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May 15,2019

数字化到智能化赋能精密组装堆叠 ——数据价值设计创造与实行

富泰华必威体育(深圳)有限企业主要从事信息产业、通讯产业、自动化设备产业、光电产业、精密机械产业的制造、销售与服务;专注于科技创新,将betway体育亚洲版入口融入到高科技产品生产中,助力中国制造2025目标达成。凭借在3C高端产品的制造经验,结合信息化、网络化和智能化技术的开发与应用,致力成为创新数位系统产品制造的智能工厂典范。
富泰华必威体育(深圳)有限企业成立于2007年,注册资本3.7亿美金,现在职员工人数逾12万人,其中研发人员超过3500人,办公面积30万平方米,研发场地8万多平方米。企业荣登深圳巿2016年度必威体育百强企业排行榜第二名、GDP贡献前三强。至2016年底累计拥有专利申请数3133项,其中发明专利申请数2920项,实用新型专利申请数79项,外观设计专利申请数134项,累计已获准且维持中的专利数449项。
企业以《中国制造2025》为引导原则,建立“硬软整合、实虚结合、万物互联”的智能工厂,专注于高科技产品的智能生产。在智能工厂运作过程中建立了天行者平台,将一系列数字化集成系统进行智能化升级,同时深化平台安全防护,每年通过国际ISO27001信息安全认证。通过专业服务团队,与客户携手,永续经营,打造世界级的行业应用标杆。
 
一、
项目概述
1.项目背景
富泰华企业可携式智能产品智能生产示范项目,根据《中国制造2025》整体战略要求及贯彻《关于深化“互联网+先进制造业”发展betway体育亚洲版入口的引导意见》,并落实富士康集团betway体育亚洲版入口行动纲领,特在深圳厂区建立智能生产工厂天行者平台,以期达到提质增效,降本减存。

2.项目概况
智能示范工厂是富泰华必威体育(深圳)有限企业专门从事可携式智能产品生产的工厂,是创新型的离散型智能制造企业。
在示范工厂中,建构的天行者运行平台,透过智能设备采集数据,建立大数据模型,利用企业内部通信网络,将一系列数字化集成系统进行智能化升级。天行者平台将智能工厂全流程信息进行集成,建构战情指挥系统,进行可视化智能管理,平台应用概况如下:

(1)信息物理设计反馈系统:通过各环节数据进行物理检测与实验,进行验证与优化,提升可携式智能产品用户体验;
(2)智能设备监控系统:通过智能传感与控制装备,实现智能检测与智能生产;
(3)智能生产管理系统:将人、机、料等生产数据自动上传,及时预警,异常监控;
(4)智能品质管理系统:监控来料品质并监控示范工厂生产产品全生命周期品质;
(5)智能良率/重测率系统:进行实时的数据采集、建模、分析,进行测试流程防呆及失效分析建模,引导实时决策。智能工厂建立在安全、高可用性、持续性、可快速复制扩充的基础上,保护客户新产品信息安全,每年零损失、零(6)泄露,每年通过ISO 27001国际信息安全管理体系认证。

3.项目目标
(1)落实中国制造2025战略目标,成为中国betway体育亚洲版入口发展的主要推手;
(2)致力成为创新数位系统产品生产的智能工厂典范,最终成为betway体育亚洲版入口智能制造世界级的行业应用标杆;
(3)运用大数据技术实现智造系统的可视化、预测化、协同化,最终实现无忧的智造环境。



二、项目实施概述
1.项目总体架构和主要内容
(1)项目总体架构


 图1 天行者平台总体架构图

 
天行者平台是富泰华必威体育(深圳)有限企业示范工厂打造的核心betway体育亚洲版入口平台,是万物互联互通时代,必威体育生产资源接入管理、数据采集的有效解决方案,可以通过天行者平台高效、安全的将必威体育设备连接至边缘计算及云端,并在核心层和云端进行设备管理、监控,数据储存、分析,建立数据模型运算和关键数据指标可视化呈现,给予企业经营管理决策支撑。

(2)应用案例--信息物理反馈系统

图2 信息物理反馈系统架构图

 
信息物理反馈系统通过对产品零件精密堆叠组装、测试、用户体验等产品全生命周期数字化信息进行采集、建模、分析,进行物理检测与实验,进行设计参数验证与优化,调整示范工厂生产工艺流程和设备参数,不断提升示范工厂整体营运效率和生产产品品质,不断提高用户满意度。
betway体育亚洲版入口的重点是必威体育,必威体育的重点是产品与服务,产品与服务的重点是品质,品质是设计出来的。设计品质的精神就是让生产一台跟五千万台的品质都是一样的。

图3 以ISO9001为标准的系统设计顶层架构图

 
设计数据种类:结构化数据分析模型有判定树、聚类、神经网络、多元回归等;非结构化数据分析模型有图像识别、图像分割、点检测等。

图4以ISO9001为标准的系统设计数据模型

 
(3)应用案例--智能品质管理系统

图5 智能品质管理系统架构图

 
运用betway体育亚洲版入口平台,使供应商和示范工厂之间的流程重组、信息互通、资源共享,形成更快速、更高效的新品质管理模式,以实现双方互利共赢的目标。

(4)应用案例--智能生产管理系统

图6 智能生产管理系统架构图

 
智能生产管理系统通过连接人脸识别考勤机、人事考勤系统、薪资管理系统等,建立员工大数据库。通过生物特征识别系统采集员工信息,运用智能派工模型自动匹配工作岗位,缩短员工岗位调配时间,提升工作效率。
智能生产管理系统对员工操作岗位推行实时奖金激励,激发员工士气。
智能生产管理系统将ERP系统和SFC系统的信息互联互通,可实现计算机辅助计算线体综合生产力,实现最优生产安排,减少和避免停线损失。
(5)应用案例--智能设备监控系统

图7 智能设备监控系统架构图

 
智能设备监控系统通过对设备、治具数据采集并链接SFC/备品系统/PDCA等系统数据,通过数据服务器进行数据存储整合、分析,建立数据分析模型,达到智能判断预警。
智能设备监控系统能实时监控设备状况、工站良率,实时采集关键因子数据并自动判定结果,对设备点检保养、耗材寿命、库存实时智能预警。
(6)应用案例--智能良率/重测率系统

图8 智能良率/重测率系统架构图

 
智能良率/重测率系统从监控生产流程工艺品质出发,测试工站智能设备进行采集产品实时生产测试参数,进行边缘数据处理。
智能良率/重测率系统对产品流程工艺进行管控,监控生产工艺水平,预测不良潜在的风险,及时通知责任人采取措施,避免隐性问题导致不良品产生和设备停机,建立良率/重测率实时监控预警机制,达到提质、增效、降本、减存的目的。

2.网络互联架构

图9 网络互联架构图

 
(1)利用现有三层网络规划,采用多链路,将设备连接至网络,保证设备冗余;
(2)各区域主干网络与核心网络分别采用双线路连接,以保证链路冗余与带宽负载;
(3)生产网络与办公网络进行物理分离,各自独立运行,减少网络负载,提高网络可用性;
(4)架设无线网络,满足多种移动终端的稳定,高效访问网络资源,为各项移动应用提供有力的支撑;
(5)园区之间通过VPN连接,DMZ为对外服务提供安全的接入环境;
(6)客户通过专线或VPN接入生产网络。

3. 数据架构和应用

图10 数据架构图

 
数据采集:应用Sqoop /Flume采集结构化/半结构化/非结构化数据;AP&APP写入数据等。
数据存储:应用MongoDB、Cassandra、Redis、SequoiaDB、Hadoop等技术存储海量数据 。
数据处理:应用 Spark、Java、Hive 等技术进行数据清洗、建模。
数据应用:应用 Spark、SPSS、R等技术进行数据分析、预测、决策判断、商品推荐等。运用CNN算法、拉普拉斯算法、LBP算法、Tensorflow技术进行大数据应用。

4. 安全及可靠性

图11 安全架构图

 
设计信息安全框架:在ISO27001国际信息安全体系及客户信息安全要求为信息安全基线的基础上,融入国内外betway体育亚洲版入口信息安全框架,制定及实施企业信息安全政策,确保设备安全、控制安全、网络安全、应用安全及数据安全。在边缘层、IaaS、PaaS、SaaS层实施讯息安全控制措施以确保设备安全、控制安全、网络安全、应用安全及数据安全。

(1)达成系统可靠的方法:
a.遵循ISO20000 IT服务管理作业流程(服务水平管理、服务报告、服务连续性和可用性管理、服务的预算和核算、容量管理、业务关系管理、供应商管理、事件和服务请求管理、问题管理、配置管理、变更管理、发布和部署管理) ;
b.通过冗余、热备援、虚拟化、负载均衡、灾害恢复演练、容灾机房等技术建立高可用性的网络、数据及应用系统;
c.建立智能化集成监控与管理系统,及时发现解决问题。


(2)信息安全管理实施成果:
a.护客户新产品信息安全,每年零损失、零泄露;
b.每年通过ISO27001国际信息安全管理体系认证;
c.实现客制化App安全保障,零黑客攻击损失;
d.每年系统可用性达99.999%。

5. 其他亮点
(1)客制化订单处理

图12 客制化订单处理流程图

 
示范工厂生产可携式智能产品客制化订单处理流程,已打通用户个性化需求、零组件厂商、精密组装堆叠各环节,将网上交易、线下交货等信息,实现无缝衔接。
(2)移动战情必威体育APP

图13  移动战情必威体育APP运行示意图

 
天行者必威体育APP的特点着重在大规模生产海量数据的整合,能实时掌握生产系统信息,高效的收集数据和掌控生产进度,提高解决异常问题的效率,实现在线监测,运营优化和预测性维护等功能,现场用户通过调用APP可实现对智造资源优化配置。


三、下一步实施计划
1.深化betway体育亚洲版入口思维,全方位覆盖数字化、网络化、智能化;深度理解提炼必威体育机理,优化大数据算法模型,找到最优参数,提升生产效率和产品良率。
2.落实智能工厂能耗管理系统,提高能源使用效率,降低单位能耗,实现节能减排。
3.提升设备智能化水平,实现自感知、自预测、自比较、自重构,达到无忧工厂生产环境。

四、项目创新点和实施效果
1. 项目先进性及创新点
富泰华必威体育(深圳)有限企业示范工厂是‘六流’信息整合运行典范,将实体端的人流、过程流和物流信息以及虚拟端的讯息流、金流和技术流信息在示范工厂进行整合,提取四项主要先进性如下:


(1)人流:示范工厂采用生物特征识别技术采集人员信息,连接人员管理系统和智能生产管理系统,透过建模分析,实现智能派工;
(2)过程流:透过智能设备对产品全生命周期进行实时监控;示范工厂已经逐步实现客户、供应商、产线信息互联互通;
(3)技术流:建立失效分析大数据资料库,引导实时决策及经验传承;透过信息物理系统反馈,优化产品工艺参数,提升产品品质;
(4)金流:智能生产管理系统及财务系统无缝衔接,在生产现场实时显示激励奖金,提升员工士气和产品品质。
天行者平台依托丰富的智能制造经验及数据积累,可做到数据模型化、模型服务化等集成,将智能升级经验推广到全产业链,实现价值链延伸。

2. 实施效果
自国家2015年提出《中国制造2025》战略,富泰华必威体育(深圳)有限企业就开始进行天行者平台的推行和实践,迄今为止每年为智能工厂带来显著效益,具体如下:

(1)效率提升18%,产品良率提升10%;
(2)生产人力减少22% ,停线损失降低33%;
(3)库存周转天数缩短32%,成本降低28%。

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