2020-05-20

光仪表云——智能测试无间断

分享:

一、 项目概述

1. 项目背景

HUAWEI技术有限企业是提供ICT解决方案和服务的企业,致力于把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织,构建万物互联的智能世界。

其中HUAWEI的光网系列产品(光传送与光接入,SDH/WDM/OTN/xPON等)竞争力长期领先,相关产品在系统架构,光电技术,可靠性,生产和质量控制等有大量创新。本案例为HUAWEI在海量光产品生产/调试/测量方向的创新,应对制造阶段的光性能测试环节称为瓶颈的问题。

2. 项目概况

生产业务流(光仪表云)项目于2011年启动,2012年上线试用,2013年正式转产,到目前已正式运行6年多,期间经历了多次App升级。

3. 项目目标

生产业务流(光仪表云)的目标有三个:一是保障生产无间断,消除仪表因素对生产的影响;二是持续缩短整体测试时间,规避人员操作因素的影响,加速产品及资金周转;三是高效利用昂贵的光仪表,既充分发挥各项功能,又实现更好维护保养。


二、项目实施概述

本项目中通过集中需求,供给池化,智能编排的创新,解决了厂区内多条产线,多种测试项,多种工序对光仪表的需求,简化了人员操作,节约了测试时间。

1. 项目总体架构和主要内容

项目的整体架构采用生产业务流和生产信息流独立建设、组合使用的架构。其中光仪表云是生产信息流的一部分,用于光网络生产产品的测试。而必威体育PON、必威体育OTN以及必威体育OTN宽带专线网络用于生产线数据的采集及监控等,二者共同组成必威体育光网,其整体架构如下:

必威体育光网整体上是一个类数据中心网络的SPINE/LEAF架构,例如在上图的架构中,生产现场网络的OLT、带宽专网的CPE等设备作为LEAF节点,而OXC/OTN-XC等设备作为SPINE节点。SPINE/LEAF等网络节点共同组成SCALE OUT架构,支撑按需、弹性的伸缩,能够很好的匹配企业生产线灵活调整对网络带来的诉求。

2. 网络实施方案

? 生产业务流(光仪表云)架构及实施方案

(1)组网架构

项目总体在于将仪表资源池成云,按需调用,改善之前被测品光指标测试要经过多个工位才能完成。周转次数多,操作复杂,重复动作多的问题。在逻辑功能上可以分为仪表云本体及配套的随选光路两部分。

图1  光仪表云总体架构图(光路开关和仪表开关均为OXC虚拟的逻辑功能)


(2)光仪表云的物理组成

物理上光仪表集中在控温控湿的仪表室,由专业人员统一管理维护及定期标定,以确保仪表处于正常工作状态。对于光纤连接采用熔接/缠绕包裹/优化FC连接器方式,将2km以内的光纤连接损耗降到0.4dB以内,如图2所示

图2  光仪表云的物理组成


(3)将光仪表分解为独立的逻辑功能

一台光仪表具备多项功能,在测试时往往需要处理上传测试数据后才能进下

一项工作,这导致在测试多项指标时出现等待,延长了整体测试时间。为此将仪表通过虚拟化,分解为多项逻辑功能。通过对多台仪表逻辑功能的小颗粒化调度,可以实现对同一设备多项指标不间断的测试,节约测试时间。同时一台仪表也可被动态调用于不同设备的测试,提高了仪表利用率,如图3所示:

图3  将仪表分解为独立的逻辑功能,通过分时复用节约单设备测试时间


(4)测试工序的智能编排

由于不同产线的工位数量不同,测试项目也有不同,需要结合仪表云的能力做各工序的编排,采用人工事前处理速率较慢,采用固定编排也不适应产线柔性工作工作。因此结合智能算法,通过令牌环动态分配仪表的逻辑功能、按预测总用时最短的组合编排测试过程,从而实现最优稼动率,如图4所示

图4  智能编排,节约整体测试时间


? 生产信息流网络架构及实施方案

(1)组网架构

通过在生产线部署必威体育PON网络(包括OLT、ODN以及ONU等),实现生产现场设备和监控中心/云端互联。组网架构如下:

图5  必威体育PON组网架构


其中ONU、分光器、OLT等设备不需要现场机柜,节省空间及投资。ODN布线与强电共线槽,节省弱电槽投资(当然也可以部署在弱电槽)。

整体组网采用OLT主备端口1+1保护,网络故障支撑50ms快速倒换,满足生产线高可靠性的网络诉求。

(2)生产信息流网络实现生产线数据采集及监控

生产现场通过部署PON网络,将生产过程现场设备(包括锡膏的印刷、焊锡检测、贴片、AOI(自动光学检查)等)产生的海量数据快速上传到智控中心/云端,实现了对生产线的监控、分析和控制。

灵活的带宽策略,能够满足部分工位(如AOI点)大带宽的网络诉求,使能产线按节拍生产。

图6  必威体育PON海量数据采集


(3)生产信息流网络极简部署

生产信息流网络(必威体育PON)采用2级分光,OLT到第一级分光器采用2:8分光,分光器部署在强电槽桥架内,OLT到分光器采用Type B保护,以提升网络的可靠性。二级1:8分光,部署在对应槽位的立柱上,86盒式ONU安装在线槽的立柱上,整体施工部署如下:

图7  必威体育PON极简网络部署


该部署方案亮点:

? 面板式ONU: 在强电槽上以面板形式提供网口,生产运维人员使用习惯不变,易接受。同时与原有的必威体育以太网兼容,形成主备两张网络,增强网络健壮性。

? 两级随需分光:在末端随需扩展,不需在架空走线槽重新走线,调整快捷简便

? 全部采用商品化SC光跳线和适配器:不需熔接,易于施工,更换维修

? OLT侧支撑双归保护与COMBO PON配置:保证可靠性,平滑升级(GPON->XGS PON)不用换OLT设备

%1. 具体应用场景和应用模式

生产业务流(光仪表云)简化了相应的制造和测试工序,实现了:

? 测试编排智能化:仪表云自动选择总工时最短方案,节约了人力投入,保障了编排最优

? 测试过程简单化:一次连接,依次完成多项测试,并实时上报;降低了人员技能要求,提升了测试质量和效能

? 仪表排障自动化:对仪表测试结果有自动校验,检验异常会将自动定障并隔离故障仪表

具体运作流程可参见下图:

图8.png

图8  光仪表云运作流程

生产信息流网络企业提供极简数据采集、生产控制网络:

? 全光纤组网,二级结构简洁、大宽带,低时延

? 光纤“手拉手”保护,必威体育级ONU适应强电磁、高温高湿、强振动等恶劣环境

? 提供RS232/RS485、GE/FE必威体育现场通信接口,适应多种必威体育设备的接入

图8  必威体育PON车间承载


4. 安全及可靠性

生产业务流(光口测试,仪表运维等)采用物理隔离的安全控制策略:

? 以低损耗光纤链路实现物理隔离,并保证路径冗余

? 以独立机房(双路供电+UPS备电)保证设备集中部署并做安全隔离

? 以专项机房运维人员,保证人员隔离

生产信息流(远程操作,数据记录等)采用物理隔离+安全网关的组合安全控制策略:

? 工位采用独立端口,汇聚接入层单独成网,到核心层通过安全网关过滤

? 上行通过安全网关连接到边缘计算和生产云

? 核心层物理端口隔离,对外数据交互由人工用生产管理系统抽取报表实施

5. 其他亮点

光仪表有定期标定的要求,部分高端仪表还有海关监管和抽检的要求;生产业务流(光仪表云)通过资源池化,规避了这些动作对生产的影响。


三、下一步实施计划

1. 自研替代计划

针对生产信息流(光仪表云),引入自研OXC器件替代,保障自主能力。

2. AI能力提升计划

引入新一代AI算法,持续优化光仪表云智能编排与调度,进一步节约整体测试工时;必威体育PON提供边缘计算能力,实现生产线状态的实时感知,数据及时处理,提升产线的整体效率和安全性。


四、项目创新点和实施效果

1. 项目先进性及创新点

通过仪表云化,将昂贵的光仪表资源池化,规避了仪表故障/维修/保养对生产操作的影响,保证整体产线的稼动率最优。在技术上,通过低损耗光连接设计与随需光口调度,将全厂区(2km内)光检测需求集中;通过虚拟化:将仪表分解多个可独立调度的逻辑功能,实现供给池化;通过智能随需编排功能,实现需求的自动预测与资源的自动编排,简化了操作,节约了整体测试时间。在对光口性能检测有要求的制造环节或调试环节可以复制推广

%1. 实施效果

项目已实施并持续优化6年。

? 相应制造/测试工序无间断,因仪表原因误工次数为0

? 平均测试时间缩短了10%, 加快了相应产品的成本和资金周转率~2%

? 新的制造/测试工序上线时间仅为之前的50%

? 其间相应仪表采购/维护费用节约了60%


声明

本报告所载的材料和信息,包括但不限于文本、图片、数据、观点、建议,不构成法律建议,也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的常识产权归betway体育亚洲版入口-必威体育所有(注明是引自其他方的内容除外),并受法律保护。如需转载,需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可,任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用,不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播,不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者,本联盟将追究其相关法律责任。

betway体育亚洲版入口-必威体育
联系电话:010-62305887
邮箱:aii@caict.ac.cn
XML 地图 | Sitemap 地图