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4.8萬平方米。現(xiàn)有65家銷售公司和辦事處，年產(chǎn)值可達20億。擁有全國一流的生產(chǎn)設備，嚴格的檢測體系，高效的運營團隊和完善的售后服務。是一家集研發(fā)、設計、制造、施工、營銷、服務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)模的擴大，公司業(yè)務快速成長，訂單數(shù)量逐年成倍增長，靠原有的生產(chǎn)管理模式已無法滿足企業(yè)發(fā)展的需要。面臨的主要問題是訂單種類多，客戶下單頻度高，無法及時掌握訂單交付進度，產(chǎn)品生產(chǎn)周期長，內(nèi)部生產(chǎn)計劃組織混亂，生產(chǎn)協(xié)同性差，重點設備管理混亂，無法監(jiān)控設備生產(chǎn)狀態(tài)，導致產(chǎn)能不足，資源整體利用率低，同時隨著電線電纜的定制化程度增加，生產(chǎn)與精密加工對企業(yè)的協(xié)同設計、協(xié)同生產(chǎn)、協(xié)同供應鏈提出了更高的要求，大量的技術工藝、原料檢測、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一個先進的5G云工廠，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平，提升企業(yè)核心競爭力，2020年8月，神龍電纜結合自身發(fā)展需要和山西省工信廳的積極推動下，與中國電信山西分公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，正式啟動5G云工廠建設項目，重點推動企業(yè)內(nèi)部的數(shù)字化協(xié)同制造為目標，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、項目概況
神龍電纜5G云工廠項目是基于電信工業(yè)網(wǎng)絡、云工廠管理平臺產(chǎn)品和山西弘狀智能科技有限公司的5G智能網(wǎng)關數(shù)采技術，建立由業(yè)務接單-研發(fā)設計-MRP-生產(chǎn)計劃-過程控制-品質(zhì)管理-倉儲管理-物流發(fā)運的完整管理協(xié)同平臺；應用5G技術實現(xiàn)車間內(nèi)部網(wǎng)絡重建；利用5G靈敏度傳輸，實現(xiàn)設備核心參數(shù)波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務器的快速調(diào)取，并將波動數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標準值域，提高設備穩(wěn)定性。同時建設了邊緣數(shù)據(jù)處理中心，為日后設備接入預留了充足數(shù)據(jù)接口。
1.項目背景
企業(yè)背景：
神龍電纜公司擁有先進的電線電纜技術與設備，公司專業(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、預分支電纜、低煙無鹵電纜、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、計算機電纜、特種電纜、架空線、鋁絞線、鋼芯鋁絞線、布電線等18大類5000余種型號，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、動力柜、電纜橋架等系列產(chǎn)品。但公司的運營管理水平已達不到企業(yè)快速發(fā)展的需要，企業(yè)的運營管理方法急需轉型升級，神龍電纜發(fā)展面臨以下幾個突出問題和潛在需求：
企業(yè)發(fā)展需求：
電纜行業(yè)處于技術、管理提升和規(guī)模整合階段，如何利用先進技術破局成為行業(yè)佼佼者成為挑戰(zhàn)。
管理過程升級需求：
多品種小批量趨勢日益明顯，企業(yè)在銷售下單、計劃、生產(chǎn)、庫存信息等方面不能實現(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)過程以設備為主，所以核心設備的穩(wěn)定性提升，成為產(chǎn)品品質(zhì)的有力保證。
項目可行性與資源優(yōu)勢：
神龍電纜的產(chǎn)品特性與生產(chǎn)工藝技術決定了工廠生產(chǎn)以設備加工制造為主體，所有的人員、物料、方法、工具等生產(chǎn)要素都要經(jīng)過以設備為單元構成的加工中心，并且生產(chǎn)檢驗過程使用的拉絲、絞線、擠塑、護套、成纜等設備，為項目的智能聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集提供了基礎。
圖1 電纜生產(chǎn)設備
2. 項目簡介
神龍電纜5G云工廠項目整體規(guī)劃以底層的工業(yè)級網(wǎng)絡搭建與設備數(shù)采技術為支撐，以各生產(chǎn)要素集成的數(shù)字化工位搭建為系統(tǒng)核心，車間級綜合數(shù)字化管理平臺為數(shù)據(jù)應用載體，建設電纜制造行業(yè)標桿，帶動行業(yè)集群轉型升級，建立行業(yè)智造標準，推動行業(yè)發(fā)展。主要分為以下幾個方面：
設備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集：以電信的工業(yè)網(wǎng)絡為基礎進行車間工業(yè)網(wǎng)絡的整體升級，搭建設備運行與數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡基礎設施。應用設備數(shù)據(jù)采集技術，根據(jù)不同的設備接口與通訊協(xié)議設計數(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實現(xiàn)設備級的聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集。
數(shù)字工位搭建：集合設備加工的人員、物料、工具、作業(yè)方法等生產(chǎn)要素數(shù)字化，結合設備自身狀態(tài)監(jiān)控、加工參數(shù)采集，形成完整的工位級數(shù)字化管理系統(tǒng)。
5G云工廠管理平臺：綜合訂單管理、BOM管理、工藝管理、計劃管理、生產(chǎn)管理、品質(zhì)管理、倉庫管理、報表管理等多個模塊及功能應用，實現(xiàn)對車間的全方位的數(shù)字化升級管理。
3. 項目目標
制造協(xié)同化
產(chǎn)品種類多、復雜的生產(chǎn)工藝路線，導致整個生產(chǎn)鏈條信息復雜，管理難度高、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)速度與效率低，通過5G云工廠管理平臺，將訂單-采購-計劃-生產(chǎn)-檢驗-倉儲等各個環(huán)節(jié)打通，進行數(shù)據(jù)集合與應用，實現(xiàn)協(xié)同設計與協(xié)同制造。
設備運行穩(wěn)定化
將設備核心參數(shù)進行采集及控制，提升了設備穩(wěn)定性與高效自主調(diào)整能力，利用5G靈敏度傳輸，是現(xiàn)實設備核心參數(shù)波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務器的快速調(diào)取，將波動數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標準值域，通過邊緣數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)設備自感知、自判斷、自調(diào)整、自適應，為高效產(chǎn)出及產(chǎn)品穩(wěn)定性提供了核心技術保證。
二、項目實施概況
神龍電纜5G云工廠建設項目一期主要以數(shù)字化協(xié)同制造為目標，重點是對企業(yè)內(nèi)部制造過程進行數(shù)字化升級改造。
1. 項目總體架構和主要內(nèi)容
圖2 項目總體架構
神龍電纜5G云工廠項目建設總體架構主要分為：業(yè)務層、網(wǎng)絡層、數(shù)采層、應用層、展示層與邊緣層。
流程層架構設計
首先在系統(tǒng)進行流程建模與模型設計，對公司整體業(yè)務進行價值流分析與設計，從原材料采購、下料、拉絲、絞線、擠塑、繞包、護套、打盤、檢驗與包裝發(fā)貨，進一步定義數(shù)字化匹配的標準業(yè)務流與工藝流。
圖3 產(chǎn)品制造工藝流程
設備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)采層
應用5G網(wǎng)絡將設備聯(lián)網(wǎng)，通過5G邊緣數(shù)據(jù)處理器哨兵NO.1對設備進行加工參數(shù)、設備狀態(tài)等實時數(shù)據(jù)的采集，可實現(xiàn)對不同行業(yè)工業(yè)現(xiàn)場的智能設備進行集中數(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)，能夠將數(shù)據(jù)從邊緣側、傳輸?shù)皆贫耍瑢崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程接入。
圖4 5G邊緣數(shù)據(jù)處理器哨兵NO.1
應用平臺
基于神龍電纜5G云工廠管理平臺，建立由業(yè)務接單-研發(fā)設計-MRP-生產(chǎn)計劃-過程控制-品質(zhì)管理-倉儲管理-物流發(fā)運的完整管理協(xié)同平臺；應用5G技術實現(xiàn)車間內(nèi)部網(wǎng)絡重建；利用5G靈敏度傳輸，實現(xiàn)設備核心參數(shù)波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務器的快速調(diào)取，并將波動數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標準值域，提高設備穩(wěn)定性。同時建設了邊緣數(shù)據(jù)處理中心，為日后設備接入預留了充足數(shù)據(jù)接口。
搭建智能云管理平臺，建立由訂單下單-計劃管理-生產(chǎn)管理-質(zhì)量管理-庫存管理完整的數(shù)字化制造管理協(xié)同平臺。
圖6 車間生產(chǎn)信息可視化圖5 訂單數(shù)字化管理平臺
圖7 質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)可視化圖8 倉庫庫存信息可視化
基于關鍵生產(chǎn)設備與工序，集成人員、設備、工藝、方法等生產(chǎn)要素建立以設備加工中心為核心的5G+數(shù)字工位。
圖9 5G+數(shù)字工位
可視化運營決策數(shù)字化管理平臺。
圖10 數(shù)字化管理運營中心
架構及部署形式
系統(tǒng)架構設計：平臺整體采用最先進的微服務架構保證維護性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，開發(fā)采用Java安全架構ApacheShiro，保證了數(shù)據(jù)的安全性，前端采用bootstrap架構，響應式布局設計，超高兼容性與延展性。
系統(tǒng)采用云部署：天翼云支持動態(tài)調(diào)度計算資源并根據(jù)需求變化靈活優(yōu)化，合理解決應用占用資源和處理速度問題。可快速部署，支持業(yè)務快速上線，實現(xiàn)遠程運維，可為企業(yè)降低綜合使用成本。
圖11 系統(tǒng)云部署
三、下一步實施計劃
1. 項目實施計劃
圖12 項目計劃
項目建設期限為2020年～2022年，分三期建設。
一期（2020）主要以內(nèi)部流程優(yōu)化及協(xié)同制造為目標，重點市對企業(yè)內(nèi)部制造過程進行數(shù)字化升級改造，建立5G云工廠管理平臺。
二期（2021）主要是高效運營管理和建設數(shù)字制造工廠為目標，重點是通過產(chǎn)品管理和設備全面數(shù)字化管理，實現(xiàn)制造過程數(shù)字化。
三期（2022）是實現(xiàn)智能化管理和產(chǎn)業(yè)整合平臺建設，最終實現(xiàn)智能制造的目標。
2. 具體應用場景和應用模式
建設電纜制造行業(yè)轉型升級評估評價體系，利用先進技術進行工業(yè)互聯(lián)深度實踐，建設從產(chǎn)品設計標準-研發(fā)工藝標準-生產(chǎn)管理標準-質(zhì)量管理標準-設備先進性檢驗標準-行業(yè)智造級別評價標準。建設電纜制造行業(yè)標桿，帶動行業(yè)集群轉型升級，建立行業(yè)智造標準，推動行業(yè)發(fā)展。
四、項目創(chuàng)新點和實施效果
1. 項目先進性及創(chuàng)新點
設備聯(lián)網(wǎng)與5G數(shù)采技術應用
5G邊緣數(shù)據(jù)處理服務器-哨兵NO.1是一款集成了遠程管理服務器、數(shù)據(jù)存儲模塊、采集系統(tǒng)、邊緣數(shù)據(jù)處理模塊、5G網(wǎng)絡傳輸模塊的綜合集成邊緣數(shù)據(jù)處理設備；具備邊緣數(shù)據(jù)識別、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)模型比對、設備程序識別、反向調(diào)整控制能力，擁有多種接口，支持多種協(xié)議，運行穩(wěn)定可靠、兼容全面、易擴展，硬件成本低，支持遠程維護，方便配置管理。
基于5G邊緣數(shù)據(jù)處理器哨兵NO.1設備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)采技術，設計多協(xié)議、多設備的標準化集成采集技術方案，建立了“5G邊緣數(shù)據(jù)處理服務器-哨兵NO.1”核心模組，將設備核心參數(shù)進行采集及控制，實時監(jiān)測車間的拉絲、絞線設備線徑，加工米數(shù)、監(jiān)控加工設備主軸轉速等工藝參數(shù)，提升了設備穩(wěn)定性與高效自主調(diào)整能力，利用5G靈敏度傳輸，實現(xiàn)設備核心參數(shù)波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務器的快速調(diào)取，將波動數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標準值域，通過邊緣數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)設備自感知、自判斷、自調(diào)整、自適應，為高效產(chǎn)出及產(chǎn)品穩(wěn)定性提供了核心技術保證。
5G云工廠管理平臺建設
基于中國電信5G云工廠管理平臺，建立由業(yè)務接單-研發(fā)設計-MRP-生產(chǎn)計劃-過程控制-品質(zhì)管理-倉儲管理-物流發(fā)運的完整管理協(xié)同平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)在產(chǎn)品管理、訂單管理、工藝BOM管理、采購管理、計劃管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、倉儲管理、客戶/供應商管理等方面的綜合數(shù)據(jù)集成，全方面來提高企業(yè)在生產(chǎn)數(shù)據(jù)方面的協(xié)同性。應用5G技術實現(xiàn)車間內(nèi)部網(wǎng)絡重建；利用5G靈敏度傳輸，實現(xiàn)設備核心參數(shù)波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務器的快速調(diào)取，并將波動數(shù)據(jù)快速調(diào)整到標準值域，提高設備穩(wěn)定性，為制造設備穩(wěn)定性提升、產(chǎn)品品質(zhì)提升提供有力技術支撐。
2. 實施效果
制造速度提升
神龍電纜通過5G云工廠管理平臺的建設，減少銷售、工藝、計劃、采購、生產(chǎn)、質(zhì)檢之間的信息不協(xié)同問題，提高計劃組織的準確性，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，綜合庫存降低15%，準時交貨率OTD提升20%，質(zhì)量提升10%，實現(xiàn)人力的精簡5%，管理效率提升50%。
效率提升
制造數(shù)據(jù)的可視化為運營決策提供大量的數(shù)據(jù)支撐，并為管理者提供有效的 管理實時工具，降低管理難度，提升管理效率。
圖11 5G云工廠建設實施效果
3. 項目上線評價
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，充分利用技先進技術，已成為當?shù)?G落地應用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設的標桿企業(yè)。神龍電纜5G云工廠項目上線以來，一直備受政府和媒體的關注，晉中市工信局領導曾多次到訪神龍電纜，并指出項目深入拓展與快速復制要求。晉中市電視臺針對神龍電纜5G應用項目做出了專題報道，總經(jīng)理耿鈺航表示，作為當?shù)匦袠I(yè)標桿，企業(yè)應用數(shù)字化、信息化管理為企業(yè)帶來的管理效率提升是顯而易見的，未來的企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略布局離不開數(shù)字化、信息化技術的支撐，企業(yè)將不斷應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G等先進技術追求持續(xù)發(fā)展。
圖13 晉中市電視臺專題報道神龍電纜5G應用項目