的數據，形成相應的分析圖表，更加直觀展示生產情況。同過將一采購訂單多分支生產訂單的進度監控，能夠支持多訂單的實時數據與歷史數據監控和追溯。
（4）質量評價
用戶通過電工裝備智慧物聯平臺對生產過程數據、工序及工藝數據、生產設備產品數據、IT系統數據進行采集分析，并利用在系統中預制的專業產品質量評價模型對供應商工序及工藝進行評價。
（5）在線支持
用戶現場人員可以通過電工裝備智慧物聯平臺向技術專家（用戶和供應商）申請在線支持，技術專家開展問題遠程診斷分析，通過視頻、音頻等方式提供遠程指導和支持，對質量、服務問題跟蹤追溯。
（6）產能調配
物資管理部門通過電工裝備智慧物聯平臺獲取供應商ERP系統中的庫存信息和MES系統中的排產信息，通過大數據分析供應商生產能力，跟蹤并分析包括多產品、多品類的設備生產飽和度、產品生產周期、合理供貨周期、交貨計劃與到貨進度等供應商產能信息。
（7）供應商協同
通過電工裝備智慧物聯平臺及時向供應商反饋交貨時間預期、安裝調試、設備運行、供應商評價等信息，提高項目交付履約及時性，實時跟蹤設備故障及缺陷發起、解決進度、處理結果，為供應商履約協同提供支撐。
（8）大數據分析
以采購訂單和所屬項目信息為主線，參考物資采購標準，開展多維度大數據分析，對內指導電網建設和運行，對外引導電工裝備制造行業技術改造和產能升級。
4. 安全及可靠性
（1）防護目標
結合電工裝備智能監造業務特點，在國家電網現有信息安全防護體系基礎上設計總體規劃方案，滿足業務安全、高效、穩定接入需求，提升電工裝備智慧物聯信息化建設管理水平。
（2）防護原則
l 合規性原則
電工裝備智慧物聯平臺是國家電網供應商設備生產監造核心業務系統，必須符合國家相關安全法律、法規的要求。
l 高可用性原則
系統設計具備高可靠性和安全性，保障單系統單節點故障并不會影響整體防護系統的運行與防護效果。
l 體系化原則
系統設計從全局體系化著眼，以實際可運營為要求，實現安全防護體系建設。
l 高擴展性原則
系統所選擇的軟硬件具有一定的通用性，采用標準的技術、結構、系統組件和用戶接口。應采用先進的技術設備，便于今后的業務規模擴展后的防護能力提升。
（3）防護范圍
安全防護范圍主要包括智慧物聯網關、智慧物聯品類管理中心、智慧物聯管理系統和物聯數據匯聚與應用的安全。
（4）防護方案
l 邊界安全
l 主機安全
l 數據安全
l 應用安全
l 終端安全
l 安全管理
l 安全監測
5. 其他亮點
（1）智慧物聯網關邊緣計算體系建設
電工裝備智慧物聯網關通過建立高效、標準化的技術體系，可以順利實現與以離散為主的廣大國家電網供應商之間進行信息交互，并使得這種交互變得更加快捷和高效。
技術體系應涵蓋協議解析、數據存儲及處理、設備信息建模、邊緣計算、設備管理、安全防護等功能模塊，宜具備本地通信、遠程通信等功能模塊。
圖9 智慧物聯網關技術架構圖
（2）符合3IM工業互聯網標準模型
平臺建設的一個重點領域，是建立符合3IM工業互聯網標準的信息模型，可以實現工業互聯網信息在語義層面的標準化描述，從而保證互聯之后各工業互聯網對象的信息能夠交互。
三、下一步實施計劃
1. 總體建設計劃
在2021年6月底前分三個階段開展建設工作。
圖10 項目總體計劃圖
2. 試點期間計劃
從2019年4月到2019年底，系統完成試點驗收及上線展示，其中2019年9月初，完成品類管理中心、智能物聯網關設計開發，2019年10月底，電工裝備智慧物聯平臺主要功能開發完成，2019年底開展試點應用。
3. 推廣階段計劃
2019年底，完成主平臺、品類管理中心開發及實施，到2020年底完成50%的主流供應商接入。
4. 全面覆蓋階段計劃
從2020年~2021年中，全面開展項目全覆蓋工作，將完善及優化主平臺和子系統功能，深化平臺應用。
四、項目創新點和實施效果
1. 項目先進性及創新點
（1）創新優勢
電工裝備智慧物聯平臺基于創新發展的供應鏈新理論、新技術、新模式，在功能設計上，對不同供應商的生產能力、檢測能力、服務水平進行多維度的對比分析，建立行業對標指標，極大促進了行業整體提升。
在技術上，系統采取先進的微服務架構設計，并且系統多個微服務互相配合，采集供應商生產試驗數據，支撐實時在線監造，制造環節訂單監控、質量評價的等業務功能。
配套的電工裝備智慧物聯網關，在邊緣計算領域，不但提供基于模型驅動的數據校驗、數據保真、數據處理等功能，還特別創新設計開發了基于可配置的線性算法模型的動態數據抓取機制，利用智能算法實現節能增效、資源利用的最大化。
（2）競爭優勢
電工裝備智慧物聯平臺是涉及國家電網所有品類的眾多供應商，與同類解決方案相比，體系更完整，架構更先進，更貼近業務，具備一定競爭優勢。
（3）推廣優勢
電工裝備智慧物聯平臺項目，將供給側和需求側緊密相連，更加突出需求驅動、創新引領、互利共享理念，整體方案設計科學、健全，兼容性和開放性更加全面，項目可覆蓋多個類型的制造企業，包含流程制造和離散制造。可在多個行業和領域內推廣普及。
（4）增值服務優勢
借助電工裝備智慧物聯平臺，可深度了解供應商的產能、服務能力及經營狀況等，服務于系統內金融單位挖掘潛在客戶和風險評估，同時為供應商提供產融融合的增值服務（供應鏈金融服務）。
2. 實施效果
（1）實施應用成效
電工裝備智慧物聯平臺項目深化平臺與供應商互聯，擴大供應商平臺互聯范圍，促進供應鏈上下游供給和需求對接，實現多維精準互聯，實現設備全生命周期質量信息供需雙向融通。
（2）盈利成效展望
電工裝備智慧物聯平臺在當前制造業積極探索由傳統產品為中心向以服務為中心轉變的背景下，服務化延伸模式可以有效延伸價值鏈條、擴展利潤空間，如果發展到一定程度，可以為供應鏈體系內的制造業競爭優勢的核心來源。
聲明
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