一、項(xiàng)目概況
1.項(xiàng)目背景
2021年3月15日正式實(shí)施的《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件（2021年本）》，鼓勵企業(yè)積極開展智能制造，降低運(yùn)營成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品不良品率，提高能源利用率，將自動化、信息化及智能化等貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的各個環(huán)節(jié)。供給側(cè)縮減產(chǎn)能，也就意味著市場倒逼企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，而5G成為了轉(zhuǎn)型升級的有力抓手。
阿特斯集團(tuán)由瞿曉華博士于2001年創(chuàng)立，總部位于蘇州，在全球6個國家擁有17個生產(chǎn)基地，覆蓋光伏的全產(chǎn)業(yè)鏈，在光伏行業(yè)排名一直處于全球前列。在集團(tuán)成立的20年當(dāng)中，先后獲得中國可再生能源學(xué)會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎、中國企業(yè)專利500強(qiáng)、全球最佳組件供應(yīng)商、清潔能源行業(yè)最具品牌影響力企業(yè)等榮譽(yù)。此次5G項(xiàng)目的落地方是阿特斯集團(tuán)位于江蘇鹽城阜寧的生產(chǎn)基地，由集團(tuán)全資控股，占地350畝，是一家集高效太陽能電池片的研發(fā)和生產(chǎn)為一體的高新技術(shù)企業(yè)，也是阿特斯目前技術(shù)最為先進(jìn)的生產(chǎn)基地之一。
2.項(xiàng)目簡介
本項(xiàng)目從光伏電池片企業(yè)實(shí)際需求出發(fā)，解決了數(shù)據(jù)采集困難、質(zhì)量追溯困難、信息處理滯后等問題，將多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用至5G網(wǎng)絡(luò)，包括大流量回傳的數(shù)據(jù)監(jiān)控、廣連接的物聯(lián)網(wǎng)接入、貼近生產(chǎn)環(huán)境的低時延邊緣計(jì)算等，充分發(fā)揮利用了5G網(wǎng)絡(luò)的eMBB、mMTC、uRLLC三大主要優(yōu)勢。建設(shè)的阿特斯工廠運(yùn)營可視化，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳闲袔捰休^高要求，此時，5G NR基站多載波聚合和massive MIMO技術(shù)的價值得到應(yīng)用，通過實(shí)際調(diào)測優(yōu)化，可以找到較佳的技術(shù)組合來增強(qiáng)無線信號覆蓋。為解決數(shù)據(jù)不出園區(qū)，采用了邊緣UPF技術(shù)，同時考慮邊緣接入的安全，促使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商結(jié)合安全技術(shù)（專用防火墻、MSCG、二次AAA認(rèn)證、Ipsec隧道加密）連接至內(nèi)網(wǎng)。
3. 項(xiàng)目目標(biāo)
為達(dá)到降低成本，提高效率，實(shí)時監(jiān)控以及安全生產(chǎn)的目的，實(shí)現(xiàn)全方位提高產(chǎn)能的目標(biāo)，本產(chǎn)品遵循以下設(shè)計(jì)理念：
5G建設(shè)高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)
基于5G網(wǎng)絡(luò)eMBB、uRLLC、mMTC三大原生能力，滿足光伏企業(yè)在柔性組網(wǎng)、低時延控制、生產(chǎn)高可靠性、大流量上行等痛點(diǎn)。
MEC保障數(shù)據(jù)不出園區(qū)
根據(jù)5G核心網(wǎng)控制面和用戶面分離的特點(diǎn)，將用戶面UPF下沉到阿特斯數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本地分流，保障企業(yè)核心數(shù)據(jù)安全，并進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)時延，提升核心業(yè)務(wù)性能與體驗(yàn)。
AI賦能運(yùn)營分析
過程管理由“人腦分析判斷+機(jī)器生產(chǎn)制造”向“智慧分析判斷+智能生產(chǎn)制造”模式的轉(zhuǎn)變，提升生產(chǎn)效率，降低成本；降本增效從依靠人工經(jīng)驗(yàn)向依靠智能大腦的精準(zhǔn)分析轉(zhuǎn)變，即從事后分析提高的模式向事前優(yōu)化、實(shí)時監(jiān)控的模式轉(zhuǎn)變。
逐段保證數(shù)據(jù)安全
針對5G專網(wǎng)不同階段特點(diǎn)從安全接入(終端安全接入)、安全管道(切片安全)、MEC安全(下沉UPF)、企業(yè)內(nèi)網(wǎng)(邊界對接網(wǎng)絡(luò))等逐段考慮制定技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)端到端安全解決方案，保證企業(yè)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)安全，增強(qiáng)企業(yè)重要機(jī)密信息的安全性。。
二、項(xiàng)目實(shí)施概況
1. 項(xiàng)目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容
應(yīng)用架構(gòu)
圖4-1 阜寧阿特斯應(yīng)用交互架構(gòu)圖
在現(xiàn)有ERP、MES、WMS、EMS、OA等信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了MDC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、LiMS實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、廠區(qū)AI安防監(jiān)控系統(tǒng)、工藝及質(zhì)量智能管控系統(tǒng)、AGV調(diào)度系統(tǒng)等。后期規(guī)劃有BI商業(yè)智能分析系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
圖4-2 阜寧阿特斯網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
本項(xiàng)目采用中國電信5G定制網(wǎng)比鄰模式組網(wǎng)，新建入駐式獨(dú)享UPF，企業(yè)內(nèi)網(wǎng)出口路由器通過專線與UPF互聯(lián)。企業(yè)與UPF之間引入安全設(shè)備用于隔離網(wǎng)絡(luò)。終端安裝5G模組，通過5G專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與控制臺通信。
2.具體應(yīng)用場景和應(yīng)用模式
數(shù)據(jù)采集與AI分析
實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化，實(shí)時采集、監(jiān)控關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)備參數(shù)、工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)，將技術(shù)、知識、經(jīng)驗(yàn)和方法以數(shù)字化模型的形式沉淀到平臺，形成不斷迭代的知識庫，結(jié)合AI技術(shù)，提供工藝優(yōu)化、計(jì)劃調(diào)度、設(shè)備管理、質(zhì)量檢測等多樣化服務(wù)。
4.1.2 實(shí)驗(yàn)室管理平臺
打通研發(fā)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)，LiMS平臺將產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工藝參數(shù)處理之后，經(jīng)MES系統(tǒng)傳輸至MDC系統(tǒng)，通過5G專網(wǎng)分發(fā)至各道工序的生產(chǎn)設(shè)備。
5G云化AGV
運(yùn)用5G云化AGV，在多并發(fā)、協(xié)同場景中，實(shí)現(xiàn)群車密集作業(yè)，滿足企業(yè)物流自主導(dǎo)航、智能控制、多業(yè)務(wù)協(xié)同三個需求，園區(qū)內(nèi)多源數(shù)據(jù)在邊緣云端融合分析，帶來效率提升。
AI視頻監(jiān)控
運(yùn)用5G+AI的智能視頻分析，實(shí)現(xiàn)區(qū)域分級管控、員工行為分析、險(xiǎn)情智能識別、危化品操作規(guī)范監(jiān)督等功能。
網(wǎng)絡(luò)安全
在網(wǎng)絡(luò)安全方面，采用接入安全控制、數(shù)據(jù)不出園區(qū)、人網(wǎng)與物網(wǎng)分離、網(wǎng)絡(luò)隔離及安全審計(jì)等手段增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全。
三、下一步實(shí)施計(jì)劃
在制造業(yè)水平不斷提高的過程中，企業(yè)特別是制造型行業(yè)對于智能制造能力的需求在不斷加強(qiáng)。在光伏新能源制造領(lǐng)域，企業(yè)能否在行業(yè)中取得優(yōu)勢地位，與其自身的制造能力有著密不可分的關(guān)系。
本方案涵蓋企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)四大領(lǐng)域，能夠幫助電池片企業(yè)更好的適應(yīng)市場競爭環(huán)境，降低運(yùn)營成本、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品不良品率，創(chuàng)建集數(shù)據(jù)采集、處理、加工、分析、發(fā)布、應(yīng)用、反饋于一體的管理新模式。
四、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果
1. 項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)
阿特斯5G+光伏智能制造的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)光伏電池生產(chǎn)的集約化和管理的精細(xì)化，最大限度的降低生產(chǎn)成本、提高電池片產(chǎn)能和轉(zhuǎn)換效率。本項(xiàng)目為行業(yè)提供高效電池5G+智能制造示范標(biāo)桿解決方案，具有規(guī)模復(fù)制效應(yīng)，輻射帶動整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈智能制造進(jìn)程，推動光伏產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，助力光伏平價上網(wǎng)，支持“中國制造2025”戰(zhàn)略落地。
阜寧阿特斯“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合應(yīng)用項(xiàng)目的順利實(shí)施可帶來如下良好的社會效益：
第一，節(jié)省不可再生資源，平衡能源的單一供給情況。阿特斯生產(chǎn)的電池片用于光伏發(fā)電可有效減少常規(guī)能源尤其是煤炭資源的消耗，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，平衡能源的單一供給。
第二，光伏發(fā)電可以很大程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，減少溫室氣體排放，減少溫室效應(yīng)，保護(hù)環(huán)境，助力我國2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的目標(biāo)和2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的愿景。
第三，光伏產(chǎn)業(yè)橫跨第二和第三產(chǎn)業(yè)，涉及新材料、制造、電力和自控等多個領(lǐng)域，可以創(chuàng)造非常可觀的就業(yè)需求。同時，光伏行業(yè)對高科技和技術(shù)工藝的需求也為進(jìn)一步提升就業(yè)人員的技術(shù)素質(zhì)提出了要求，可以促進(jìn)就業(yè)人才的部門間流動以及就業(yè)人員素質(zhì)的提升。
第四，通過5G技術(shù)創(chuàng)新來打造綠色、智能、柔性化的工廠，改善員工工作環(huán)境，減小員工工作強(qiáng)度，提升員工幸福感。
2. 實(shí)施效果
本項(xiàng)目以保證數(shù)據(jù)安全為主旨構(gòu)建5G+MEC網(wǎng)絡(luò)，通過5G數(shù)采終端完成設(shè)備參數(shù)采集，運(yùn)用AI技術(shù)進(jìn)行分析處理，優(yōu)化改善工藝參數(shù)，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、MES、MDC、WMS、ERP系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的互操作性，同時部署5G云化AGV應(yīng)用，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)OEE提升1%、WIP周期縮短50%、效率提升0.09%、良率提成0.5%、年產(chǎn)能提升24MW。