引 言
晉中市神龍電纜有限公司坐落于晉商文化故里，山西榆次工業(yè)園區(qū)，公司占地面積4.8萬(wàn)平方米。現(xiàn)有65家銷(xiāo)售公司和辦事處，年產(chǎn)值可達(dá)20億。擁有全國(guó)一流的生產(chǎn)設(shè)備，嚴(yán)格的檢測(cè)體系，高效的運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)和完善的售后服務(wù)。是一家集研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、施工、營(yíng)銷(xiāo)、服務(wù)為一體的大型股份制公司，在電線電纜行業(yè)中名列前茅。
隨著神龍電纜企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，公司業(yè)務(wù)快速成長(zhǎng)，訂單數(shù)量逐年成倍增長(zhǎng)，靠原有的生產(chǎn)管理模式已無(wú)法滿足企業(yè)發(fā)展的需要。面臨的主要問(wèn)題是訂單種類(lèi)多，客戶下單頻度高，無(wú)法及時(shí)掌握訂單交付進(jìn)度，產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)，內(nèi)部生產(chǎn)計(jì)劃組織混亂，生產(chǎn)協(xié)同性差，重點(diǎn)設(shè)備管理混亂，無(wú)法監(jiān)控設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)，導(dǎo)致產(chǎn)能不足，資源整體利用率低，同時(shí)隨著電線電纜的定制化程度增加，生產(chǎn)與精密加工對(duì)企業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同生產(chǎn)、協(xié)同供應(yīng)鏈提出了更高的要求，大量的技術(shù)工藝、原料檢測(cè)、生產(chǎn)協(xié)同、生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)需要記錄、分析、反饋、決策。
神龍電纜致力于建設(shè)一個(gè)先進(jìn)的5G云工廠，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，2020年8月，神龍電纜結(jié)合自身發(fā)展需要和山西省工信廳的積極推動(dòng)下，與中國(guó)電信山西分公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，正式啟動(dòng)5G云工廠建設(shè)項(xiàng)目，重點(diǎn)推動(dòng)企業(yè)內(nèi)部的數(shù)字化協(xié)同制造為目標(biāo)，優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部資源配置，縮短產(chǎn)品制造周期，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本。
一、項(xiàng)目概況
神龍電纜5G云工廠項(xiàng)目是基于電信工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、云工廠管理平臺(tái)產(chǎn)品和山西弘狀智能科技有限公司的5G智能網(wǎng)關(guān)數(shù)采技術(shù)，建立由業(yè)務(wù)接單-研發(fā)設(shè)計(jì)-MRP-生產(chǎn)計(jì)劃-過(guò)程控制-品質(zhì)管理-倉(cāng)儲(chǔ)管理-物流發(fā)運(yùn)的完整管理協(xié)同平臺(tái)；應(yīng)用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)間內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)重建；利用5G靈敏度傳輸，實(shí)現(xiàn)設(shè)備核心參數(shù)波動(dòng)的及時(shí)反饋，利用5G低延時(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務(wù)器的快速調(diào)取，并將波動(dòng)數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值域，提高設(shè)備穩(wěn)定性。同時(shí)建設(shè)了邊緣數(shù)據(jù)處理中心，為日后設(shè)備接入預(yù)留了充足數(shù)據(jù)接口。
1.項(xiàng)目背景
企業(yè)背景：
神龍電纜公司擁有先進(jìn)的電線電纜技術(shù)與設(shè)備，公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)：電力電纜、控制電纜、屏蔽電纜、高低壓交聯(lián)電纜、阻燃電纜、耐火電纜、礦用電纜、預(yù)分支電纜、低煙無(wú)鹵電纜、新型稀土高鐵鋁合金電纜、高低壓耐寒硅橡膠電纜、綠色環(huán)保型電纜、計(jì)算機(jī)電纜、特種電纜、架空線、鋁絞線、鋼芯鋁絞線、布電線等18大類(lèi)5000余種型號(hào)，并制造高低壓成套電氣、箱式變電站、變電柜、電纜分支箱、配電箱、動(dòng)力柜、電纜橋架等系列產(chǎn)品。但公司的運(yùn)營(yíng)管理水平已達(dá)不到企業(yè)快速發(fā)展的需要，企業(yè)的運(yùn)營(yíng)管理方法急需轉(zhuǎn)型升級(jí)，神龍電纜發(fā)展面臨以下幾個(gè)突出問(wèn)題和潛在需求：
企業(yè)發(fā)展需求：
電纜行業(yè)處于技術(shù)、管理提升和規(guī)模整合階段，如何利用先進(jìn)技術(shù)破局成為行業(yè)佼佼者成為挑戰(zhàn)。
管理過(guò)程升級(jí)需求：
多品種小批量趨勢(shì)日益明顯，企業(yè)在銷(xiāo)售下單、計(jì)劃、生產(chǎn)、庫(kù)存信息等方面不能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)同管理，制約了企業(yè)發(fā)展。
產(chǎn)品品質(zhì)要求：
生產(chǎn)過(guò)程以設(shè)備為主，所以核心設(shè)備的穩(wěn)定性提升，成為產(chǎn)品品質(zhì)的有力保證。
項(xiàng)目可行性與資源優(yōu)勢(shì)：
神龍電纜的產(chǎn)品特性與生產(chǎn)工藝技術(shù)決定了工廠生產(chǎn)以設(shè)備加工制造為主體，所有的人員、物料、方法、工具等生產(chǎn)要素都要經(jīng)過(guò)以設(shè)備為單元構(gòu)成的加工中心，并且生產(chǎn)檢驗(yàn)過(guò)程使用的拉絲、絞線、擠塑、護(hù)套、成纜等設(shè)備，為項(xiàng)目的智能聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集提供了基礎(chǔ)。
圖1 電纜生產(chǎn)設(shè)備
2. 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
神龍電纜5G云工廠項(xiàng)目整體規(guī)劃以底層的工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)搭建與設(shè)備數(shù)采技術(shù)為支撐，以各生產(chǎn)要素集成的數(shù)字化工位搭建為系統(tǒng)核心，車(chē)間級(jí)綜合數(shù)字化管理平臺(tái)為數(shù)據(jù)應(yīng)用載體，建設(shè)電纜制造行業(yè)標(biāo)桿，帶動(dòng)行業(yè)集群轉(zhuǎn)型升級(jí)，建立行業(yè)智造標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。主要分為以下幾個(gè)方面：
設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集：以電信的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)進(jìn)行車(chē)間工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的整體升級(jí)，搭建設(shè)備運(yùn)行與數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。應(yīng)用設(shè)備數(shù)據(jù)采集技術(shù)，根據(jù)不同的設(shè)備接口與通訊協(xié)議設(shè)計(jì)數(shù)采方案，利用數(shù)采終端5G邊緣數(shù)據(jù)處理器哨兵NO.1實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)的聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集。
數(shù)字工位搭建：集合設(shè)備加工的人員、物料、工具、作業(yè)方法等生產(chǎn)要素?cái)?shù)字化，結(jié)合設(shè)備自身狀態(tài)監(jiān)控、加工參數(shù)采集，形成完整的工位級(jí)數(shù)字化管理系統(tǒng)。
5G云工廠管理平臺(tái)：綜合訂單管理、BOM管理、工藝管理、計(jì)劃管理、生產(chǎn)管理、品質(zhì)管理、倉(cāng)庫(kù)管理、報(bào)表管理等多個(gè)模塊及功能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)間的全方位的數(shù)字化升級(jí)管理。
3. 項(xiàng)目目標(biāo)
制造協(xié)同化
產(chǎn)品種類(lèi)多、復(fù)雜的生產(chǎn)工藝路線，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)鏈條信息復(fù)雜，管理難度高、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)速度與效率低，通過(guò)5G云工廠管理平臺(tái)，將訂單-采購(gòu)-計(jì)劃-生產(chǎn)-檢驗(yàn)-倉(cāng)儲(chǔ)等各個(gè)環(huán)節(jié)打通，進(jìn)行數(shù)據(jù)集合與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)與協(xié)同制造。
設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定化
將設(shè)備核心參數(shù)進(jìn)行采集及控制，提升了設(shè)備穩(wěn)定性與高效自主調(diào)整能力，利用5G靈敏度傳輸，是現(xiàn)實(shí)設(shè)備核心參數(shù)波動(dòng)的及時(shí)反饋，利用5G低延時(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務(wù)器的快速調(diào)取，將波動(dòng)數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值域，通過(guò)邊緣數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)設(shè)備自感知、自判斷、自調(diào)整、自適應(yīng)，為高效產(chǎn)出及產(chǎn)品穩(wěn)定性提供了核心技術(shù)保證。
二、項(xiàng)目實(shí)施概況
神龍電纜5G云工廠建設(shè)項(xiàng)目一期主要以數(shù)字化協(xié)同制造為目標(biāo)，重點(diǎn)是對(duì)企業(yè)內(nèi)部制造過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)改造。
1. 項(xiàng)目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容
圖2 項(xiàng)目總體架構(gòu)
神龍電纜5G云工廠項(xiàng)目建設(shè)總體架構(gòu)主要分為：業(yè)務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)采層、應(yīng)用層、展示層與邊緣層。
流程層架構(gòu)設(shè)計(jì)
首先在系統(tǒng)進(jìn)行流程建模與模型設(shè)計(jì)，對(duì)公司整體業(yè)務(wù)進(jìn)行價(jià)值流分析與設(shè)計(jì)，從原材料采購(gòu)、下料、拉絲、絞線、擠塑、繞包、護(hù)套、打盤(pán)、檢驗(yàn)與包裝發(fā)貨，進(jìn)一步定義數(shù)字化匹配的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)流與工藝流。
圖3 產(chǎn)品制造工藝流程
設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)采層
應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)5G邊緣數(shù)據(jù)處理器哨兵NO.1對(duì)設(shè)備進(jìn)行加工參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同行業(yè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能設(shè)備進(jìn)行集中數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控管理。另一方面基于5G邊緣數(shù)據(jù)處理器哨兵NO.1的內(nèi)置高性能芯片與處理系統(tǒng)，能夠?qū)?shù)據(jù)從邊緣側(cè)、傳輸?shù)皆贫耍瑢?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程接入。
圖4 5G邊緣數(shù)據(jù)處理器哨兵NO.1
應(yīng)用平臺(tái)
基于神龍電纜5G云工廠管理平臺(tái)，建立由業(yè)務(wù)接單-研發(fā)設(shè)計(jì)-MRP-生產(chǎn)計(jì)劃-過(guò)程控制-品質(zhì)管理-倉(cāng)儲(chǔ)管理-物流發(fā)運(yùn)的完整管理協(xié)同平臺(tái)；應(yīng)用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)間內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)重建；利用5G靈敏度傳輸，實(shí)現(xiàn)設(shè)備核心參數(shù)波動(dòng)的及時(shí)反饋，利用5G低延時(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務(wù)器的快速調(diào)取，并將波動(dòng)數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值域，提高設(shè)備穩(wěn)定性。同時(shí)建設(shè)了邊緣數(shù)據(jù)處理中心，為日后設(shè)備接入預(yù)留了充足數(shù)據(jù)接口。
搭建智能云管理平臺(tái)，建立由訂單下單-計(jì)劃管理-生產(chǎn)管理-質(zhì)量管理-庫(kù)存管理完整的數(shù)字化制造管理協(xié)同平臺(tái)。
圖6 車(chē)間生產(chǎn)信息可視化圖5 訂單數(shù)字化管理平臺(tái)
圖7 質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)可視化圖8 倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存信息可視化
基于關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備與工序，集成人員、設(shè)備、工藝、方法等生產(chǎn)要素建立以設(shè)備加工中心為核心的5G+數(shù)字工位。
圖9 5G+數(shù)字工位
可視化運(yùn)營(yíng)決策數(shù)字化管理平臺(tái)。
圖10 數(shù)字化管理運(yùn)營(yíng)中心
架構(gòu)及部署形式
系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)：平臺(tái)整體采用最先進(jìn)的微服務(wù)架構(gòu)保證維護(hù)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，開(kāi)發(fā)采用Java安全架構(gòu)ApacheShiro，保證了數(shù)據(jù)的安全性，前端采用bootstrap架構(gòu)，響應(yīng)式布局設(shè)計(jì)，超高兼容性與延展性。
系統(tǒng)采用云部署：天翼云支持動(dòng)態(tài)調(diào)度計(jì)算資源并根據(jù)需求變化靈活優(yōu)化，合理解決應(yīng)用占用資源和處理速度問(wèn)題。可快速部署，支持業(yè)務(wù)快速上線，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維，可為企業(yè)降低綜合使用成本。
圖11 系統(tǒng)云部署
三、下一步實(shí)施計(jì)劃
1. 項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃
圖12 項(xiàng)目計(jì)劃
項(xiàng)目建設(shè)期限為2020年～2022年，分三期建設(shè)。
一期（2020）主要以內(nèi)部流程優(yōu)化及協(xié)同制造為目標(biāo)，重點(diǎn)市對(duì)企業(yè)內(nèi)部制造過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)改造，建立5G云工廠管理平臺(tái)。
二期（2021）主要是高效運(yùn)營(yíng)管理和建設(shè)數(shù)字制造工廠為目標(biāo)，重點(diǎn)是通過(guò)產(chǎn)品管理和設(shè)備全面數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程數(shù)字化。
三期（2022）是實(shí)現(xiàn)智能化管理和產(chǎn)業(yè)整合平臺(tái)建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)智能制造的目標(biāo)。
2. 具體應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用模式
建設(shè)電纜制造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)評(píng)估評(píng)價(jià)體系，利用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行工業(yè)互聯(lián)深度實(shí)踐，建設(shè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)-研發(fā)工藝標(biāo)準(zhǔn)-生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)-質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)-設(shè)備先進(jìn)性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)-行業(yè)智造級(jí)別評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)電纜制造行業(yè)標(biāo)桿，帶動(dòng)行業(yè)集群轉(zhuǎn)型升級(jí)，建立行業(yè)智造標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。
四、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果
1. 項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)
設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與5G數(shù)采技術(shù)應(yīng)用
5G邊緣數(shù)據(jù)處理服務(wù)器-哨兵NO.1是一款集成了遠(yuǎn)程管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、采集系統(tǒng)、邊緣數(shù)據(jù)處理模塊、5G網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的綜合集成邊緣數(shù)據(jù)處理設(shè)備；具備邊緣數(shù)據(jù)識(shí)別、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)模型比對(duì)、設(shè)備程序識(shí)別、反向調(diào)整控制能力，擁有多種接口，支持多種協(xié)議，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、兼容全面、易擴(kuò)展，硬件成本低，支持遠(yuǎn)程維護(hù)，方便配置管理。
基于5G邊緣數(shù)據(jù)處理器哨兵NO.1設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)采技術(shù)，設(shè)計(jì)多協(xié)議、多設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化集成采集技術(shù)方案，建立了“5G邊緣數(shù)據(jù)處理服務(wù)器-哨兵NO.1”核心模組，將設(shè)備核心參數(shù)進(jìn)行采集及控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)間的拉絲、絞線設(shè)備線徑，加工米數(shù)、監(jiān)控加工設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)，提升了設(shè)備穩(wěn)定性與高效自主調(diào)整能力，利用5G靈敏度傳輸，實(shí)現(xiàn)設(shè)備核心參數(shù)波動(dòng)的及時(shí)反饋，利用5G低延時(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務(wù)器的快速調(diào)取，將波動(dòng)數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值域，通過(guò)邊緣數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)設(shè)備自感知、自判斷、自調(diào)整、自適應(yīng)，為高效產(chǎn)出及產(chǎn)品穩(wěn)定性提供了核心技術(shù)保證。
5G云工廠管理平臺(tái)建設(shè)
基于中國(guó)電信5G云工廠管理平臺(tái)，建立由業(yè)務(wù)接單-研發(fā)設(shè)計(jì)-MRP-生產(chǎn)計(jì)劃-過(guò)程控制-品質(zhì)管理-倉(cāng)儲(chǔ)管理-物流發(fā)運(yùn)的完整管理協(xié)同平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)在產(chǎn)品管理、訂單管理、工藝BOM管理、采購(gòu)管理、計(jì)劃管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、客戶/供應(yīng)商管理等方面的綜合數(shù)據(jù)集成，全方面來(lái)提高企業(yè)在生產(chǎn)數(shù)據(jù)方面的協(xié)同性。應(yīng)用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)間內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)重建；利用5G靈敏度傳輸，實(shí)現(xiàn)設(shè)備核心參數(shù)波動(dòng)的及時(shí)反饋，利用5G低延時(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務(wù)器的快速調(diào)取，并將波動(dòng)數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值域，提高設(shè)備穩(wěn)定性，為制造設(shè)備穩(wěn)定性提升、產(chǎn)品品質(zhì)提升提供有力技術(shù)支撐。
2. 實(shí)施效果
制造速度提升
神龍電纜通過(guò)5G云工廠管理平臺(tái)的建設(shè)，減少銷(xiāo)售、工藝、計(jì)劃、采購(gòu)、生產(chǎn)、質(zhì)檢之間的信息不協(xié)同問(wèn)題，提高計(jì)劃組織的準(zhǔn)確性，生產(chǎn)流程及數(shù)據(jù)的協(xié)同性得到很大提高，生產(chǎn)效率得到極大改善，綜合庫(kù)存降低15%，準(zhǔn)時(shí)交貨率OTD提升20%，質(zhì)量提升10%，實(shí)現(xiàn)人力的精簡(jiǎn)5%，管理效率提升50%。
效率提升
制造數(shù)據(jù)的可視化為運(yùn)營(yíng)決策提供大量的數(shù)據(jù)支撐，并為管理者提供有效的 管理實(shí)時(shí)工具，降低管理難度，提升管理效率。
圖11 5G云工廠建設(shè)實(shí)施效果
3. 項(xiàng)目上線評(píng)價(jià)
神龍電纜有限公司敢于突破傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展模式，走新型工業(yè)化道路，充分利用技先進(jìn)技術(shù)，已成為當(dāng)?shù)?G落地應(yīng)用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的標(biāo)桿企業(yè)。神龍電纜5G云工廠項(xiàng)目上線以來(lái)，一直備受政府和媒體的關(guān)注，晉中市工信局領(lǐng)導(dǎo)曾多次到訪神龍電纜，并指出項(xiàng)目深入拓展與快速?gòu)?fù)制要求。晉中市電視臺(tái)針對(duì)神龍電纜5G應(yīng)用項(xiàng)目做出了專(zhuān)題報(bào)道，總經(jīng)理耿鈺航表示，作為當(dāng)?shù)匦袠I(yè)標(biāo)桿，企業(yè)應(yīng)用數(shù)字化、信息化管理為企業(yè)帶來(lái)的管理效率提升是顯而易見(jiàn)的，未來(lái)的企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略布局離不開(kāi)數(shù)字化、信息化技術(shù)的支撐，企業(yè)將不斷應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G等先進(jìn)技術(shù)追求持續(xù)發(fā)展。
圖13 晉中市電視臺(tái)專(zhuān)題報(bào)道神龍電纜5G應(yīng)用項(xiàng)目