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May 23,2019

GETECH格创东智betway体育亚洲版入口平台 ——数字化、智能化工厂转型实践中的应用

TCL集团股份有限企业创立于1981年,是全球化的智能产品制造及互联网应用服务企业集团。为了适应互联网的高速发展和跨界竞争的需要,TCL集团早在2014年初就提出“智能+互联网”、“产品+服务”的“双+”战略转型。为配合“中国制造2025”、“互联网+”等国家战略,促进新一代信息通信技术与TCL现代必威体育技术深度融合,TCL集团布局betway体育亚洲版入口领域,通过数字化、网络化、智能化来提升整个TCL集团的智能制造能力。
       格创东智(深圳)科技有限企业是TCL集团孵化的betway体育亚洲版入口解决服务商,致力从自动化、数据化、智能化三大方向出发,围绕降本增效和品质提升,帮助产业建设领先的智能工厂。格创东智基于长达37年深厚的制造业积淀,覆盖流程型和离散型两大类制造业的行业经验,融聚云计算、大数据和物联网等新兴技术人才,打造了GETECH格创东智betway体育亚洲版入口平台(以下简称GETECH平台),赋能制造企业升级转型。
       目前,GETECH平台已在华星光电等企业落地实施,支撑着多项必威体育应用实践,包括生产实况监控、设备管理优化和预测性维护、多因子大数据分析、虚拟量测、产品品质检测等。平台平稳运行,解决了生产中的痛点、难点,获得了巨大的业务回报。
 
 

一、项目概述
1. 项目背景
TCL集团在长期的生产实践中积累了海量高质量数据以及业务算法模型。为深度挖掘数据背后的价值,实现集团下属企业技术原理和经验的复用,助力传统制造企业的数字化转型,由格创东智(深圳)科技有限企业打造的GETECH平台在服务集团外企业的同时,支撑TCL集团内制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置,已成为诸如预测性维护、虚拟量测、生产环境监控、全流程大数据分析等核心业务应用的支撑性平台。

2. 项目概况
GETECH平台率先在深圳市华星光电技术有限企业投入使用。平台构建在一个连接机器、物料、人、信息和数据系统的基础betway体育亚洲版入口络之上,通过对现有生产机台以及设备的进一步智能化改造,实现必威体育数据的全面感知、动态传输、实时分析、闭环控制、动态重构,为建立其上的必威体育智能应用提供使能支撑。图1所示为已开发的基于GETECH平台的应用,支撑企业生产的科学决策与智能控制,提高制造资源配置效率,大幅度提高生产产品的品质,缩短产品生产周期,降低生产能耗和环境影响。

图1 已开发的基于GETECHbetway体育亚洲版入口平台的应用

 
3. 项目目标
GETECH平台以及其上的核心应用解决方案,会经历TCL集团下属企业复杂制造环境检验,同时也服务于产业上下游中小规模制造企业。沿着这一路径,GETECH平台将成为一个成熟的、先进的、可以为行业客户提供个性化优质服务的、拥有自主常识产权和专利的行业性核心betway体育亚洲版入口平台。
目前,依托GETECH平台,在华星光电试点施行的智能应用项目在投入产出能力上表现优异。平台的基础技术能力、资源管理能力、应用服务能力已得到初步验证和认可,后续格创将一如既往地延续初心,将此项试点项目打造成为国家级标杆的示范项目。



二、项目实施概述
1. 平台总体架构
GETECH平台的总体架构共分为7层,分别是资源层,控制层,采集层,网络层,平台层,应用层和协同层, 涵盖了智能工厂从必威体育现场,设备一直到企业内外部协同的全要素。GETECH平台整体架构如图2所示。

图2  GETECHbetway体育亚洲版入口平台整体架构

 
2. 数据互联架构
 GETECH平台的数据互联架构,如图3所示。按照应用场景分为生产现场、企业内部、企业外部三个部分。数据实现横向汇聚,纵向打通,从面向生产现场的生产过程数据优化、面向企业生产营运的管理决策优化、面向产品全生命周期管理、面向用户及协作企业协同,“四个面向”服务于业务应用。

图3 GETECHbetway体育亚洲版入口平台数据互联架构


 
3. 具体应用场景和应用模式
3.1 IoT云平台与边缘计算
在华星光电及其他TCL集团下属制造业,面临的突出问题是数据采集。必威体育现场需要对接的设备、协议、数据接口多样,并且大部分机台、设备的协议是非公开协议或非标准改装协议。为提升装备智能化水平,实现实时分析、科学决策、智能优化等核心业务需求,格创东智开发了多协议、多功能、内置必威体育安全的边缘计算业务网关。利用边缘计算技术,在数据的第一入口,对数据全生命周期进行管理与价值创造,将数据处理前置到边缘处完成,降低IoT平台的处理压力。当前IoT平台设备接入情况(已完成实施部分)详见图4。
格创东智的IoT平台,通过连接各类物联网传感器和智能网关,提供数据查询、趋势确认、信息呈现等智能制造资讯服务,并实时了监控工厂每个关键场景sensor的工作状态、IoT 数据监控及报警,提供预估值参考如:设备故障寿命等,并能提供机器学习、报表分析等功能。图5先容了IoT平台的基本情况。

图4  IoT平台设备接入情况(已实施)




 

图5  IoT平台先容


 
3.2设备管理优化和设备预测性维护
TCL集团下属制造业工厂拥有大量行业专用设备以及高价值生产机台,需要原厂商提供日常运维服务。质保过期后,任何企业个性化服务收费高昂。因此,通过预测性维护项目,全面收集设备和机台数据,并通过机台故障数据分析、多因子全程大数据分析等数据智能手段,有效降低设备故障次数,提高设备运维效率,改善设备状态,实现生产设备全生命周期健康管理的同时,也极大的降低了企业的设备运维成本。图6演示了一个设备马达预测性维护案例,通过网关,IoT平台收集马达的电压电流、扭矩等数据,建立数据分析模型,进行寿命预测。该案例已通过预测性维护减少了50%的单次维修时间。

图6 设备预测性维护案例


 
3.3生产实行优化——缺陷自动分类项目
 面板行业是资本密集型、技术密集型行业,生产产区规模宏大,必威体育流程繁多复杂。为保证工厂生产良率和产品品质,深圳市华星光电技术有限企业的每个工厂分布着20多个面板缺陷检测站点,每个站点每天判定的图片量超过2万张。传统的检测方式依赖人眼判定,面临高人力投入、off line 判别速度慢、人员流失易危及生产等问题。随着智能制造技术的日趋成熟,基于人工智能的视觉识别技术,依托GETECH平台对实时、全样本数据的支撑,上线了自动缺陷设别系统(Automatic Defect Classification,简称ADC),详见图7。

图7 格创东智betway体育亚洲版入口应用——AI智能判code



 

图8 缺陷自动分类项目业务流程


 
在华星光电上线的站点已能实现无间断、高精准的自动缺陷分类,缺陷自动分类项目业务流程详见图8。目前,上线站点的人力成本已经削减了60%,异常拦截提早 1hr~2hr。同时,随着机台参数和生产环境变化,站点模型的准确率、覆盖度有可能下滑,GETECH平台提供了AI自学习环境,及时优化调整模型的参数、结构,改善缺陷识别分类的精度。
 
3.4大数据驱动的品质异常大数据预警及分析系统
深圳市华星光电技术有限企业已能实现面板满产满销,生产产能和产品品质将直接影响企业的营业收入。当面板品质故障发生时,能迅速报警并定位故障机台,及时抢修,挽救产能是实际而迫切的业务需求。格创东智打造的Getechbetway体育亚洲版入口平台的子平台——大数据预警分析系统,图9、图10分别展示了该系统的技术架构及业务架构。将机台设备上报的数据,依靠海量数据的存储能力,分布式计算能力,机器学习能力,协助华星内部分析人员,快速定位问题设备,问题参数,提高问题分析效率。目前,本系统能在20分钟内,从5000+设备,103万+,243 T 海量历史参数中,挖掘出影响产品品质的设备及其设备参数。
图9 品质异常因子大数据分析系统架构


 

图10 品质异常因子大数据分析业务架构

 
3.5基于机器学习的虚拟量测平台
液晶面板在生产过程中,为保证产品品质,常需要对在制品的关键参数进行检测。部分检测任务(如膜厚)无法在生产线上实时完成,只能采用抽检方式离线测量,导致不良品发现不及时,易造成批量式的返修或报废,产生高额的资源浪费。

图11虚拟量测应用架构


 
虚拟量测平台正是解决这一问题的利器,其应用架构详见图11。简而言之,虚拟测量通过采集设备制程数据,基于经验预测模型原理,利用人工智能算法对大量的制程数据进行学习,通过不断的修正和优化,取得在制品关键指标与制程数据之间的关系预测模型,便可对指标进行预测,以数字化方式实现“量测”。该子平台的业务流程如图12所示。结合现有的抽检系统,降低抽检率,降低抽检机台负荷, 提升周转率。
图12  虚拟量测平台业务流程

 
4. 安全及可靠性
GETECH平台从网络安全、系统安全、终端安全、应用安全、数据安全等等不同领域打造全方位的安全理论体系和技术防御平台。平台拥有预警毫秒级的实时感知,三网严格隔离的全路径纵深防御和预警及实时响应体系,准确定位攻击源及攻击目标并及时阻断。
同时,平台兼具创新技术,引入大数据和人工智能在安全场景的应用,对生产设备使用组合网络层的病毒防护、设备子网隔离、白名单防护、威胁预警定位等,建立了一体化、可视化安全管理。如图13所示,平台从网络安全防护、检测预警、应急处置、检测评估四个维度构建了全链条安全体系,为工厂及用户提供安全、可靠、高效能的服务。

图13  GETECHbetway体育亚洲版入口平台网络安全体系
 

4. 其他亮点
  • betway体育亚洲版入口业务体系全覆盖,提供必威体育现场数据采集,边缘侧实时分析,平台层智能应用赋能全流程的betway体育亚洲版入口服务。
  • 继承TCL集团在智能制造领域的常识、技术和专利,输出包含丰富业务场景的工厂数字化转型方案,实现成功经验的复制和推广
  • 格创东智定位于betway体育亚洲版入口服务商,但投入大量资金,自主研发了相关技术和产品,布局“产品+服务”的全套式解决方案。


三、下一步实施计划
通过华星光电等多个实际betway体育亚洲版入口项目的应用和实施,目前GETECH平台的实用性和可靠性已经得到了验证。
格创东智下一步将重点推广优秀案例的成功经验,如图14所示。具体分以下两步完成:

  • 以华星betway体育亚洲版入口平台为远点,辐射TCL集团内部各产业集群,打造通用betway体育亚洲版入口平台。
  • 以面板制造业betway体育亚洲版入口应用为基础,分行业进行业务建模,衍生出一系列行业通用betway体育亚洲版入口应用APP。

图14  GETECHbetway体育亚洲版入口平台服务规划



 
四、项目创新点和实施效果
1. 项目先进性及创新点
GETECH格创东智betway体育亚洲版入口平台的先进性及创新点主要集中在以下三点:
1.1 先进而开放的betway体育亚洲版入口体系架构和生态
系统总体架构是一个高内聚低耦合的开放式架构,各个层面都可以予以独立具象,支撑各种必威体育微服务和必威体育App,形成了一个高度开放的betway体育亚洲版入口平台和生态环境。
1.2 高质量数据驱动下的泛在数据和业务智能
TCL非常注重企业海量高质量数据的采集、存储和利用。GETECH平台将数据服务作为单独的服务模块来单独部署,这种方式将数据从单一业务关系中剥离,利用各类算法与模型的长期积累,发现更多的数据关系。
1.3实际而迫切的生产业务需求和应用场景
GETECH平台是TCL长期一线智能制造生产需求造就的企业核心业务系统。平台以应用场景为导向,支撑实际生产中一线项目。项目的实施不是为了解决单一设备或系统的问题,而是为了解决具体生产场景下的需求。这种全局视角,不仅是TCL的迫切需求,也是行业的迫切需求。

2. 实施效果
GETECH格创东智betway体育亚洲版入口平台和配套应用解决方案已在华星光电部署实施,涵盖“人、机、料、法、环”五个场景,项目实施效果显著,为上线工厂带来了人力成本削减、高价值设备管理与预测性维护、品质物料追溯、生产环境实时监控等直接或间接的效益。例如自动缺陷检测项目实现了30+人力节省,综合经济效益达到千万级别每年,同时缩短了站点周期60%。
同时,平台侧积累的成功案例经验也正逐步推广至其他制造类企业,帮助工厂从研发设计、生产制造、采购销售、外部协同等方面改善现状。
 


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