富士康工業互聯網BEACON應用技術創新 ——綠色循環的精密智能制造
富士康工業互聯網股份有限公司致力于為企業提供以自動化、網絡化、平臺化、大數據為基礎的科技服務綜合解決方案，引領傳統制造向智能制造的轉型，并以此為基礎構建云計算、移動終端、物聯網、大數據、人工智能、高速網絡和機器人為技術平臺的“先進制造+工業互聯網” 新生態，全力打造國際領先的跨行業、跨領域的工業互聯網平臺。
公司主要產品涵蓋通信網絡設備、云服務設備、精密工具和工業機器人。相關產品主要應用于智能手機、寬帶和無線網絡、多媒體服務運營商的基礎建設、電信運營商的基礎建設、互聯網增值服務商所需終端產品、企業網絡及數據中心的基礎建設以及精密核心零組件的自動化智能制造等，依托于工業互聯網為全球知名客戶提供智能制造和科技服務解決方案。
截至2017年底，公司全球專利申請已累計146200件，連續9年被技術分析機構ipIQ評定為Electronics & Instruments領域第一名。公司擁有從事工業互聯網平臺研發、運營、服務等人員擁有博士學歷人員18人、碩士800人，其中中高級職稱1050人，擁有富士康工業互聯網學院、CNAS認證的富士康華南檢測中心等研發和測試機構，建立了富士康博士后創新實踐基地，與深圳大學、信通院、賽迪、賽寶等單位建立聯合產學研合作模式。公司在北京、深圳、貴陽、天津、上海、南寧、杭州、重慶、鄭州等地擁有專業從事工業互聯網服務的子公司，同時與騰訊云深度合作，以公有云和私有云模式為集團和全球工業企業提供工業互聯網服務。
一、項目概況
富士康工業互聯網平臺BEACON是一個基于開放平臺的新型工業生態系統，集成了云計算、物聯網、大數據、移動互聯網、智慧工廠、互聯網、人工智能等新技術或新業態。
1.1 項目背景
在工業+互聯網的浪潮下，世界各國紛紛推出自己的“再工業化戰略”。中國作為一個產出總量居世界第一的工業大國，必然要積極應對新工業革命的挑戰，全面提升智能制造創新能力，加快由“制造大國”向“制造強國”轉變。工業互聯網平臺事關未來10到15年工業操作系統主導之爭，事關公司和國家制造業競爭優勢的確立、鞏固和強化。富士康扎根工業制造服務業40多年，已成為全球最大工業制造服務企業，擁有電子行業的設計、研發、制造等全產業鏈的經驗和技術，以及海量的數據，秉持突破瓶頸并繼續引領行業發展的出發點，制定了“富士康未來發展策略”并加入了工業互聯網產業聯盟（AII）成為首批理事單位。作為世界制造企業的“領頭羊”，在《中國制造2025》和國務院《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》政策指引下，富士康工業互聯網平臺BEACON正在不斷升級迭代。
1.2 項目簡介
富士康工業互聯網平臺BEACON一直致力于研究如何幫助企業提質、增效、降本、減存。在實踐過程中，BEACON通過信息化與生產設備等物理實體的深度融合，提供新形態電子設備產品智能制造服務。平臺提供以自動化、網絡化、平臺化、大數據為基礎的科技服務綜合解決方案，引領傳統制造向智能制造的轉型，并以此為基礎構建云計算、移動終端、物聯網、大數據、人工智能、綠色節能、高速網絡和機器人為技術平臺的“先進制造+工業互聯網” 新生態。
1.3 項目目標
BEACON希望通過不斷深入探索智能制造人工智能領域，為企業提供一站式綜合解決方案。持續發展工業互聯網技術，實現人與人、人與機器、機器與機器間的互連互通。進一步整合人工智能、機器學習、深度學習與安全系統，為全球制造業提供安全可靠、高效的工業互聯網基礎平臺，服務中小企業，為實現制造強國貢獻一份力量。
二、項目實施概況
2.1 BEACON平臺架構
富士康智慧工業互聯網平臺總體架構包括邊緣層、IaaS云網層、PaaS平臺層、SaaS應用層。
邊緣層借助信息物理系統技術，構建信息系統與物理系統的互聯互通，并通過大范圍、深層次的數據采集，以及異構數據的協議轉換與邊緣處理，構建工業互聯網平臺的數據基礎。通過各類通信手段接入不同設備、系統和產品，采集海量數據；依托協議轉換技術實現多源異構數據的歸一化和邊緣集成；利用邊緣計算設備實現底層數據的匯聚處理，并實現數據向云端平臺的集成。邊緣層連接海量工業設備，由邊緣運算（CorePro產品）、自主研發的工業網關（Gateway）、機臺控制/監控（Industrial Control）、工廠設備（Equipment）組成信息感觸層/挖掘層，采集關鍵、有效、微觀、納米的數據，配合邊緣運算，數據上傳至云端。
IaaS云網層，通過富士康云，基于虛擬化、分布式存儲、并行計算、負載調度等技術，實現存儲、網絡、計算、等資源池的優化與管理，根據用戶資源使用情況進行資源彈性分配以確保用戶資源訪問安全等。
PaaS層中平臺層提供面向企業及開發者的一站式平臺開發服務，支持工業模型開發調度與管理，支持基于工業模型封裝的工業微服務的應用全生命周期管理，并提供大規模容器集群管理、資源調度及中間件服務等通用服務能力，幫助用戶快速構建工業應用，PaaS層中微服務架構從底層到上端，形成良性樹型結構。原子粒度的統一數據源，健壯業務邏輯層，豐富業務接口層。做到服務最大能力的復用。
SaaS應用層形成滿足不同行業、不同場景的工業 SaaS 和工業 APP，形成工業互聯網平臺的最終價值。基于BEACON平臺資源自主研發或由第三方研發的封裝了工業知識、方法和技術的應用軟件，如建模仿真優化、工藝和質量優化、供應鏈協同優化、遠程故障診斷等，BEACON平臺目前搭載了7類工業APP 1228個，提供了設計、生產、管理、服務等一系列創新性業務應用。同時，BEACON擁有114種開發工具并支持15類通用算法模型，構建了良好的工業 APP 創新環境，使開發者基于平臺數據及微服務功能實現應用創新。
2.2 BEACON智能制造關鍵技術
2.2.1智能產品與智能服務可以幫助企業帶來商業模式的創新
富士康幾十年來產出過各種類型的智能產品，包括智能手機、智能可穿戴設備、智能汽車、智能家電、智能工業機器人等，沉淀了豐富的制造業經驗。以此為基礎，公司以提高產品的附加值為目的，不斷探索生產技術和生產工藝的改良和升級。
基于各類傳感器和邊緣計算物聯網平臺CorePro，富士康工業互聯網平臺BEACON匯集了海量的制造生產數據，并從中進行篩選和分析，提取出有用的數據流，從而對產線進行預判和維護。通過多維分析處理的數據倉庫Dingo系統進行自定義數據結構建模并上傳云端，將不同控制系統的協議整合為統一接口，以供其他系統進行數據對接。結合數據可視化系統IDS，提供數據實時產生、數據快速處理、知識即時反饋的智能數據服務。
2.2.2從智能裝備、智能產線、智能車間到智能工廠，可以幫助企業實現生產模式的創新
數十年來，富士康的制造裝備完成了機械裝備到數控裝備的升級換代，目前已開始部署智能裝備。新型智能裝備直接聯網上云，實現多平臺應用及數據互通，并實現了智能管理、監控與分析。在生產過程中，智能裝備具有智能優化調機功能，可以有效降低加工誤差、減少調試停機時間、節約人力，從而提高產品質量和生產效率。
依托富士康云，公司結合自身的工業機理經驗積累，以IoT實現設備互聯，再通過遠程監控、影像視覺檢測、智能AGV運輸、智能物料中轉、智能送檢等模塊，建立自動化生產線。產線還能根據客戶不同需求，自由組合拆分設計與零組件、電子組件表面貼裝、智能制造、智能測試及出貨至終端客戶等功能模塊，輸出個性化定制的工業機理生產要素，完成柔性自動化生產線的搭建。
在富士康，生產線、配裝線、檢測線、物流線經形成一套生產閉環，已全面實施智能自動化生產、配裝和檢測。各產線與產線之間、車間與車間之間通過IoT相互鏈接達成了協同工作，生產效率得到了顯著提高。
作為智能工廠，富士康不僅生產過程實現了自動化、透明化、可視化、精益化，同時，產品檢測、質量檢驗和分析、生產物流也與生產過程實現閉環集成。使用ERP、MES等系統作為信息支撐，對生產計劃進行細微、精確的安排。再通過數據采集、車間聯網、智能裝備、智能產線達成了一個廠區內多個車間實現信息共享、準時配送、協同作業。
2.2.3智能物流與供應鏈則可以幫助企業實現運營模式的創新
公司自主開發的ODIN系統，通過庫存管理、需求計劃、供應計劃、數據對比檢測、電子報價系統、多余和過期、產品供應能力報告、文件數據上傳八大功能模塊，匯聚海量、準確庫存數據并以圖表可視化呈現，最大限度滿足了用戶對庫存信息的實時掌握需求。并且經過全球供應數據進行可視化和準確預測，根據實際場景給出原因分析和建議措施，從而實現智能物流與供應鏈。
2.2.4智能決策則可以幫助企業實現科學決策
在公司的運營生產過程中，數據分析需求經常變化，分析報表也需要即時調整。智能BI與IDS系統能夠做到百億數據分析請求秒級響應，支持靈活的業務組合分析和任意的時間窗口分析；無縫整合數據運營中的全部核心組件，提供一致的用戶體驗和極低的維護成本；結合深度算法，提煉各級KPI進行深層層解剖與分析，洞察無法直接觀測到的數據背后的關聯、趨勢和邏輯，幫助用戶給出最優決策的指導與建議。
2.3 安全可靠性
BEACON工業互聯網平臺共涉及主機安全、網絡安全、數據安全、應用安全、專家服務5大類功能，8項功能服務點。
2.3.1 BGP高防
BGP高防是網站用戶遭受大流量DDoS攻擊時服務不可用的情況推出的增值服務。高達T級的防護服務和多達30線的BGP線路。BGP高防基于先進特征識別算法進行精確清洗，幫助用戶抵御 SYN Flood、ICMP Flood等各種大流量攻擊。
2.3.2 Web 漏洞掃描
功能描述：Web 漏洞掃描是用于監測網站漏洞的安全服務，為企業提供 7*24 小時準確、全面的漏洞監測服務，并為企業提供專業的修復建議，從而避免漏洞被黑客利用，影響網站安全。目前 Web 漏洞掃描已廣泛應用于通信、能源等多個行業，并已被多個行業監管機構和等級保護單位使用。
2.3.3 登錄保護
登錄保護服務（Login Protection）針對網站和APP的用戶登錄場景，實時檢測是否存在盜號、自動機批量等惡意登錄行為，為開發者發現異常登錄，并建議開發者采取相應的防護措施，降低惡意用戶登錄給業務帶來的風險。
2.3.4 內容安全
內容安全基于海量數據支撐及深度學習識別技術，可高效準確地識別文字、圖片和視頻等多媒體的違規內容，幫助客戶降低涉政、廣告及其他客戶自定義的違規風險，解決網站和 APP 開發者的違規識別難題。節約人工審核成本的同時，大幅提高識別效率，保護業務健康發展。
2.3.5 應用安全
應用安全為用戶提供移動應用（APP）全生命周期的一站式安全解決方案。涵蓋應用加固、安全測評、兼容性測試、盜版監控、崩潰監測、安全組件等服務，已服務互聯網、物聯網、運營商，以及政務等多個行業。穩定、簡單、有效，讓移動安全建設不再是一種負擔。
2.3.6 工具庫
富士康有著豐富的實戰和對抗經驗，針對工業互聯網專業的安全平臺，將許多針對應用安全，業務安全，后天安全的工具，解析自研成多個豐富的安全產品，用來搭建一整套安全防護工具，保障富士康以及富士康相關客戶的數據安全。
2.3.7 病毒庫
通過病毒的特征來判斷文件是否為病毒和是否已經感染病毒的，每日更新最新的病毒庫，同時捕捉獲取新型的病毒，不斷更新，更新速度以小時計算。
2.3.8 漏洞庫
通過主機安全漏洞掃描，web應用漏洞掃描的豐富漏洞庫，用來支持主機業務安全產品，同時實時獲取最近漏洞庫，打破0day威脅。
三、應用案例——基于富士康工業互聯網平臺BEACON的精密工具制造
在精密刀具加工生產中，BEACON邊緣運算平臺CorePro解決了設備聯網上云、設備智能管理與分析、多平臺應用及數據互通等需求，為生產服務、生產執行、生產過程以及生產設計等環節提供了一整套數據采集處理場景解決方案。傳統刀具加工設備采集的難點在于機臺無開放數據接口、無數據文件及運行日志生成等。CorePro賦能網關依托各類設備和工業傳感器的快速部署，通過Edge Connect Web和APP標準化管理設備、采集軟硬件數據，實現了多用途自主網關分布采集方案，完成了數據有效快速的提取。刀具3D形狀參數、磨削程序參數、砂輪數據、機床狀態數據、冷卻系統數據、環境參數、量測數據以及人工補償數據等關鍵、有效的數據，上傳至富士康云進行大數據處理與分析，幫助智能AI進行學習與建模。目前，基于BEACON的精密刀具加工數據日均采集頻率達到28,640,000次，數據建模99種。
傳統生產過程中崩刀、斷刀很難精準預測，意外中斷作業影響生產效率，頻繁更換刀具又會造成資源浪費。BEACON通過Deep learning、BIG DATA、監測電流、電壓、震動等參數變化規律與分析，解決了傳統生產工藝中刀具失效模式判定、Sensor數據獲取、數據分析建模難等問題。從而對刀具失效進行提前預警，配合用戶庫存管理系統，有效減少用戶處的加工產品異常，使刀具使用壽命合理化，減少資源浪費，提升資源利用率30％以上。
收集量產補正數據，通過大數據處理分析建模（SWM、Random forest、Gradient boosting decision tree、XGboost）進行預測補正，解決了傳統調機補正補償時間長、超歸補償動作頻繁、過度依賴人工經驗等問題。智能預測下支刀具補償時間和尺寸，預測尺寸超差報警，提供正能補償方案，從而達到智能調機補正，節約人力并提高生產效率。
另外，刀具砂輪專家系統通過分析砂輪使用數據（砂輪品牌、力度）、可視化呈現砂輪品牌使用情況（磨耗、補償頻率、占比）以及指導砂輪使用的最優粒度及規格，改變了刀具生產依靠人工選擇砂輪品牌型號、砂輪的使用周期、尺寸、面粗度不穩定的情況。
BEACON 主導開發的“智能綠色循環制造系統”，對制造過程中產生鎢、鈷等廢棄貴金屬廢料再生利用，從而做到變廢為寶，使貴重金屬資源得到更高效、更環保的高價值利用。目前每年循環使用300噸碳化鎢材料，節約的水電資源可供3000個家庭使用一年。該材料綠色循環模式有很強的經濟效益和社會效益，是踐行社會主義綠色發展觀的具體體現，符合習總書記“綠水青山就是金山銀山”的理念。
通過綠色智能制造優化和升級，刀具開發周期縮短30%以上；對可能出現的不良情況進行預警，從而實現設備稼動率提升10%，直通率提升至99.5%，資源綜合利用率提升30%；降低生產現場對人的依賴，實現自動調機、自動化生產、無人化工廠，減少現場操作人員50%；循環300噸碳化鎢材料，減少水消耗6萬噸，節約用電約100萬度。
四、下一步實施計劃
4.1 發展規劃
富士康工業互聯網股份有限公司將在繼續鞏固現有產品生產、銷售規模與已經建立的工業互聯網平臺運營優勢的基礎上，積極開拓智能制造領域的科技服務市場，推動公司發展成為工業互聯網生態體系下的智能制造和科技服務綜合解決方案服務商。
同時，在現有生產線基礎上，更新IT 系統架構，升級自動化流水線，達到工廠車間的進一步“智動化”和熄燈作業目標，實現機器與機器之間、機器與人之間及人與人之間的互聯互通，實現信息流、資金流、技術流、人員流、貨物流和過程流等六流的貫穿整合，發展大數據應用，提升公司創新與分析決策能力，向萬物互聯的智能社會方向邁進。公司設立分布式數據存儲架構，重構并滿足工業互聯網系統要求，完善實時數據查詢、處理方案，整合可視化分析工具，實現制造業與互聯網的深度融合，逐步建設成為具有工業互聯網基礎的“智能制造”。
在技術創新方面，推進通信網絡及云計算相關技術，推動工業互聯網平臺的發展。公司持續投入發展高速光纖、5G、8K、智能AI、高效率無線標準、NB-IoT、LTE-M、NFV、SDN 等技術；在云服務設備業務板塊中，公司著重發展高效能運算平臺、運算虛擬化技術、超融合存儲等。以上技術的發展加快了公司推出創新產品的速度，提高產品效能，給予客戶更好的產品開發服務，滿足不斷變化的市場需求和工業互聯網平臺的廣泛應用。
4.2 服務中小企業
依托富士康云，BEACON集成了大數據，人工智能，物聯網，自動化結合海量影像大數據應用，結合自身工業的機理的經驗積累，為企業提供整套完整的智能工廠解決方案。根據企業自身實際情況，提供針對性極強的場景解決方案，輸出個性化定制的工業機理生產要素，涵蓋自設計與零組件，電子組件表面貼裝，智能制造，智能測試及出貨至終端客戶等功能模塊，助力實現企業個性化智能工廠的快速部署。
五、項目創新點和實施效果
5.1 項目先進性及創新點
BEACON依托富士康工業互聯網的大數據、云計算等軟件及工業機器人、傳感器、交換機等硬件相互整合，通過4項應用創新打造工業領域端到端的可控可管的智慧創新應用解決方案。
5.1.1 工業設備云端化管理應用創新
針對普通的設備管理應用存在設備種類較少、數據采集點不全面、應用功能種類較少等情況。作為BEACON打造的物聯網平臺，CorePro可以將海量設備連接至云端，并在云端進行設備管理、數據存儲，并結合云端其它工具對數據做進一步處理，分析與可視化展現。CorePro支持28種通信協議，16類涵蓋設備、裝置、產品等終端設備，提供操作功能93類，數據監控機制相當健全；數據安全性高，數據傳輸端到端加密，自定義證書授權機制以管控設備連接；海量數據云存儲，數據接入服務采用容器化部署，可彈性擴充；云端化智慧管理設備，監控設備狀態，掌控設備運行和管理，真正做到海量設備云端化管理。
5.1.2 工業數據建模管理應用創新
傳統企業對于企業數據信息的處理一般是獨立系統管理、獨立數據庫存儲調用，在企業數據共享與調用上往往存在著數據孤島、數據調用路徑繁雜等痛點。而基于BEACON 研發設計的數據管理應用Dingo則解決了這些痛點，使企業數據調用更加便捷與靈活。Dingo致力于聯機資料多維度分析、數據循環再生、服務整合利用等技術，打造微服務生態系統，可支持6大類數據庫等并提供資料接口，15類存儲及處理功能數據類型，數據實時處理能力達到15GB/s，將各類零散數據并結構化、API化供用戶即時調用所需數據，如同貨架般隨存隨取。
5.1.3 智能制造管理應用創新
智能工廠平臺化以高端制造技術為本，持續深耕高端材料、精密工具、精密制造領域，并運用大數據、人工智能及智能制造技術，改造傳統工具制造行業，實現智能工具制造的數字化、網絡化、智能化的轉型升級，并通過工業互聯網平臺為工業企業提供以精密工具為核心產品的智能科技服務，助力實現制造大國向制造強國的轉變，未來 5年內將在此基礎上累計投資 10 多億人民幣打造出一個“高端、綠色、智能”工具工業互聯網平臺。
5.1.4 綠色循環精密制造應用創新
在綠色環保方面，一般生產過程中產生的金屬殘余料難以做到再回收利用同時又環保無害的處理，尤其刀具制造及使用中產生的鎢、鈷等貴重金屬，回收不當不僅造成極大經濟浪費而且對環境也有難以恢復的影響。綠色智能制造將制造過程中產生的余料經過回收、浸出、APT、WC粉末、坯料、燒結、開刃等多道工序，通過多種數據庫的建設，對鎢、鈷等廢棄貴金屬廢料各項狀態指標進行實施監控和跟蹤，再根據不同的需求使廢料再生利用，從而做到變廢為寶，使貴重金屬資源得到更高效、更環保的高價值利用。
5.2 實施效果
5.2.1工業設備云端化管理應用創新
BEACON邊緣計算平臺CorePro的部署, 使設備管理效率大幅提升，整體設備維保費用減低5%~15% ，設備壽命延長5%-10%；整體設備非預期停機降低30%-40%，產線生產效率提升5%-10%。
5.2.2 工業數據建模管理應用創新
BEACON數據及微服務生成平臺Dingo的搭建，幫助企業生產、運營、管理的各系統之間信息獲取、流通更加便捷暢快，API、微服務的開放節省了30%的開發成本，提升數據調用效率，減少數據重復存儲，節省資源。
5.2.3 智能制造管理應用創新
幫助傳統企業實現智能工具制造的數字化、網絡化、智能化的轉型升級，提高數據統計分析的及時性、準確性，縮短開發周期30%以上；對可能出現的不良情況進行預警，從而實現設備直通良率提升至99.5%，資源綜合利用率提升30%；降低生產現場對人的依賴，減少現場操作人員50%。
5.2.4綠色循環精密制造應用創新
藉由實施工業互聯網平臺BEACON的工業企業客戶基準精密制造，在原本每年循環300噸碳化鎢材料，相當于少開采一座礦山，減少水消耗6萬噸，節約用電約100萬度，可供3000個家庭使用一年。
聲明
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