工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在智能工廠轉(zhuǎn)型的應(yīng)用

1、GETECH 格創(chuàng)東智工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)字化、智能化工廠轉(zhuǎn)型實(shí)踐中的應(yīng)用一、項(xiàng)目概況項(xiàng)目背景TCL 集團(tuán)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中積累了海量高質(zhì)量數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)算法模型。為深度挖掘數(shù)據(jù)背后的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)下屬企業(yè)技術(shù)原理和經(jīng)驗(yàn)的復(fù)用，助力傳統(tǒng)制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，由格創(chuàng)東智（深圳）科技有限公司打造的 GETECH 平臺(tái)在服務(wù)集團(tuán)外企業(yè)的同時(shí)，支撐 TCL 集團(tuán)內(nèi)制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置，已成為諸如預(yù)測(cè)性維護(hù)、虛擬量測(cè)、生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控、全流程大數(shù)據(jù)分析等核心業(yè)務(wù)應(yīng)用的支撐性平臺(tái)。項(xiàng)目簡(jiǎn)介GETECH 平臺(tái)率先在深圳市華星光電技術(shù)有限公司投入使用。平臺(tái)構(gòu)建在一個(gè)連接機(jī)器、物料、人、信息和數(shù)據(jù)系統(tǒng)的基

2、礎(chǔ)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之上，通過對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)機(jī)臺(tái)以及設(shè)備的進(jìn)一步智能化改造，實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的全面感知、動(dòng)態(tài)傳輸、實(shí)時(shí)分析、閉環(huán)控制、動(dòng)態(tài)重構(gòu)，為建立其上的工業(yè)智能應(yīng)用提供使能支撐。圖 1 所示為已開發(fā)的基于 GETECH 平臺(tái)的應(yīng)用，支持企業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)決策與智能控制，提高制造資源配置效率，大幅度提高生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)能耗和環(huán)境影響。圖 1 已開發(fā)的基于 GETECH 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用項(xiàng)目目標(biāo)GETECH 平臺(tái)以及其上的核心應(yīng)用解決方案，會(huì)經(jīng)歷 TCL 集團(tuán)下屬企業(yè)復(fù)雜制造環(huán)境檢驗(yàn)，同時(shí)也服務(wù)于產(chǎn)業(yè)上下游中小規(guī)模制造企業(yè)。沿著這一路徑，GETECH平臺(tái)將成為一個(gè)成熟的、先進(jìn)的、可

3、以為行業(yè)客戶提供個(gè)性化優(yōu)質(zhì)服務(wù)的、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專利的行業(yè)性核心工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。目前，依托 GETECH 平臺(tái)，在華星光電試點(diǎn)施行的智能應(yīng)用項(xiàng)目在投入產(chǎn)出能力上表現(xiàn)優(yōu)異。平臺(tái)的基礎(chǔ)技術(shù)能力、資源管理能力、應(yīng)用服務(wù)能力已得到初步驗(yàn)證和認(rèn)可，后續(xù)格創(chuàng)將一如既往地延續(xù)初心，將此項(xiàng)試點(diǎn)項(xiàng)目打造成為國(guó)家級(jí)標(biāo)桿的示范項(xiàng)目。二、項(xiàng)目實(shí)施概況平臺(tái)總體架構(gòu)GETECH 平臺(tái)的總體架構(gòu)共分為 7 層，分別是資源層，控制層，采集層，網(wǎng)絡(luò)層，平臺(tái)層，應(yīng)用層和協(xié)同層， 涵蓋了智能工廠從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)備一直到企業(yè)內(nèi)外部協(xié)同的全要素。GETECH 平臺(tái)整體架構(gòu)如圖 2 所示。數(shù)據(jù)互聯(lián)架構(gòu)圖 2GETECH 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

4、整體架構(gòu)GETECH 平臺(tái)的數(shù)據(jù)互聯(lián)架構(gòu)，如圖 3 所示。按照應(yīng)用場(chǎng)景分為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)外部三個(gè)部分。數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)橫向匯聚，縱向打通，從面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)優(yōu)化、面向企業(yè)生產(chǎn)營(yíng)運(yùn)的管理決策優(yōu)化、面向產(chǎn)品全生命周期管理、面向用戶及協(xié)作企業(yè)協(xié)同，“四個(gè)面向”服務(wù)于業(yè)務(wù)應(yīng)用。圖 3 GETECH 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)據(jù)互聯(lián)架構(gòu)具體應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用模式IoT 云平臺(tái)與邊緣計(jì)算在華星光電及其他 TCL 集團(tuán)下屬制造業(yè)，面臨的突出問題是數(shù)據(jù)采集。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要對(duì)接的設(shè)備、協(xié)議、數(shù)據(jù)接口多樣，并且大部分機(jī)臺(tái)、設(shè)備的協(xié)議是非公開協(xié)議或非標(biāo)準(zhǔn)改裝協(xié)議。為提升裝備智能化水平，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、智能優(yōu)化等

5、核心業(yè)務(wù)需求，格創(chuàng)東智開發(fā)了多協(xié)議、多功能、內(nèi)置工業(yè)安全的邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)。利用邊緣計(jì)算技術(shù),在數(shù)據(jù)的第一入口，對(duì)數(shù)據(jù)全生命周期進(jìn)行管理與價(jià)值創(chuàng)造，將數(shù)據(jù)處理前置到邊緣處完成,降低 IoT 平臺(tái)的處理壓力。當(dāng)前 IoT 平臺(tái)設(shè)備接入情況（已完成實(shí)施部分）詳見圖 4。格創(chuàng)東智的 IoT 平臺(tái)，通過連接各類物聯(lián)網(wǎng)傳感器和智能網(wǎng)關(guān)，提供數(shù)據(jù)查詢、趨勢(shì)確認(rèn)、信息呈現(xiàn)等智能制造資訊服務(wù)，并實(shí)時(shí)了監(jiān)控工廠每個(gè)關(guān)鍵場(chǎng)景sensor 的工作狀態(tài)、IoT 數(shù)據(jù)監(jiān)控及報(bào)警，提供預(yù)估值參考如：設(shè)備故障壽命等，并能提供機(jī)器學(xué)習(xí)、報(bào)表分析等功能。圖 5 介紹了 IoT 平臺(tái)的基本情況。圖 4IoT 平臺(tái)設(shè)備接入情況（已

6、實(shí)施）圖 5IoT 平臺(tái)介紹設(shè)備管理優(yōu)化和設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)TCL 集團(tuán)下屬制造業(yè)工廠擁有大量行業(yè)專用設(shè)備以及高價(jià)值生產(chǎn)機(jī)臺(tái)，需要原廠商提供日常運(yùn)維服務(wù)。質(zhì)保過期后，任何企業(yè)個(gè)性化服務(wù)收費(fèi)高昂。因此， 通過預(yù)測(cè)性維護(hù)項(xiàng)目，全面收集設(shè)備和機(jī)臺(tái)數(shù)據(jù)，并通過機(jī)臺(tái)故障數(shù)據(jù)分析、多因子全程大數(shù)據(jù)分析等數(shù)據(jù)智能手段，有效降低設(shè)備故障次數(shù)，提高設(shè)備運(yùn)維效率，改善設(shè)備狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備全生命周期健康管理的同時(shí)，也極大的降低了企業(yè)的設(shè)備運(yùn)維成本。圖 6 演示了一個(gè)設(shè)備馬達(dá)預(yù)測(cè)性維護(hù)案例，通過網(wǎng)關(guān)，IoT平臺(tái)收集馬達(dá)的電壓電流、扭矩等數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)分析模型，進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。該案例已通過預(yù)測(cè)性維護(hù)減少了 50%的單次維修

7、時(shí)間。圖 6 設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)案例生產(chǎn)執(zhí)行優(yōu)化缺陷自動(dòng)分類項(xiàng)目面板行業(yè)是資本密集型、技術(shù)密集型行業(yè)，生產(chǎn)產(chǎn)區(qū)規(guī)模宏大，工業(yè)流程繁多復(fù)雜。為保證工廠生產(chǎn)良率和產(chǎn)品品質(zhì)，深圳市華星光電技術(shù)有限公司的每個(gè)工廠分布著 20 多個(gè)面板缺陷檢測(cè)站點(diǎn)，每個(gè)站點(diǎn)每天判定的圖片量超過 2 萬張。傳統(tǒng)的檢測(cè)方式依賴人眼判定，面臨高人力投入、off line 判別速度慢、人員流失易危及生產(chǎn)等問題。隨著智能制造技術(shù)的日趨成熟，基于人工智能的視覺識(shí)別技術(shù)，依托 GETECH 平臺(tái)對(duì)實(shí)時(shí)、全樣本數(shù)據(jù)的支撐，上線了自動(dòng)缺陷設(shè)別系統(tǒng)（Automatic Defect Classification,簡(jiǎn)稱 ADC），詳見圖 7。圖

8、 7 格創(chuàng)東智工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用AI 智能判 code圖 8 缺陷自動(dòng)分類項(xiàng)目業(yè)務(wù)流程在華星光電上線的站點(diǎn)已能實(shí)現(xiàn)無間斷、高精準(zhǔn)的自動(dòng)缺陷分類，缺陷自動(dòng)分類項(xiàng)目業(yè)務(wù)流程詳見圖 8。目前，上線站點(diǎn)的人力成本已經(jīng)削減了 60%，異常攔截提早 1hr2hr。同時(shí)，隨著機(jī)臺(tái)參數(shù)和生產(chǎn)環(huán)境變化，站點(diǎn)模型的準(zhǔn)確率、覆蓋度有可能下滑，GETECH 平臺(tái)提供了 AI 自學(xué)習(xí)環(huán)境，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整模型的參數(shù)、結(jié)構(gòu)，改善缺陷識(shí)別分類的精度。大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的品質(zhì)異常大數(shù)據(jù)預(yù)警及分析系統(tǒng)深圳市華星光電技術(shù)有限公司已能實(shí)現(xiàn)面板滿產(chǎn)滿銷，生產(chǎn)產(chǎn)能和產(chǎn)品品質(zhì)將直接影響公司的營(yíng)業(yè)收入。當(dāng)面板品質(zhì)故障發(fā)生時(shí)，能迅速報(bào)警并定位故障機(jī)臺(tái)，及時(shí)

9、搶修，挽救產(chǎn)能是實(shí)際而迫切的業(yè)務(wù)需求。格創(chuàng)東智打造的 Getech 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的子平臺(tái)大數(shù)據(jù)預(yù)警分析系統(tǒng)，圖 9、圖 10 分別展示了該系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)及業(yè)務(wù)架構(gòu)。將機(jī)臺(tái)設(shè)備上報(bào)的數(shù)據(jù)，依靠海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力， 分布式計(jì)算能力，機(jī)器學(xué)習(xí)能力，協(xié)助華星內(nèi)部分析人員，快速定位問題設(shè)備， 問題參數(shù)，提高問題分析效率。目前，本系統(tǒng)能在 20 分鐘內(nèi)，從 5000+設(shè)備， 103 萬+，243 T 海量歷史參數(shù)中，挖掘出影響產(chǎn)品品質(zhì)的設(shè)備及其設(shè)備參數(shù)。圖 9 品質(zhì)異常因子大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)架構(gòu)圖 10 品質(zhì)異常因子大數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)架構(gòu)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的虛擬量測(cè)平臺(tái)液晶面板在生產(chǎn)過程中，為保證產(chǎn)品品質(zhì)，常需要對(duì)在

10、制品的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。部分檢測(cè)任務(wù)（如膜厚）無法在生產(chǎn)線上實(shí)時(shí)完成，只能采用抽檢方式離線測(cè)量，導(dǎo)致不良品發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，易造成批量式的返修或報(bào)廢，產(chǎn)生高額的資源浪費(fèi)。圖 11 虛擬量測(cè)應(yīng)用架構(gòu)虛擬量測(cè)平臺(tái)正是解決這一問題的利器，其應(yīng)用架構(gòu)詳見圖 11。簡(jiǎn)而言之， 虛擬測(cè)量通過采集設(shè)備制程數(shù)據(jù)，基于經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)模型原理，利用人工智能算法對(duì)大量的制程數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過不斷的修正和優(yōu)化，取得在制品關(guān)鍵指標(biāo)與制程數(shù)據(jù)之間的關(guān)系預(yù)測(cè)模型，便可對(duì)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以數(shù)字化方式實(shí)現(xiàn)“量測(cè)”。該子平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程如圖 12 所示。結(jié)合現(xiàn)有的抽檢系統(tǒng)，降低抽檢率，降低抽檢機(jī)臺(tái)負(fù)荷, 提升周轉(zhuǎn)率。安全及可靠性圖 12虛擬量測(cè)

11、平臺(tái)業(yè)務(wù)流程GETECH 平臺(tái)從網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全、終端安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全等等不同領(lǐng)域打造全方位的安全理論體系和技術(shù)防御平臺(tái)。平臺(tái)擁有預(yù)警毫秒級(jí)的實(shí)時(shí)感知，三網(wǎng)嚴(yán)格隔離的全路徑縱深防御和預(yù)警及實(shí)時(shí)響應(yīng)體系，準(zhǔn)確定位攻擊源及攻擊目標(biāo)并及時(shí)阻斷。同時(shí)，平臺(tái)兼具創(chuàng)新技術(shù)，引入大數(shù)據(jù)和人工智能在安全場(chǎng)景的應(yīng)用，對(duì)生 PAGE 12 | 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集產(chǎn)設(shè)備使用組合網(wǎng)絡(luò)層的病毒防護(hù)、設(shè)備子網(wǎng)隔離、白名單防護(hù)、威脅預(yù)警定位等，建立了一體化、可視化安全管理。如圖 13 所示，平臺(tái)從網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、檢測(cè)預(yù)警、應(yīng)急處置、檢測(cè)評(píng)估四個(gè)維度構(gòu)建了全鏈條安全體系，為工廠及用戶提供安全、可靠、高效能的服務(wù)

12、。圖 13GETECH 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)安全體系其他亮點(diǎn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)體系全覆蓋，提供工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，邊緣側(cè)實(shí)時(shí)分析， 平臺(tái)層智能應(yīng)用賦能全流程的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。繼承 TCL 集團(tuán)在智能制造領(lǐng)域的知識(shí)、技術(shù)和專利，輸出包含豐富業(yè)務(wù)場(chǎng)景的工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案，實(shí)現(xiàn)成功經(jīng)驗(yàn)的復(fù)制和推廣格創(chuàng)東智定位于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，但投入大量資金，自主研發(fā)了相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品，布局“產(chǎn)品+服務(wù)”的全套式解決方案。三、下一步實(shí)施計(jì)劃通過華星光電等多個(gè)實(shí)際工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的應(yīng)用和實(shí)施，目前 GETECH 平臺(tái)的實(shí)用性和可靠性已經(jīng)得到了驗(yàn)證。格創(chuàng)東智下一步將重點(diǎn)推廣優(yōu)秀案例的成功經(jīng)驗(yàn)，如圖 14 所示。具體分以下兩步完成：

13、以華星工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為遠(yuǎn)點(diǎn)，輻射 TCL 集團(tuán)內(nèi)部各產(chǎn)業(yè)集群，打造通用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。以面板制造業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為基礎(chǔ)，分行業(yè)進(jìn)行業(yè)務(wù)建模，衍生出一系列行業(yè)通用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 APP。圖 14GETECH 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)服務(wù)規(guī)劃四、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)GETECH 格創(chuàng)東智工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)主要集中在以下三點(diǎn):先進(jìn)而開放的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)總體架構(gòu)是一個(gè)高內(nèi)聚低耦合的開放式架構(gòu)，各個(gè)層面都可以予以獨(dú)立具象，支持各種工業(yè)微服務(wù)和工業(yè) App，形成了一個(gè)高度開放的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和生態(tài)環(huán)境。高質(zhì)量數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的泛在數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)智能TCL 非常注重企業(yè)海量高質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和利用。GETECH 平臺(tái)將數(shù)據(jù)服務(wù)作為單獨(dú)的服務(wù)模塊來單獨(dú)部署，這種方式將數(shù)據(jù)從單一業(yè)務(wù)關(guān)系中剝離， 利用各類算法與模型的長(zhǎng)期積累，發(fā)現(xiàn)更多的數(shù)據(jù)關(guān)系。實(shí)際而迫切的生產(chǎn)業(yè)務(wù)需求和應(yīng)用場(chǎng)景GETECH 平臺(tái)是 TCL 長(zhǎng)期一線智能制造生產(chǎn)需求造就的企業(yè)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)。平臺(tái)以應(yīng)用場(chǎng)景為導(dǎo)向，支撐實(shí)際生產(chǎn)中一線項(xiàng)目。項(xiàng)目的實(shí)施不是為了解決單一設(shè)備或系統(tǒng)的問題，而是為了解決具體生產(chǎn)場(chǎng)景下的需求。這種全局視角，不僅是 TCL 的迫切需求，也是行業(yè)的迫切需求。實(shí)施效果GETECH 格創(chuàng)東智工業(yè)互