數字化到智能化賦能精密組裝堆疊 ——數據價值設計創造與執行
富泰華工業（深圳）有限公司主要從事信息產業、通訊產業、自動化設備產業、光電產業、精密機械產業的制造、銷售與服務；專注于科技創新，將工業互聯網融入到高科技產品生產中，助力中國制造2025目標達成。憑借在3C高端產品的制造經驗，結合信息化、網絡化和智能化技術的開發與應用，致力成為創新數位系統產品制造的智能工廠典范。
富泰華工業（深圳）有限公司成立于2007年，注冊資本3.7億美元，現在職員工人數逾12萬人，其中研發人員超過3500人，辦公面積30萬平方米，研發場地8萬多平方米。公司榮登深圳巿2016年度工業百強企業排行榜第二名、GDP貢獻前三強。至2016年底累計擁有專利申請數3133項，其中發明專利申請數2920項，實用新型專利申請數79項，外觀設計專利申請數134項，累計已獲準且維持中的專利數449項。
公司以《中國制造2025》為指導原則，建立“硬軟整合、實虛結合、萬物互聯”的智能工廠，專注于高科技產品的智能生產。在智能工廠運作過程中建立了天行者平臺，將一系列數字化集成系統進行智能化升級，同時深化平臺安全防護，每年通過國際ISO27001信息安全認證。通過專業服務團隊，與客戶攜手，永續經營，打造世界級的行業應用標桿。
一、項目概況
1.項目背景
富泰華公司可攜式智能產品智能生產示范項目，根據《中國制造2025》整體戰略要求及貫徹《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》，并落實富士康集團工業互聯網行動綱領，特在深圳廠區建立智能生產工廠天行者平臺，以期達到提質增效，降本減存。
2.項目簡介
智能示范工廠是富泰華工業（深圳）有限公司專門從事可攜式智能產品生產的工廠，是創新型的離散型智能制造企業。
在示范工廠中，建構的天行者運行平臺，透過智能設備采集數據，建立大數據模型，利用公司內部通信網絡，將一系列數字化集成系統進行智能化升級。天行者平臺將智能工廠全流程信息進行集成，建構戰情指揮系統，進行可視化智能管理，平臺應用簡介如下：
（1）信息物理設計反饋系統：通過各環節數據進行物理檢測與實驗，進行驗證與優化，提升可攜式智能產品用戶體驗；
（2）智能設備監控系統：通過智能傳感與控制裝備，實現智能檢測與智能生產；
（3）智能生產管理系統：將人、機、料等生產數據自動上傳，及時預警，異常監控；
（4）智能品質管理系統：監控來料品質并監控示范工廠生產產品全生命周期品質；
（5）智能良率/重測率系統：進行實時的數據采集、建模、分析，進行測試流程防呆及失效分析建模，指導實時決策。智能工廠建立在安全、高可用性、持續性、可快速復制擴充的基礎上，保護客戶新產品信息安全，每年零損失、零（6）泄露，每年通過ISO 27001國際信息安全管理體系認證。
3.項目目標
（1）落實中國制造2025戰略目標，成為中國工業互聯網發展的主要推手；
（2）致力成為創新數位系統產品生產的智能工廠典范，最終成為工業互聯網智能制造世界級的行業應用標桿；
（3）運用大數據技術實現智造系統的可視化、預測化、協同化，最終實現無憂的智造環境。
二、項目實施概況
1.項目總體架構和主要內容
（1）項目總體架構
圖1 天行者平臺總體架構圖
天行者平臺是富泰華工業(深圳)有限公司示范工廠打造的核心工業互聯網平臺，是萬物互聯互通時代，工業生產資源接入管理、數據采集的有效解決方案，可以通過天行者平臺高效、安全的將工業設備連接至邊緣計算及云端，并在核心層和云端進行設備管理、監控，數據儲存、分析，建立數據模型運算和關鍵數據指標可視化呈現，給予企業經營管理決策支持。
（2）應用案例--信息物理反饋系統
圖2 信息物理反饋系統架構圖
信息物理反饋系統通過對產品零件精密堆疊組裝、測試、用戶體驗等產品全生命周期數字化信息進行采集、建模、分析，進行物理檢測與實驗，進行設計參數驗證與優化，調整示范工廠生產工藝流程和設備參數，不斷提升示范工廠整體營運效率和生產產品品質，不斷提高用戶滿意度。
工業互聯網的重點是工業，工業的重點是產品與服務，產品與服務的重點是品質，品質是設計出來的。設計品質的精神就是讓生產一臺跟五千萬臺的品質都是一樣的。
圖3 以ISO9001為標準的系統設計頂層架構圖
設計數據種類：結構化數據分析模型有判定樹、聚類、神經網絡、多元回歸等;非結構化數據分析模型有圖像識別、圖像分割、點檢測等。
圖4以ISO9001為標準的系統設計數據模型
（3）應用案例--智能品質管理系統
圖5 智能品質管理系統架構圖
運用工業互聯網平臺，使供應商和示范工廠之間的流程重組、信息互通、資源共享，形成更快速、更高效的新品質管理模式，以實現雙方互利共贏的目標。
（4）應用案例--智能生產管理系統
圖6 智能生產管理系統架構圖
智能生產管理系統通過連接人臉識別考勤機、人事考勤系統、薪資管理系統等，建立員工大數據庫。通過生物特征識別系統采集員工信息，運用智能派工模型自動匹配工作崗位，縮短員工崗位調配時間，提升工作效率。
智能生產管理系統對員工操作崗位推行實時獎金激勵，激發員工士氣。
智能生產管理系統將ERP系統和SFC系統的信息互聯互通，可實現計算機輔助計算線體綜合生產力，實現最優生產安排，減少和避免停線損失。
（5）應用案例--智能設備監控系統
圖7 智能設備監控系統架構圖
智能設備監控系統通過對設備、治具數據采集并鏈接SFC/備品系統/PDCA等系統數據，通過數據服務器進行數據存儲整合、分析，建立數據分析模型，達到智能判斷預警。
智能設備監控系統能實時監控設備狀況、工站良率，實時采集關鍵因子數據并自動判定結果，對設備點檢保養、耗材壽命、庫存實時智能預警。
（6）應用案例--智能良率/重測率系統
圖8 智能良率/重測率系統架構圖
智能良率/重測率系統從監控生產流程工藝品質出發，測試工站智能設備進行采集產品實時生產測試參數，進行邊緣數據處理。
智能良率/重測率系統對產品流程工藝進行管控，監控生產工藝水平，預測不良潛在的風險，及時通知責任人采取措施，避免隱性問題導致不良品產生和設備停機，建立良率/重測率實時監控預警機制，達到提質、增效、降本、減存的目的。
2.網絡互聯架構
圖9 網絡互聯架構圖
（1）利用現有三層網絡規劃，采用多鏈路，將設備連接至網絡，保證設備冗余；
（2）各區域主干網絡與核心網絡分別采用雙線路連接，以保證鏈路冗余與帶寬負載；
（3）生產網絡與辦公網絡進行物理分離，各自獨立運行，減少網絡負載，提高網絡可用性；
（4）架設無線網絡，滿足多種移動終端的穩定，高效訪問網絡資源，為各項移動應用提供有力的支撐；
（5）園區之間通過VPN連接，DMZ為對外服務提供安全的接入環境；
（6）客戶通過專線或VPN接入生產網絡。
3. 數據架構和應用
數據采集：應用Sqoop /Flume采集結構化/半結構化/非結構化數據；AP&APP寫入數據等。
數據存儲：應用MongoDB、Cassandra、Redis、SequoiaDB、Hadoop等技術存儲海量數據 。
數據處理：應用 Spark、Java、Hive 等技術進行數據清洗、建模。
數據應用：應用 Spark、SPSS、R等技術進行數據分析、預測、決策判斷、商品推薦等。運用CNN算法、拉普拉斯算法、LBP算法、Tensorflow技術進行大數據應用。
4. 安全及可靠性
設計信息安全框架：在ISO27001國際信息安全體系及客戶信息安全要求為信息安全基線的基礎上，融入國內外工業互聯網信息安全框架，制定及實施公司信息安全政策，確保設備安全、控制安全、網絡安全、應用安全及數據安全。在邊緣層、IaaS、PaaS、SaaS層實施訊息安全控制措施以確保設備安全、控制安全、網絡安全、應用安全及數據安全。
（1）達成系統可靠的方法：
a.遵循ISO20000 IT服務管理作業流程(服務水平管理、服務報告、服務連續性和可用性管理、服務的預算和核算、容量管理、業務關系管理、供應商管理、事件和服務請求管理、問題管理、配置管理、變更管理、發布和部署管理) ；
b.通過冗余、熱備援、虛擬化、負載均衡、災害恢復演練、容災機房等技術建立高可用性的網絡、數據及應用系統；
c.建立智能化集成監控與管理系統，及時發現解決問題。
（2）信息安全管理實施成果：
a.護客戶新產品信息安全，每年零損失、零泄露；
b.每年通過ISO27001國際信息安全管理體系認證；
c.實現客制化軟件安全保障，零黑客攻擊損失；
d.每年系統可用性達99.999%。
5. 其他亮點
（1）客制化訂單處理
示范工廠生產可攜式智能產品客制化訂單處理流程，已打通用戶個性化需求、零組件廠商、精密組裝堆疊各環節，將網上交易、線下交貨等信息，實現無縫銜接。
（2）移動戰情工業APP
天行者工業APP的特點著重在大規模生產海量數據的整合，能實時掌握生產系統信息，高效的收集數據和掌控生產進度，提高解決異常問題的效率，實現在線監測，運營優化和預測性維護等功能，現場用戶通過調用APP可實現對智造資源優化配置。
三、下一步實施計劃
1.深化工業互聯網思維，全方位覆蓋數字化、網絡化、智能化；深度理解提煉工業機理，優化大數據算法模型，找到最優參數，提升生產效率和產品良率。
2.落實智能工廠能耗管理系統，提高能源使用效率，降低單位能耗，實現節能減排。
3.提升設備智能化水平，實現自感知、自預測、自比較、自重構，達到無憂工廠生產環境。
四、項目創新點和實施效果
1. 項目先進性及創新點
富泰華工業（深圳）有限公司示范工廠是‘六流’信息整合運行典范，將實體端的人流、過程流和物流信息以及虛擬端的訊息流、金流和技術流信息在示范工廠進行整合，提取四項主要先進性如下：
（1）人流：示范工廠采用生物特征識別技術采集人員信息，連接人員管理系統和智能生產管理系統，透過建模分析，實現智能派工；
（2）過程流：透過智能設備對產品全生命周期進行實時監控；示范工廠已經逐步實現客戶、供應商、產線信息互聯互通；
（3）技術流：建立失效分析大數據資料庫，指導實時決策及經驗傳承；透過信息物理系統反饋，優化產品工藝參數，提升產品品質；
（4）金流：智能生產管理系統及財務系統無縫銜接，在生產現場實時顯示激勵獎金，提升員工士氣和產品品質。
天行者平臺依托豐富的智能制造經驗及數據積累，可做到數據模型化、模型服務化等集成，將智能升級經驗推廣到全產業鏈，實現價值鏈延伸。
2. 實施效果
自國家2015年提出《中國制造2025》戰略，富泰華工業(深圳)有限公司就開始進行天行者平臺的推行和實踐，迄今為止每年為智能工廠帶來顯著效益，具體如下：
（1）效率提升18%，產品良率提升10%；
（2）生產人力減少22% ，停線損失降低33%；
（3）庫存周轉天數縮短32%，成本降低28%。
聲明
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