?在剛剛過去不久的“2021（第三屆）全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會”中，東土科技《5G+數(shù)智工廠解決方案》成功入選“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新應用典型案例”。
該案例由多位業(yè)內(nèi)知名評委專家通過技術創(chuàng)新及產(chǎn)品質(zhì)量、案例落地實施效果及標桿性等多個維度選拔而出，入選案例面向重點行業(yè)，可形成一批可復制的、可推廣的典型模式和應用場景，具有很強的示范效應。
東土科技宜昌工廠，是東土集團的制造及教育中心。目前，工廠在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，存在諸多行業(yè)痛點及企業(yè)關鍵問題：電子產(chǎn)品結構復雜、料件種類繁多、元器件互換性強、替代物料多、材料編號不易管理；訂單交期短、生產(chǎn)計劃編制效率低、周期長、易出錯；客戶需求變化大、生產(chǎn)協(xié)調(diào)及訂單執(zhí)行情況全程跟蹤難；訂單跟蹤困難、信息收集反饋滯后、限額領料難；質(zhì)量控制及可靠性要求高、對產(chǎn)品需要進行全面質(zhì)量跟蹤等。
針對這些問題，東土科技打造《5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》全流程解決方案，方案結合整體架構運行模式，針對性采用5G方式進行現(xiàn)場通訊，極大程度降低了施工難度，并利用5G網(wǎng)絡高帶寬、低延時等特性，本地流量卸載等功能，實現(xiàn)系統(tǒng)、設備、人員交互、現(xiàn)場立體庫堆垛機調(diào)度、AGV調(diào)度、芯片針腳的缺陷檢測等工作，保障了方案的整體落地實施。
方案內(nèi)容
方案主要分為三個大塊進行架構設計，包含管理系統(tǒng)（MES、WMS、WCS、AHM），生產(chǎn)設備（半成品生產(chǎn)設備、成品生產(chǎn)設備、測試設備、包裝設備），倉儲設備（立體庫、堆垛機、物流輸送線）。工廠生產(chǎn)制造運行實現(xiàn)上通下連的核心，向上對接ERP、KySRM，向下通過KySCADA、AHM等軟件系統(tǒng)，向下對接產(chǎn)線設備及東土邊緣通用控制器等相關設備，中間對接WMS倉儲系統(tǒng)，以打通物料環(huán)節(jié)并對接自動化測試平臺，時刻監(jiān)控生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)，各協(xié)同系統(tǒng)的業(yè)務接口如網(wǎng)狀交織，依賴關系緊密。
整體設計架構圖如下：
（1）管理系統(tǒng)
MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)：對外提供生產(chǎn)能力整合、產(chǎn)品和產(chǎn)線管理、生產(chǎn)工位定義、人員自動匹配、智能排程、工藝可視化、軟件定義工藝流程，實現(xiàn)SOP的在線設計等技術手段實現(xiàn)任務直達工位，工位人員通過掃碼操作校驗物料準確性，并由KyMOM記錄相關生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
圖2：系統(tǒng)界面
WMS倉儲管理系統(tǒng)：基于B/S（瀏覽器/服務器結構）結構，現(xiàn)場配置終端一體機供操作，并與MES系統(tǒng)對接，實現(xiàn)派單出庫，入庫等協(xié)同功能的操作。
WCS堆垛機調(diào)度系統(tǒng)：完成巷道內(nèi)堆垛機的調(diào)度工作，根據(jù)生產(chǎn)需求，將生產(chǎn)所需零部件出庫并通過物流輸送線輸送至指定位置供現(xiàn)場生產(chǎn)使用。
（2）生產(chǎn)設備
在半成品生產(chǎn)設備的生產(chǎn)過程中，根據(jù)東土產(chǎn)品的特性設定SMT生產(chǎn)線的設置工藝并整體搭建完成后，通過東土網(wǎng)關設備，完成了對現(xiàn)場所有生產(chǎn)設備的關鍵參數(shù)的采集，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺對設備運行情況3D建模進行監(jiān)控，核算設備利用率，合理安排設備生產(chǎn)。
成品生產(chǎn)設備的整條自動化線共13個工位，其中自動工位9個，人工工位4個，整條線體采用一臺邊緣通用控制器，完成整條生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集、設備控制、標識解析等相關工作。
圖3：現(xiàn)場架構圖
現(xiàn)場使用一臺邊緣通用控制器運行13個PLC內(nèi)核、1個內(nèi)核運行實時數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)上云，完成了產(chǎn)線電氣控制、機械手臂調(diào)度、直角坐標機械臂運動控制、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換上云。邊緣通用控制器連接高速運動區(qū)、低速控制區(qū)、數(shù)據(jù)采集區(qū)、工業(yè)云服務。同時，邊緣通用控制器運行實時數(shù)據(jù)庫及設備管理Agent，數(shù)據(jù)上云，實現(xiàn)KyMOM指令的上傳與下達及工業(yè)服務器的云端管理(AHM)。
（3）測試設備
測試桌上安裝一體機訪問測試界面，通過測試的產(chǎn)品則通過系統(tǒng)自動打印產(chǎn)品信息標簽貼至產(chǎn)品側面。未通過測試產(chǎn)品則檢查原因進行返修處理。在成品測試與終測之間，設備會進入到老化測試環(huán)節(jié)，設備安裝至老化車，進入老化柜后，則通過掃描老化車上的二維碼，即可完成產(chǎn)品老化溫度及電壓的選擇，完成整個老化過程。
（4）包裝設備
兩條包裝線電源控制分為二級控制，包裝線與測試桌之間電源單獨供電。生產(chǎn)廠房頂部統(tǒng)一采用吊燈，包裝線配備單工位照明，經(jīng)測量各區(qū)域照度均在300-320lux，符合裝配的亮度要求。通過現(xiàn)場整機設備標簽掃描，即可完成對包裝標簽的打印，外包裝與設備標簽一一對應，與系統(tǒng)進行統(tǒng)一化管理，真正實現(xiàn)一物一碼的管理原則。
（5）倉儲設備
立體倉庫滿足東土宜昌產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所有結構件、半成品、成品等物料存放及周轉(zhuǎn)運輸?shù)恼麄€過程運行要求，包含周轉(zhuǎn)箱、紙箱托盤堆碼等。立體倉庫管理信息系統(tǒng)（WMS）與SRM供應商管理系統(tǒng)、QIS質(zhì)量管理系統(tǒng)、RFS條碼系統(tǒng)、SAP企業(yè)資源信息系統(tǒng)等信息對接，在MES指揮中實現(xiàn)物料出、入庫的實物流和信息流的自動化管理。
方案亮點
（1）技術架構
扁平化了傳統(tǒng)結構，基于統(tǒng)一開放靈活的平臺架構面向多種工業(yè)應用場景，實現(xiàn)從IT到OT的縱向打通，實現(xiàn)IT系統(tǒng)之間的橫向協(xié)同，實現(xiàn)從OT到IT的數(shù)據(jù)驅(qū)動。
在現(xiàn)場層，通過基于IPv6的寬帶實時總線統(tǒng)一現(xiàn)有網(wǎng)絡總線，具有高帶寬、長距離、時間敏感等特性；邊緣計算層通過邊緣控制器實現(xiàn)一臺設備代替多個PLC/DCS的替代，同時兼具協(xié)議網(wǎng)關能力直接數(shù)據(jù)到云，云端進行數(shù)據(jù)分析與處理。
（2）系統(tǒng)升級
Intewell實時微內(nèi)核，采用安全隔離內(nèi)核技術構建高實時操作系統(tǒng)的運行環(huán)境，采用分時調(diào)度方式實現(xiàn)多個高實時系統(tǒng)并行調(diào)度，使高實時系統(tǒng)可以直接訪問中央處理器的特殊指令和輸入輸出地址區(qū)，并直接響應硬件中斷，實現(xiàn)高實時虛擬化的運行環(huán)境。對于每個實時系統(tǒng)，工程師可以單獨設置其運行的處理器核及可能的周期時間。
圖4：方案優(yōu)勢
（3）可編程邏輯控制
HMI圖元和控制算法綁定，均采用圖形化方式，界面風格統(tǒng)一，基于同一個平臺即可進行控制器算法程序和HMI圖形組態(tài)，HMI的圖形組態(tài)和算法編程緊密結合，可由一個工程師完成；層次化編程，支持全局編程組態(tài)，支持工程師先從全局實現(xiàn)控制工藝算法設計組態(tài)，然后再將算法分配到適合的實時控制內(nèi)核，可以避免傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設計時先分解功能再合并工程造成的設計重復或遺漏。
圖5~6：編程頁面
（4）實現(xiàn)生產(chǎn)協(xié)同
通過集成云資源、工業(yè)應用中間件、工業(yè)數(shù)據(jù)中間件，工業(yè)應用開發(fā)環(huán)境、統(tǒng)一運維、統(tǒng)一安全、工業(yè)微服務編排管理等一系列功能管理體系，為工業(yè)應用開發(fā)者提供靈活高效的工業(yè)云開發(fā)環(huán)境、豐富的工業(yè)應用中間件，快速高效安全地獲取工業(yè)數(shù)據(jù)。工業(yè)應用的開發(fā)通過服務API管理接口即可獲得相應資源，無需關心應用的維護監(jiān)控，無需關心如何獲取以及連接數(shù)據(jù)，從應用資源管理和應用數(shù)據(jù)管理的復雜性中脫離出來，從而更高效地開發(fā)、部署、運維及管理應用。
（5）實現(xiàn)智能排程和過程優(yōu)化
提供生產(chǎn)工藝建模能力、仿真能力、工藝路線管理能力以及生產(chǎn)工藝模型自學習能力，實現(xiàn)軟件定義生產(chǎn)工藝流程;對車間生產(chǎn)作業(yè)進行全過程的跟蹤和信息采集,根據(jù)生產(chǎn)排程策略進行生產(chǎn)資源的配置，把任務及生產(chǎn)指導文件下發(fā)到指定資源，并通過對接產(chǎn)線獲取設備的動態(tài)數(shù)據(jù)。
通過構建產(chǎn)品規(guī)范與質(zhì)量管理模型，對產(chǎn)品制造過程中的質(zhì)量信息進行詳細記錄，建立產(chǎn)品質(zhì)量檔案，實現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量的全程追蹤和可追溯；按要求進行取樣、檢驗與判定，并能在質(zhì)量發(fā)生異常時，可追溯到生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)和每一個物料。
價值成效
經(jīng)濟價值
縮短生產(chǎn)周期，快速響應客戶需求，提高設計和生產(chǎn)的柔性,達到增強企業(yè)的核心競爭能力。通過智能化改造，打通了生產(chǎn)線各個環(huán)節(jié)，生產(chǎn)效率可提高30%左右。利用產(chǎn)品可溯源等技術加持，使得勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量提高，產(chǎn)能提升20%左右，產(chǎn)品的銷售額提高15%左右。
轉(zhuǎn)型變革
采用科學化方式對部門管理進行改革，使公司技術人員占比從30%提升至40%；基礎性崗位降低至30%，促進企業(yè)從勞動力密集型企業(yè)走向人才密集型企業(yè)。
平臺模式
目前，平臺已開發(fā)完成26個工業(yè)App，支持多層級管理，實現(xiàn)行業(yè)層面宏觀管理、企業(yè)層面微觀管理、設備層面基礎管理。具備200多種工業(yè)協(xié)議的解析能力，能為離散型生產(chǎn)企業(yè)提供設備實時監(jiān)控、故障報警響應、生產(chǎn)任務精準管理等功能。
未來，東土科技將深入貫徹落實工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)科技創(chuàng)新賦能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的工作要求，以構建中國面向未來自主可控的工業(yè)控制體系為使命。立足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層“根”技術，搭建5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧化工、智能制造、智慧城市、智慧園區(qū)等領域傾力打造新一代信息技術產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢集群，建設先進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)小鎮(zhèn)，扎根宜昌、立足湖北，走向全國，賦能經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。
