GETECH格創(chuàng)東智工業(yè)互聯(lián)網平臺 ——數(shù)字化、智能化工廠轉型實踐中的應用
TCL集團股份有限公司創(chuàng)立于1981年，是全球化的智能產品制造及互聯(lián)網應用服務企業(yè)集團。為了適應互聯(lián)網的高速發(fā)展和跨界競爭的需要，TCL集團早在2014年初就提出“智能+互聯(lián)網”、“產品+服務”的“雙+”戰(zhàn)略轉型。為配合“中國制造2025”、“互聯(lián)網+”等國家戰(zhàn)略，促進新一代信息通信技術與TCL現(xiàn)代工業(yè)技術深度融合，TCL集團布局工業(yè)互聯(lián)網領域，通過數(shù)字化、網絡化、智能化來提升整個TCL集團的智能制造能力。
格創(chuàng)東智（深圳）科技有限公司是TCL集團孵化的工業(yè)互聯(lián)網解決服務商，致力從自動化、數(shù)據(jù)化、智能化三大方向出發(fā)，圍繞降本增效和品質提升，幫助產業(yè)建設領先的智能工廠。格創(chuàng)東智基于長達37年深厚的制造業(yè)積淀，覆蓋流程型和離散型兩大類制造業(yè)的行業(yè)經驗，融聚云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網等新興技術人才，打造了GETECH格創(chuàng)東智工業(yè)互聯(lián)網平臺（以下簡稱GETECH平臺），賦能制造企業(yè)升級轉型。
目前，GETECH平臺已在華星光電等企業(yè)落地實施，支撐著多項工業(yè)應用實踐，包括生產實況監(jiān)控、設備管理優(yōu)化和預測性維護、多因子大數(shù)據(jù)分析、虛擬量測、產品品質檢測等。平臺平穩(wěn)運行，解決了生產中的痛點、難點，獲得了巨大的業(yè)務回報。
一、項目概況
1. 項目背景
TCL集團在長期的生產實踐中積累了海量高質量數(shù)據(jù)以及業(yè)務算法模型。為深度挖掘數(shù)據(jù)背后的價值，實現(xiàn)集團下屬企業(yè)技術原理和經驗的復用，助力傳統(tǒng)制造企業(yè)的數(shù)字化轉型，由格創(chuàng)東智（深圳）科技有限公司打造的GETECH平臺在服務集團外企業(yè)的同時，支撐TCL集團內制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置，已成為諸如預測性維護、虛擬量測、生產環(huán)境監(jiān)控、全流程大數(shù)據(jù)分析等核心業(yè)務應用的支撐性平臺。
2. 項目簡介
GETECH平臺率先在深圳市華星光電技術有限公司投入使用。平臺構建在一個連接機器、物料、人、信息和數(shù)據(jù)系統(tǒng)的基礎工業(yè)互聯(lián)網絡之上，通過對現(xiàn)有生產機臺以及設備的進一步智能化改造，實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的全面感知、動態(tài)傳輸、實時分析、閉環(huán)控制、動態(tài)重構，為建立其上的工業(yè)智能應用提供使能支撐。圖1所示為已開發(fā)的基于GETECH平臺的應用，支持企業(yè)生產的科學決策與智能控制，提高制造資源配置效率，大幅度提高生產產品的品質，縮短產品生產周期，降低生產能耗和環(huán)境影響。
圖1 已開發(fā)的基于GETECH工業(yè)互聯(lián)網平臺的應用
3. 項目目標
GETECH平臺以及其上的核心應用解決方案，會經歷TCL集團下屬企業(yè)復雜制造環(huán)境檢驗，同時也服務于產業(yè)上下游中小規(guī)模制造企業(yè)。沿著這一路徑，GETECH平臺將成為一個成熟的、先進的、可以為行業(yè)客戶提供個性化優(yōu)質服務的、擁有自主知識產權和專利的行業(yè)性核心工業(yè)互聯(lián)網平臺。
目前，依托GETECH平臺，在華星光電試點施行的智能應用項目在投入產出能力上表現(xiàn)優(yōu)異。平臺的基礎技術能力、資源管理能力、應用服務能力已得到初步驗證和認可，后續(xù)格創(chuàng)將一如既往地延續(xù)初心，將此項試點項目打造成為國家級標桿的示范項目。
二、項目實施概況
1. 平臺總體架構
GETECH平臺的總體架構共分為7層，分別是資源層，控制層，采集層，網絡層，平臺層，應用層和協(xié)同層， 涵蓋了智能工廠從工業(yè)現(xiàn)場，設備一直到企業(yè)內外部協(xié)同的全要素。GETECH平臺整體架構如圖2所示。
圖2 GETECH工業(yè)互聯(lián)網平臺整體架構
2. 數(shù)據(jù)互聯(lián)架構
GETECH平臺的數(shù)據(jù)互聯(lián)架構，如圖3所示。按照應用場景分為生產現(xiàn)場、企業(yè)內部、企業(yè)外部三個部分。數(shù)據(jù)實現(xiàn)橫向匯聚，縱向打通，從面向生產現(xiàn)場的生產過程數(shù)據(jù)優(yōu)化、面向企業(yè)生產營運的管理決策優(yōu)化、面向產品全生命周期管理、面向用戶及協(xié)作企業(yè)協(xié)同，“四個面向”服務于業(yè)務應用。
3. 具體應用場景和應用模式
3.1 IoT云平臺與邊緣計算
在華星光電及其他TCL集團下屬制造業(yè)，面臨的突出問題是數(shù)據(jù)采集。工業(yè)現(xiàn)場需要對接的設備、協(xié)議、數(shù)據(jù)接口多樣，并且大部分機臺、設備的協(xié)議是非公開協(xié)議或非標準改裝協(xié)議。為提升裝備智能化水平，實現(xiàn)實時分析、科學決策、智能優(yōu)化等核心業(yè)務需求，格創(chuàng)東智開發(fā)了多協(xié)議、多功能、內置工業(yè)安全的邊緣計算業(yè)務網關。利用邊緣計算技術,在數(shù)據(jù)的第一入口，對數(shù)據(jù)全生命周期進行管理與價值創(chuàng)造，將數(shù)據(jù)處理前置到邊緣處完成,降低IoT平臺的處理壓力。當前IoT平臺設備接入情況（已完成實施部分）詳見圖4。
格創(chuàng)東智的IoT平臺，通過連接各類物聯(lián)網傳感器和智能網關，提供數(shù)據(jù)查詢、趨勢確認、信息呈現(xiàn)等智能制造資訊服務，并實時了監(jiān)控工廠每個關鍵場景sensor的工作狀態(tài)、IoT 數(shù)據(jù)監(jiān)控及報警，提供預估值參考如：設備故障壽命等，并能提供機器學習、報表分析等功能。圖5介紹了IoT平臺的基本情況。
圖4 IoT平臺設備接入情況（已實施）
3.2設備管理優(yōu)化和設備預測性維護
TCL集團下屬制造業(yè)工廠擁有大量行業(yè)專用設備以及高價值生產機臺，需要原廠商提供日常運維服務。質保過期后，任何企業(yè)個性化服務收費高昂。因此，通過預測性維護項目，全面收集設備和機臺數(shù)據(jù)，并通過機臺故障數(shù)據(jù)分析、多因子全程大數(shù)據(jù)分析等數(shù)據(jù)智能手段，有效降低設備故障次數(shù)，提高設備運維效率，改善設備狀態(tài)，實現(xiàn)生產設備全生命周期健康管理的同時，也極大的降低了企業(yè)的設備運維成本。圖6演示了一個設備馬達預測性維護案例，通過網關，IoT平臺收集馬達的電壓電流、扭矩等數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)分析模型，進行壽命預測。該案例已通過預測性維護減少了50%的單次維修時間。
3.3生產執(zhí)行優(yōu)化——缺陷自動分類項目
面板行業(yè)是資本密集型、技術密集型行業(yè)，生產產區(qū)規(guī)模宏大，工業(yè)流程繁多復雜。為保證工廠生產良率和產品品質，深圳市華星光電技術有限公司的每個工廠分布著20多個面板缺陷檢測站點，每個站點每天判定的圖片量超過2萬張。傳統(tǒng)的檢測方式依賴人眼判定，面臨高人力投入、off line 判別速度慢、人員流失易危及生產等問題。隨著智能制造技術的日趨成熟，基于人工智能的視覺識別技術，依托GETECH平臺對實時、全樣本數(shù)據(jù)的支撐，上線了自動缺陷設別系統(tǒng)（Automatic Defect Classification,簡稱ADC），詳見圖7。
在華星光電上線的站點已能實現(xiàn)無間斷、高精準的自動缺陷分類，缺陷自動分類項目業(yè)務流程詳見圖8。目前，上線站點的人力成本已經削減了60%，異常攔截提早 1hr~2hr。同時，隨著機臺參數(shù)和生產環(huán)境變化，站點模型的準確率、覆蓋度有可能下滑，GETECH平臺提供了AI自學習環(huán)境，及時優(yōu)化調整模型的參數(shù)、結構，改善缺陷識別分類的精度。
3.4大數(shù)據(jù)驅動的品質異常大數(shù)據(jù)預警及分析系統(tǒng)
深圳市華星光電技術有限公司已能實現(xiàn)面板滿產滿銷，生產產能和產品品質將直接影響公司的營業(yè)收入。當面板品質故障發(fā)生時，能迅速報警并定位故障機臺，及時搶修，挽救產能是實際而迫切的業(yè)務需求。格創(chuàng)東智打造的Getech工業(yè)互聯(lián)網平臺的子平臺——大數(shù)據(jù)預警分析系統(tǒng)，圖9、圖10分別展示了該系統(tǒng)的技術架構及業(yè)務架構。將機臺設備上報的數(shù)據(jù)，依靠海量數(shù)據(jù)的存儲能力，分布式計算能力，機器學習能力，協(xié)助華星內部分析人員，快速定位問題設備，問題參數(shù)，提高問題分析效率。目前，本系統(tǒng)能在20分鐘內，從5000+設備，103萬+，243 T 海量歷史參數(shù)中，挖掘出影響產品品質的設備及其設備參數(shù)。
3.5基于機器學習的虛擬量測平臺
液晶面板在生產過程中，為保證產品品質，常需要對在制品的關鍵參數(shù)進行檢測。部分檢測任務（如膜厚）無法在生產線上實時完成，只能采用抽檢方式離線測量，導致不良品發(fā)現(xiàn)不及時，易造成批量式的返修或報廢，產生高額的資源浪費。
虛擬量測平臺正是解決這一問題的利器，其應用架構詳見圖11。簡而言之，虛擬測量通過采集設備制程數(shù)據(jù)，基于經驗預測模型原理，利用人工智能算法對大量的制程數(shù)據(jù)進行學習，通過不斷的修正和優(yōu)化，取得在制品關鍵指標與制程數(shù)據(jù)之間的關系預測模型，便可對指標進行預測，以數(shù)字化方式實現(xiàn)“量測”。該子平臺的業(yè)務流程如圖12所示。結合現(xiàn)有的抽檢系統(tǒng)，降低抽檢率，降低抽檢機臺負荷, 提升周轉率。
4. 安全及可靠性
GETECH平臺從網絡安全、系統(tǒng)安全、終端安全、應用安全、數(shù)據(jù)安全等等不同領域打造全方位的安全理論體系和技術防御平臺。平臺擁有預警毫秒級的實時感知，三網嚴格隔離的全路徑縱深防御和預警及實時響應體系，準確定位攻擊源及攻擊目標并及時阻斷。
同時，平臺兼具創(chuàng)新技術，引入大數(shù)據(jù)和人工智能在安全場景的應用，對生產設備使用組合網絡層的病毒防護、設備子網隔離、白名單防護、威脅預警定位等，建立了一體化、可視化安全管理。如圖13所示，平臺從網絡安全防護、檢測預警、應急處置、檢測評估四個維度構建了全鏈條安全體系，為工廠及用戶提供安全、可靠、高效能的服務。
4. 其他亮點
工業(yè)互聯(lián)網業(yè)務體系全覆蓋，提供工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，邊緣側實時分析，平臺層智能應用賦能全流程的工業(yè)互聯(lián)網服務。
繼承TCL集團在智能制造領域的知識、技術和專利，輸出包含豐富業(yè)務場景的工廠數(shù)字化轉型方案，實現(xiàn)成功經驗的復制和推廣
格創(chuàng)東智定位于工業(yè)互聯(lián)網服務商，但投入大量資金，自主研發(fā)了相關技術和產品，布局“產品+服務”的全套式解決方案。
三、下一步實施計劃
通過華星光電等多個實際工業(yè)互聯(lián)網項目的應用和實施，目前GETECH平臺的實用性和可靠性已經得到了驗證。
格創(chuàng)東智下一步將重點推廣優(yōu)秀案例的成功經驗，如圖14所示。具體分以下兩步完成：
以華星工業(yè)互聯(lián)網平臺為遠點，輻射TCL集團內部各產業(yè)集群，打造通用工業(yè)互聯(lián)網平臺。
以面板制造業(yè)工業(yè)互聯(lián)網應用為基礎，分行業(yè)進行業(yè)務建模，衍生出一系列行業(yè)通用工業(yè)互聯(lián)網應用APP。
四、項目創(chuàng)新點和實施效果
1. 項目先進性及創(chuàng)新點
GETECH格創(chuàng)東智工業(yè)互聯(lián)網平臺的先進性及創(chuàng)新點主要集中在以下三點:
1.1 先進而開放的工業(yè)互聯(lián)網體系架構和生態(tài)
系統(tǒng)總體架構是一個高內聚低耦合的開放式架構，各個層面都可以予以獨立具象，支持各種工業(yè)微服務和工業(yè)App，形成了一個高度開放的工業(yè)互聯(lián)網平臺和生態(tài)環(huán)境。
1.2 高質量數(shù)據(jù)驅動下的泛在數(shù)據(jù)和業(yè)務智能
TCL非常注重企業(yè)海量高質量數(shù)據(jù)的采集、存儲和利用。GETECH平臺將數(shù)據(jù)服務作為單獨的服務模塊來單獨部署，這種方式將數(shù)據(jù)從單一業(yè)務關系中剝離，利用各類算法與模型的長期積累，發(fā)現(xiàn)更多的數(shù)據(jù)關系。
1.3實際而迫切的生產業(yè)務需求和應用場景
GETECH平臺是TCL長期一線智能制造生產需求造就的企業(yè)核心業(yè)務系統(tǒng)。平臺以應用場景為導向，支撐實際生產中一線項目。項目的實施不是為了解決單一設備或系統(tǒng)的問題，而是為了解決具體生產場景下的需求。這種全局視角，不僅是TCL的迫切需求，也是行業(yè)的迫切需求。
2. 實施效果
GETECH格創(chuàng)東智工業(yè)互聯(lián)網平臺和配套應用解決方案已在華星光電部署實施，涵蓋“人、機、料、法、環(huán)”五個場景，項目實施效果顯著，為上線工廠帶來了人力成本削減、高價值設備管理與預測性維護、品質物料追溯、生產環(huán)境實時監(jiān)控等直接或間接的效益。例如自動缺陷檢測項目實現(xiàn)了30+人力節(jié)省，綜合經濟效益達到千萬級別每年，同時縮短了站點周期60%。
同時，平臺側積累的成功案例經驗也正逐步推廣至其他制造類企業(yè)，幫助工廠從研發(fā)設計、生產制造、采購銷售、外部協(xié)同等方面改善現(xiàn)狀。
聲明
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