5G+智慧工廠建設(shè)方案研究與實踐

劉 源

聯(lián)通雄安產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司 石家莊 050000

引言

隨著5G、大數(shù)據(jù)、AI、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等新技術(shù)變革與發(fā)展，工廠建設(shè)與改造中越來越多地植入高新技術(shù)，工廠也逐步數(shù)字化、智能化、智慧化，以滿足各類工廠生產(chǎn)、管理的新需求。

智慧工廠是以5G、AI、數(shù)字孿生、云計算等新技術(shù)為基礎(chǔ)，融合工廠內(nèi)人、機、料、法、環(huán)等核心要素，實現(xiàn)工廠統(tǒng)一的生產(chǎn)管理，滿足多系統(tǒng)數(shù)據(jù)打通，實現(xiàn)精細化、動態(tài)的控制與協(xié)調(diào)，實現(xiàn)數(shù)字工廠向智慧工廠轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)降本增效、安全生產(chǎn)、綠色環(huán)保等多維指標改善[1-5]。

1 現(xiàn)狀及問題

工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，特別是化工等重工業(yè)企業(yè)，近年來出現(xiàn)了信息化手段不能支撐日益增長的生產(chǎn)力、生產(chǎn)成本及安全環(huán)保管理難等問題，急需提升數(shù)字化管理效率和競爭力。以化工類工廠現(xiàn)狀為例，主要有三個方面較為突出的問題[6]。

1)企業(yè)數(shù)據(jù)現(xiàn)狀方面表現(xiàn)為信息孤島和無數(shù)據(jù)資產(chǎn)。企業(yè)系統(tǒng)集成平臺不完善，全廠區(qū)各信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)獨立，形成信息孤島；企業(yè)無底層數(shù)據(jù)平臺，依托于應用系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。

2)生產(chǎn)現(xiàn)狀方面表現(xiàn)為運輸環(huán)節(jié)中煤炭車排隊效率低；稱重環(huán)節(jié)中人工檢測及記錄，每車耗時3～5分鐘，人力成本高，且效率低；生產(chǎn)環(huán)節(jié)中配煤過程缺乏系統(tǒng)化支撐，人工報表統(tǒng)計慢、準確度低等，缺乏生產(chǎn)看板，調(diào)度方式依賴于電話、對講等。

3)安環(huán)現(xiàn)狀方面人工巡檢安全漏洞大、效率低、人工成本高；高危區(qū)域人員管控不足；環(huán)保數(shù)據(jù)無法及時及全面掌握，缺乏預警機制。

2 5G+智慧工廠建設(shè)方案

2.1 建設(shè)原則

5G+智慧工廠建設(shè)以5G技術(shù)為引領(lǐng)，夯實IT基礎(chǔ)設(shè)施，深化工業(yè)應用，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為主線，綜合利用自動化、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等成熟技術(shù)，分別從企業(yè)數(shù)據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)型和生產(chǎn)管理業(yè)務重塑兩個緯度，起步智慧工廠建設(shè)。

總體設(shè)計首先建立企業(yè)數(shù)字化依賴的網(wǎng)、云、集控、平臺基礎(chǔ)設(shè)施，其次從全流程數(shù)字化管理、局部智能化等方面選取穩(wěn)定性、先進性、適用性強的場景組成完整方案。

2.2 總體設(shè)計

2.2.1 一個頂層設(shè)計

總體設(shè)計方案從設(shè)備監(jiān)測控制、基礎(chǔ)技術(shù)分層建設(shè)及生產(chǎn)運營分層設(shè)計，各層級內(nèi)分版塊設(shè)計，如圖1所示。設(shè)備控制層統(tǒng)籌規(guī)劃自動化設(shè)備、儀表等智能設(shè)備、視頻攝像設(shè)備、質(zhì)量檢測儀器等設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和有限遠程控制。基礎(chǔ)技術(shù)層參考通信互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)分層模式，進行了四個層級細分，分別從網(wǎng)、通信、云、關(guān)鍵性基礎(chǔ)能力進行設(shè)計。L4層側(cè)重5G+PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下，為工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)(內(nèi)網(wǎng))、管理網(wǎng)(外網(wǎng))及互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)與有限互通提供設(shè)計；L3層側(cè)重于融合通信整合；L2層側(cè)重企業(yè)工業(yè)云計算、邊緣計算及數(shù)據(jù)中心建設(shè)設(shè)計；L1層將常見軟硬結(jié)合數(shù)據(jù)存儲、分析、GIS等基礎(chǔ)能力進行設(shè)計。生產(chǎn)營運層以人、機、料、法、環(huán)的分類，以生產(chǎn)與質(zhì)量、能源消耗、安全與環(huán)境、設(shè)備健康管理四個方面為重點內(nèi)容。

圖1 頂層設(shè)計

2.2.2 四個主體結(jié)構(gòu)

根據(jù)頂層設(shè)計的框架，確定基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)中心、平臺應用、前端展示四個方面的主體結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)設(shè)施包括6大內(nèi)容：工廠混合云、全光環(huán)網(wǎng)改造、5G網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備智能感知、監(jiān)控點位增設(shè)、模塊化機房建設(shè)。數(shù)據(jù)中心包括一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心平臺及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)倉庫、視頻云、視頻AI分析四個能力接口。平臺應用包括無人磅站、煤場卸貨車輛指引、安全環(huán)保監(jiān)測、3D智能盤庫、化工/燃氣廠區(qū)機器人巡檢、智能機器人煙道巡檢、煉焦4大車遠程控制和調(diào)度和數(shù)字化黨建八大應用。前端展示包括一個可視化平臺、指揮調(diào)度大屏和移動辦公小屏[7]。

2.3 詳細方案

2.3.1 基礎(chǔ)設(shè)施

1)5G+企業(yè)全光網(wǎng)建設(shè)

①工業(yè)環(huán)網(wǎng)改造。以光纜基礎(chǔ)網(wǎng)為基礎(chǔ)，建立一套工業(yè)環(huán)網(wǎng)，將承載不同業(yè)務的網(wǎng)絡(luò)整合，消除多張網(wǎng)絡(luò)并用帶來的建設(shè)費用高、維護升級困難等問題。以企業(yè)總機房為中心機房，機房內(nèi)安裝智能城域網(wǎng)接入設(shè)備(以具體業(yè)務為依據(jù)合理配置)，上聯(lián)到智能城域網(wǎng)，承載5G網(wǎng)絡(luò)。部署設(shè)備包含：1臺核心路由器、1臺防火墻、1臺上網(wǎng)行為管理器、2臺核心交換機(一主一備)、2臺OLT(一主一備)、若干ONU、MDU、語音網(wǎng)關(guān)、語音控制器等設(shè)備，承載廠區(qū)語音通話、辦公、監(jiān)控、生產(chǎn)[8-9]，如圖2所示。

圖2 工業(yè)環(huán)網(wǎng)改造示意圖

②監(jiān)控和辦公全光網(wǎng)絡(luò)改造。以某廠實際情況為例，在廠區(qū)內(nèi)架設(shè)光纜至廠區(qū)各個業(yè)務點，用于收斂廠區(qū)內(nèi)的監(jiān)控、固話、辦公網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)生產(chǎn)采集點等業(yè)務。通過PON光纖網(wǎng)絡(luò)匯聚至總機房，在廠區(qū)內(nèi)形成全光的網(wǎng)絡(luò)。

③5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋。整個廠區(qū)做到室外5G全覆蓋，廠區(qū)煉煤區(qū)域軌道、無人地磅等核心區(qū)域主要通過5G實現(xiàn)視頻監(jiān)控采集及實時處理；根據(jù)需求制定室外覆蓋方案，各個基站AAU設(shè)備和通過廠區(qū)光纜環(huán)網(wǎng)連接至廠區(qū)機房BBU設(shè)備，再連接至廠區(qū)機房智網(wǎng)6180h設(shè)備10GE光口，廠區(qū)辦公樓需做5G室內(nèi)深度覆蓋[10-11]。

④MEC(邊緣計算技術(shù))設(shè)備部署。基礎(chǔ)能力包括5G邊緣路由分流、邊緣API網(wǎng)關(guān)、ICT-IaaS/CaaS服務、云邊協(xié)同等服務。5G中實現(xiàn)超低時延，5G系統(tǒng)本身的作用是有限的，將MEC插入到核心網(wǎng)之前，則可以迅速將時延縮短。價值體現(xiàn)在敏感數(shù)據(jù)不出園區(qū)，提升數(shù)據(jù)安全保障，提高網(wǎng)絡(luò)性能，實現(xiàn)云網(wǎng)融合，運用創(chuàng)新5G與邊緣計算的組合，避免現(xiàn)場復雜走線、可靈活改造升級，同時保證了高性能視頻數(shù)據(jù)采集與低時延自動化機械控制[12]。

2)工業(yè)私有云建設(shè)

資源池網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的邏輯拓撲如圖3所示。

圖3 資源池網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的邏輯拓撲圖

其中，三個邏輯區(qū)域分別為計算節(jié)點集群、存儲節(jié)點集群、監(jiān)控管理集群。物理連接方面延續(xù)沃云標準架構(gòu)中的組網(wǎng)模式，萬兆交換機分別承載計算和存儲區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)流量，通過核心交換機將數(shù)據(jù)匯聚，其中核心交換機旁掛防火墻保障安全邊界。

3)監(jiān)控點位升級

廠區(qū)原有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端點位升級，可利舊可用性較強的數(shù)字攝像機，模擬攝像機全部替換。因廠區(qū)環(huán)境不同，室外采用400萬像素防爆網(wǎng)絡(luò)高清攝像機，室內(nèi)采用400萬像素網(wǎng)絡(luò)高清攝像機。

2.3.2 數(shù)據(jù)中心

1)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

①主要功能

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺主要提供應用開發(fā)和微服務技術(shù)，應用開發(fā)旨在提供快速開發(fā)集成工具，為SaaS層提供支撐，微服務技術(shù)為搭建可復用的微服務組件庫(如知識組件、算法組件、原理模型組件等)提供技術(shù)支撐，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺采用云原生技術(shù)，支持微服務、分布式計算與存儲、容器服務、多租戶，并獨創(chuàng)了云端動態(tài)領(lǐng)域模型，是基于微服務架構(gòu)的云端在線應用開發(fā)平臺。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺包括分布式云基礎(chǔ)設(shè)施、微服務運行時、公共平臺基礎(chǔ)服務、企業(yè)平臺服務、低代碼開發(fā)平臺、CAS和組織用戶服務、連接和集成服務、IOT平臺和大數(shù)據(jù)服務。

②接口設(shè)計

平臺具有API開放接口，主要目的是提供標準化的開放平臺能力以支持其他場景的功能擴展或完善，為生態(tài)應用進入業(yè)務提供便利和賦能。

平臺提供內(nèi)外對等的開放性，所有單據(jù)的操作都可以一鍵發(fā)布成API，如果系統(tǒng)有n個單據(jù)，每個單據(jù)有10個操作，那么可以不用任何代碼，直接發(fā)布n×10個API服務。UI可以操作的功能均可開放，參考Rest RPC的規(guī)范，主要特性包括：支持多類型服務發(fā)布；多層級認證和授權(quán)模型；遵規(guī)，易于開發(fā)和維護。平臺支持的API類型主要包括如下三類。

操作服務：操作服務關(guān)聯(lián)一個具體的業(yè)務對象(基礎(chǔ)資料或者單據(jù))，并可將其操作(含自定義操作Donothing)發(fā)布成服務，系統(tǒng)根據(jù)發(fā)布的服務自動生成服務接口及出入?yún)⑵跫s。

AI服務：為滿足Chatbot交互而生成的特殊服務契約，AI服務也會依附于具體的業(yè)務對象，但是他不依賴于任何的操作，而是通過自定義的AI命令和應用進行適配，所攜帶的參數(shù)也可以完全自定義。

自定義服務：是指可以設(shè)計將任何功能開放出來的服務，這類型的服務不依附于任何業(yè)務對象，出入?yún)?shù)也可完全自定義。

③安全措施

平臺認證和鑒權(quán)采用OAuth2.0協(xié)議，各業(yè)務系統(tǒng)身份信息同步要求數(shù)據(jù)傳輸采用SSL加密通道。在統(tǒng)一認證賬號方面，采用三權(quán)分立設(shè)計體系，增強系統(tǒng)安全性。

雙重驗證：主要包括客戶端的驗證和服務端的驗證，可以防止用戶在客戶端惡意篡改數(shù)據(jù)，跳過客戶端驗證去直接操作數(shù)據(jù)庫。

安全編碼：用戶通過表單提交的所有數(shù)據(jù)，在服務器端都要進行安全編碼，防止用戶提交非法腳本或執(zhí)行SQL，從而獲取敏感數(shù)據(jù)等操作。

密碼加密：用戶登錄時的密碼進行混合加密(將對稱加密和非對稱加密進行結(jié)合)，加密方法不可逆，即便是密文被泄露也不會有任何問題。

訪問驗證：對客戶端請求的所有鏈接都進行權(quán)限校驗，以此來防止用戶直接在瀏覽器上敲入地址進行越權(quán)訪問。對操作權(quán)限進行精準控制，對所有管理鏈接都進行權(quán)限驗證，并且可以控制前端元件是否顯示[13]。

2)大數(shù)據(jù)倉庫能力和接口

結(jié)合某企業(yè)產(chǎn)業(yè)多樣、企業(yè)規(guī)模體量中等、數(shù)字化建設(shè)剛剛起步等現(xiàn)狀，從高可靠基礎(chǔ)建設(shè)和高收益重點領(lǐng)域先行的原則，制訂數(shù)據(jù)架構(gòu)。

①技術(shù)架構(gòu)

如圖4所示，數(shù)據(jù)架構(gòu)主要特點有：建設(shè)數(shù)據(jù)中臺，匯集企業(yè)數(shù)據(jù)(財務系統(tǒng)、ERP、CRM、設(shè)備數(shù)據(jù)等各原有和新建系統(tǒng)中的數(shù)據(jù))，梳理并持續(xù)更新數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄，提供數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)復用等能力，為不同用戶提供一站式全業(yè)務鏈的數(shù)據(jù)服務。以“業(yè)務數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)資產(chǎn)化、資產(chǎn)服務化、服務業(yè)務化”為綱領(lǐng)，建設(shè)數(shù)據(jù)能力，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能企業(yè)。

圖4 大數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)架構(gòu)

②接口設(shè)計

針對企業(yè)數(shù)據(jù)來源多樣性，將不同類型數(shù)據(jù)(結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù))匯聚到數(shù)據(jù)湖/數(shù)據(jù)倉庫中，滿足企業(yè)的不同數(shù)據(jù)需求。

數(shù)據(jù)接入是將工廠組織中的各類數(shù)據(jù)按照預先制定的數(shù)據(jù)抽取策略，完成數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源向數(shù)據(jù)指標抽取的過程，是數(shù)據(jù)標準化的先驅(qū)工作。在實際數(shù)據(jù)抽取業(yè)務場景中主要面臨以下問題與考驗。

一是面對龐大增量數(shù)據(jù)。分散的數(shù)據(jù)來源無法做到數(shù)據(jù)一致性、完整性，數(shù)據(jù)質(zhì)量問題日益突出。數(shù)據(jù)定義不統(tǒng)一，在數(shù)據(jù)流程中容易產(chǎn)生錯誤，需要重新了解和分析元數(shù)據(jù)輸入。

二是面臨整合不同外部系統(tǒng)壓力。為解決這一問題，可通過標準的數(shù)據(jù)接入體系，以對多樣化的數(shù)據(jù)源進行管理為宗旨，支持關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、文件系統(tǒng)等數(shù)據(jù)源的接入管理，同時提供對數(shù)據(jù)源詳情的查看，并定時或手動刷新數(shù)據(jù)源信息，便于用戶實時查看數(shù)據(jù)源的變化。接入管理包含數(shù)據(jù)接入類型、接入方式、采集任務調(diào)度、異常處理等功能，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)資源的集中采集管理。

三是解決文件接入問題。各車間按照生產(chǎn)任務每日手工填報生產(chǎn)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)支持Excel格式的大批量數(shù)據(jù)的高效導入和全過程管控，并可讀取其中的每個Sheet頁簽，表頭設(shè)置支持自動生成表頭和把第一行作為表頭。數(shù)據(jù)導入后提供用戶查詢、分析等功能。

四是解決數(shù)據(jù)源對接問題。支持對接數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)源進行集中管理。針對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源進行數(shù)據(jù)源配置，支持多種數(shù)據(jù)源的連接，具體包括MYSQL、Oracle、HIVE、Impala、GaussDB。

五是解決物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入問題。目前化工廠設(shè)備數(shù)據(jù)大多具備PLC或DCS數(shù)據(jù)監(jiān)測采集接口，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)接入。

3)視頻AI分析能力

本方案在園區(qū)門崗、生產(chǎn)區(qū)域及其它重點區(qū)域調(diào)用或部署前端采集、抓拍設(shè)備，將業(yè)務數(shù)據(jù)匯聚集中回傳到數(shù)據(jù)中心，由算法服務器和管理平臺提供相應的技術(shù)服務。視頻AI能力部署如圖5所示。

圖5 視頻AI能力部署示意圖

AI視頻分析系統(tǒng)可以與整體方案進行數(shù)據(jù)交互，同步現(xiàn)有人員、車輛信息數(shù)據(jù)，便于工作人員管理，同時服務各個系統(tǒng)間的信息共享和業(yè)務協(xié)同。系統(tǒng)提供對外接口，可定制化開發(fā)數(shù)據(jù)傳輸對接原有和新建系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)間聯(lián)動，提高方案可行性和系統(tǒng)可用性。

總體架構(gòu)由基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務層、引擎服務層、應用平臺層組成，如圖6所示。

主要功能包含視頻接入和解碼、視頻智能分析、異常結(jié)果上報、異常報警通知、分析結(jié)果存儲和綜合管理后臺等。通過各服務模塊之間的協(xié)作，實現(xiàn)客戶現(xiàn)有視頻監(jiān)控平臺的視頻接入、實時解碼以及對后續(xù)各類場景智能分析算法的調(diào)度，并將異常結(jié)果進行上報和通知等功能。實現(xiàn)場景含車牌識別、手機使用檢測、安全帽、工作服穿戴檢測等。

在接口設(shè)計上，通過制定數(shù)據(jù)接口對接標準，開發(fā)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，為現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)交換、集成接口，采用Web Service、API、HTTP、XML等技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取，方便與其他應用系統(tǒng)的銜接。通過標準的開發(fā)接口，如文本、視頻、圖片、文檔、評論、日志、站點、欄目等網(wǎng)站數(shù)據(jù)接口，提供數(shù)據(jù)的查詢、寫入、導入、導出等功能，方便地實現(xiàn)與其他應用系統(tǒng)的銜接。本方案對接安全環(huán)保平臺、無人值守磅站、可視化大屏。

2.3.3 平臺應用

1)無人值守磅站

建立由企業(yè)為中心的頂層數(shù)據(jù)，廠區(qū)相對獨立的一卡通無人值守系統(tǒng)，實現(xiàn)自動、自助、結(jié)合人工方式與信息化系統(tǒng)達到無縫對接。整個系統(tǒng)采用集中管理、分布式部署的設(shè)計模式，所有的業(yè)務數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)、語音、控制信號等)通過客戶端PC和軟件系統(tǒng)進行就地處理，通過辦公網(wǎng)絡(luò)與控制中心進行交互。

如圖7所示，系統(tǒng)設(shè)計采用三層架構(gòu)：感知層、傳輸層(網(wǎng)絡(luò)傳輸層及基礎(chǔ)設(shè)施層)、業(yè)務應用層(應用層及服務平臺層)。

圖7 無人值守磅站系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)架構(gòu)

2)安全環(huán)保平臺

主要功能包括法律法規(guī)和標準錄入及查詢、機構(gòu)及職責、風險管理、制度管理、教育培訓、生產(chǎn)設(shè)施及工藝安全、作業(yè)安全、職業(yè)健康、危險化學品管理、事故與應急管理、檢查與自評、環(huán)境管理、能源管理、移動應用等14項子功能。

接口設(shè)計方面，平臺自身提供開放API接口供第三方系統(tǒng)或SDK 定制程序調(diào)用，接口遵循REST標準，返回格式均為JSON對象。本次項目主要對接DCS、PLC等控制系統(tǒng)以及散點儀表生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)；另外對接可燃及有毒氣體泄漏報警、環(huán)境污染監(jiān)測、氣象監(jiān)測、視頻監(jiān)控、能源儀表等系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

3)DCS數(shù)據(jù)采集

實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是開發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的支撐軟件。在流程行業(yè)中，大量使用實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行控制系統(tǒng)監(jiān)控，系統(tǒng)先進控制和優(yōu)化控制，并為企業(yè)的生產(chǎn)管理和調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、決策支持及遠程在線瀏覽提供實時數(shù)據(jù)服務和多種數(shù)據(jù)管理功能。

結(jié)合現(xiàn)場各類設(shè)備、衡器、液位、傳感器開發(fā)支持多協(xié)議的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時采集，采集支持多種方式：支持OPC協(xié)議的標準OPC方式、支持DDE協(xié)議的標準DDE通訊方式、支持MODBUS協(xié)議的標準MODBUS通信方式、通過ODBC協(xié)議的ODBC通信方式、通過API編寫的專有通信方式、通過編寫設(shè)備的專有協(xié)議驅(qū)動方式等。

實時數(shù)據(jù)應用包括工藝流程圖、崗位操作記錄、報警歷史記錄、平穩(wěn)率計算、KPI指標計算等。

4)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)

打造全流程數(shù)字化生產(chǎn)執(zhí)行管理體系，涵蓋物料、人員、質(zhì)檢、計量、調(diào)度、統(tǒng)計等模塊，實現(xiàn)了從原料進廠到產(chǎn)品出廠全流程管控，系統(tǒng)投用后，能極大促進生產(chǎn)經(jīng)營管理的科學化、規(guī)范化、透明化和精益化。

主要功能包括生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、物料管理、操作管理、巡檢管理、生產(chǎn)統(tǒng)計6項功能。

2.3.4 前端展示

1)大數(shù)據(jù)可視化平臺

為指揮中心量身打造超高清小間距LED大屏顯示解決方案，支持無縫、無邊框、無限拼接，可自定義整屏尺寸，任意分辨率下，畫面顯示效果精準完整。

如圖8 所示，大屏主要內(nèi)容包括生產(chǎn)監(jiān)測主題(含生產(chǎn)過程監(jiān)測、設(shè)備運維監(jiān)測)、應急調(diào)度專題(含數(shù)據(jù)監(jiān)測告警、突發(fā)事件監(jiān)測、園區(qū)可視化巡檢、可視化通訊指揮)、經(jīng)營分析專題應用三大方向的應用。

圖8 業(yè)務全景展示平臺

2)移動端小屏

隨著大數(shù)據(jù)行業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)可視化設(shè)計在移動端的應用越來越多，數(shù)據(jù)可視化在移動端的主要體現(xiàn)是“數(shù)據(jù)圖表”，基于最常用的數(shù)據(jù)設(shè)計組件，如柱狀圖、折線圖、環(huán)形圖等，快速了解到工廠生產(chǎn)及管理信息，避免使用“復雜”的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式，實現(xiàn)手機端展示簡單易懂。相對PC，手機屏幕展示的區(qū)域有限，不適宜展現(xiàn)數(shù)據(jù)緯度過多的數(shù)據(jù)。本方案主要對接可視化大屏、釘釘圖表。

3 應用效果與總結(jié)

5G+智慧工廠方案已成功落地某千萬級化工企業(yè)項目。基礎(chǔ)設(shè)施方面實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)、光纖100%覆蓋；AI攝像頭代替人全廠巡檢；智能過磅機代替人自動稱重；高精度人員定位，24小時實時預警。數(shù)字平臺方面已搭建七大數(shù)字應用平臺—工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、大數(shù)據(jù)倉庫、視頻AI平臺、大數(shù)據(jù)可視化平臺、安環(huán)管理平臺、智能質(zhì)檢平臺、MES管理系統(tǒng)。通過以上信息化建設(shè)，企業(yè)減崗17位，實現(xiàn)每年節(jié)約人工成本100萬元；產(chǎn)能提升3%，增產(chǎn)近6萬噸冶金焦，增收近1 200萬元；環(huán)保預警5次，重大事故預警1次，減少生產(chǎn)損失近1 000萬元。

通過建立全場景實時準確的數(shù)據(jù)支撐智能決策體系，實現(xiàn)由人工經(jīng)驗管理決策向數(shù)據(jù)驅(qū)動管理決策模式轉(zhuǎn)變。實現(xiàn)安全管理智能化、能源管控智能化、環(huán)保管理一體化，助力節(jié)能減排、降本增效、應急指揮決策。基于本方案應用實踐探索，可為同類智慧工廠建設(shè)提供成熟、先進、穩(wěn)定的模型參考，具有顯著的技術(shù)實踐示范意義。