基于工業物聯網的通信設備制造系統
愛立信南京工廠成立于1992年，是愛立信在國內第一個合資企業。作為愛立信全球最大的制造及供應鏈基地，南京工廠生產多種無線設備，支持全球300多個已發布產品。
在愛立信與中國移動大力發展NB-IoT技術的背景下，雙方簽署合作協議，打造基于工業物聯網的通信設備制造測試床。愛立信南京工廠被選為這次試點的合作單位。
一、關鍵詞
利用NB-IoT和eMTC等移動通信技術對生產制造的多個環節進行監控、互聯，通過生產數據的關聯分析，實現對生產的數字化改造。
二、測試床項目概述
1. 痛點
愛立信南京工廠主要生產基站射頻模塊，屬于傳統電子裝配制造業，現在面臨著快速NPI，多品種并行，產品類差異大，生命周期長短不一，訂單量不均衡，信息化技術整合不足等典型生產問題。此外愛立信南京工廠運用大量的獨立系統運營業務，全面覆蓋訂單管理，計劃管理，產品管理，庫房管理，生產執行，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，各個系統和工具之間數據不互通，需要大量的人工處理和協調。
2. 目標
基于工業物聯網的通信設備制造測試床旨在驗證利用NB-IoT等先進通信技術完成對倉儲、生產、測試、包裝等多個環節的監控和管理、多個生產管理系統間相互協同以及多種工業數據關聯分析，從而實現生產的數字化、信息化。測試床包括：
多環節的監控和管理：利用NB-IoT和eMTC等移動通信技術對現有倉儲、生產、測試、包裝等多個環節進行改造，實現對物料、設備、產品、質量等多方面可追蹤，可管理。
生產管理系統互聯：將現存的多個獨立的生產管理系統互聯，完成數據流的整合，實現各子系統之間的協同工作。
多種工業數據關聯分析：利用大數據和機器學習算法，將各個制造執行系統的數據進行多維度關聯分析，挖掘數據價值，實現生產過程的數字化改造。
三、測試床項目解決方案
1. 解決方案架構
根據工業互聯網產業聯盟所發布的整體架構，并在聯盟的指導下，本測試床整體架構如圖1所示。測試床在原有RFID、Ethernet等基礎上增加了對NB-IoT和eMTC通信技術的支持。由于采用了授權頻譜，避免了其它信號干擾；而基于公眾移動網絡的通信，在保證信息安全的同時，也無需單獨部署網絡基礎設施。工廠運行數據采集上來提交到本地云平臺，在云平臺上對數據進一步整合，分析，為上面的各種應用提供能力支撐。
圖1 基于工業物聯網的通信設備制造系統
2. 物理平臺
蜂窩物聯網網絡：搭建支持NB-IoT和eMTC的蜂窩物聯網覆蓋，連接OneNet物聯網數據平臺，利用其廣覆蓋，低功耗，中低速率傳輸的特性完成生產數據的傳輸和管理
數據采集模塊：基于NB-IoT/eMTC模組的通信協議，使用不同類型的傳感器模塊采集生產過程中的各種數據，應用于生產流程管控，質量管理，設備工具維保等領域
各種生產管理系統的服務器：訂單系統、物料系統、產品信息系統、跟蹤追述系統、測試系統、SMT系統、資產管理系統、MES系統
自動化系統： PLC和相關傳感器設備
執行機構：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，保證上層系統收集到更多的生產運行數據。
分發層：分發層負責將接入層數據以設定好的格式提交給上層，并將上層響應分發到相應的設備。
服務層：服務層是整個平臺的核心，主要提供數據處理、系統管理、設備管理、位置管理及其它平臺輔助功能。
表示層：表示層負責現有生產執行系統的訪問，以獲取當前生產情況。另外對上層應用提供一個統一的訪問和展示接口。
圖2 基于工業物聯網的通信設備制造系統展示界面
4. 分布式配置接口
測試床軟件使用 Rest API和物聯網OneNet接口獲得IoT的應用數據
測試床軟件和子系統采用不同的數據通信協議，包括SOAP，Web service，RDMS，TCP/IP，HTTP等多種，可根據需要靈活選用。
5. 測試床預期效果
a. 經濟效益
生產過程可視化：對工廠內各主要設備進行數據采集并統一呈現，實現倉儲、廠內物流、表面封裝、總裝、測試等5個環節可視化80%以上。
精細化管理：根據生產過程中采集的數據對人員及生產安排進行精細化管理，提升生產線效率10%。
快速響應：打通從訂單到發貨的信息流，縮短調度響應時間20%，提高生產柔性。
降低維護成本：建立維護設備使用情況監控系統，對設備的狀態和利用率等進行有效管理，通過多維度關聯分析，降低裝配和測試設備的維護成本15%，提升設備維護質量和利用率。
b. 商業及社會價值
通過將NB-IoT和eMTC等先進通信技術與生產制造相結合，可以對生產進行實時監控，并進一步結合數據分析，優化生產流程、提升生產效率。從而從整體上提升社會生產率和資源利用效率。
四、測試床當前情況
1. 測試床當前建設情況
a. 已經完成的工作及獲獎情況
實現測試床主體功能，包括接入層、分發層和部分服務層及表示層的工作
實現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、消防設備監控、產出監控分析等。
智能螺絲刀產品化設計完成，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大會展示
參加世界物聯網博覽會（無錫），榮獲兩項大獎
中國移動政企“和智造”工業物聯網創新展示
北京通信展ICT智慧城市創新產品大獎
b. 2018年工作重點：
端到端（芯片、模組、網絡）的驗證及完善—2018年一季度
端到端的網絡性能驗證—2018年一季度
智能螺絲刀的規模性試商用—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
實現測試床的進一步優化—2018年二季度
攜手合作伙伴進行相關應用領域的方案落地及初步行業推廣—2018年二季度
新的應用案例開發—2018年三季度
對不同應用建立數據分析模型,通過深度挖掘,提升生產效率和智能化水平—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
設備層：提供接入終端模塊
平臺層：提供系統的軟硬件環境，包括數據存儲、分析、地理信息系統等。
應用層：基于平臺的工業應用
安全評測、數據挖掘
商業模式探索
中國移動
系統設計指導
網絡基礎設置
端到端數據采集及分析解決方案
商業模式探索
聲明
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