GETECH格創東智工業互聯網平臺 ——數字化、智能化工廠轉型實踐中的應用
TCL集團股份有限公司創立于1981年，是全球化的智能產品制造及互聯網應用服務企業集團。為了適應互聯網的高速發展和跨界競爭的需要，TCL集團早在2014年初就提出“智能+互聯網”、“產品+服務”的“雙+”戰略轉型。為配合“中國制造2025”、“互聯網+”等國家戰略，促進新一代信息通信技術與TCL現代工業技術深度融合，TCL集團布局工業互聯網領域，通過數字化、網絡化、智能化來提升整個TCL集團的智能制造能力。
格創東智（深圳）科技有限公司是TCL集團孵化的工業互聯網解決服務商，致力從自動化、數據化、智能化三大方向出發，圍繞降本增效和品質提升，幫助產業建設領先的智能工廠。格創東智基于長達37年深厚的制造業積淀，覆蓋流程型和離散型兩大類制造業的行業經驗，融聚云計算、大數據和物聯網等新興技術人才，打造了GETECH格創東智工業互聯網平臺（以下簡稱GETECH平臺），賦能制造企業升級轉型。
目前，GETECH平臺已在華星光電等企業落地實施，支撐著多項工業應用實踐，包括生產實況監控、設備管理優化和預測性維護、多因子大數據分析、虛擬量測、產品品質檢測等。平臺平穩運行，解決了生產中的痛點、難點，獲得了巨大的業務回報。
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據以及業務算法模型。為深度挖掘數據背后的價值，實現集團下屬企業技術原理和經驗的復用，助力傳統制造企業的數字化轉型，由格創東智（深圳）科技有限公司打造的GETECH平臺在服務集團外企業的同時，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、生產環境監控、全流程大數據分析等核心業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、信息和數據系統的基礎工業互聯網絡之上，通過對現有生產機臺以及設備的進一步智能化改造，實現工業數據的全面感知、動態傳輸、實時分析、閉環控制、動態重構，為建立其上的工業智能應用提供使能支撐。圖1所示為已開發的基于GETECH平臺的應用，支持企業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，降低生產能耗和環境影響。
圖1 已開發的基于GETECH工業互聯網平臺的應用
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集團下屬企業復雜制造環境檢驗，同時也服務于產業上下游中小規模制造企業。沿著這一路徑，GETECH平臺將成為一個成熟的、先進的、可以為行業客戶提供個性化優質服務的、擁有自主知識產權和專利的行業性核心工業互聯網平臺。
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優異。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，后續格創將一如既往地延續初心，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，應用層和協同層， 涵蓋了智能工廠從工業現場，設備一直到企業內外部協同的全要素。GETECH平臺整體架構如圖2所示。
圖2 GETECH工業互聯網平臺整體架構
2. 數據互聯架構
GETECH平臺的數據互聯架構，如圖3所示。按照應用場景分為生產現場、企業內部、企業外部三個部分。數據實現橫向匯聚，縱向打通，從面向生產現場的生產過程數據優化、面向企業生產營運的管理決策優化、面向產品全生命周期管理、面向用戶及協作企業協同，“四個面向”服務于業務應用。
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，面臨的突出問題是數據采集。工業現場需要對接的設備、協議、數據接口多樣，并且大部分機臺、設備的協議是非公開協議或非標準改裝協議。為提升裝備智能化水平，實現實時分析、科學決策、智能優化等核心業務需求，格創東智開發了多協議、多功能、內置工業安全的邊緣計算業務網關。利用邊緣計算技術,在數據的第一入口，對數據全生命周期進行管理與價值創造，將數據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。
格創東智的IoT平臺，通過連接各類物聯網傳感器和智能網關，提供數據查詢、趨勢確認、信息呈現等智能制造資訊服務，并實時了監控工廠每個關鍵場景sensor的工作狀態、IoT 數據監控及報警，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設備管理優化和設備預測性維護
TCL集團下屬制造業工廠擁有大量行業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據，并通過機臺故障數據分析、多因子全程大數據分析等數據智能手段，有效降低設備故障次數，提高設備運維效率，改善設備狀態，實現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、扭矩等數據，建立數據分析模型，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生產執行優化——缺陷自動分類項目
面板行業是資本密集型、技術密集型行業，生產產區規模宏大，工業流程繁多復雜。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、全樣本數據的支撐，上線了自動缺陷設別系統（Automatic Defect Classification,簡稱ADC），詳見圖7。
在華星光電上線的站點已能實現無間斷、高精準的自動缺陷分類，缺陷自動分類項目業務流程詳見圖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，隨著機臺參數和生產環境變化，站點模型的準確率、覆蓋度有可能下滑，GETECH平臺提供了AI自學習環境，及時優化調整模型的參數、結構，改善缺陷識別分類的精度。
3.4大數據驅動的品質異常大數據預警及分析系統
深圳市華星光電技術有限公司已能實現面板滿產滿銷，生產產能和產品品質將直接影響公司的營業收入。當面板品質故障發生時，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務需求。格創東智打造的Getech工業互聯網平臺的子平臺——大數據預警分析系統，圖9、圖10分別展示了該系統的技術架構及業務架構。將機臺設備上報的數據，依靠海量數據的存儲能力，分布式計算能力，機器學習能力，協助華星內部分析人員，快速定位問題設備，問題參數，提高問題分析效率。目前，本系統能在20分鐘內，從5000+設備，103萬+，243 T 海量歷史參數中，挖掘出影響產品品質的設備及其設備參數。
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，導致不良品發現不及時，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據，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據進行學習，通過不斷的修正和優化，取得在制品關鍵指標與制程數據之間的關系預測模型，便可對指標進行預測，以數字化方式實現“量測”。該子平臺的業務流程如圖12所示。結合現有的抽檢系統，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、系統安全、終端安全、應用安全、數據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，平臺兼具創新技術，引入大數據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
工業互聯網業務體系全覆蓋，提供工業現場數據采集，邊緣側實時分析，平臺層智能應用賦能全流程的工業互聯網服務。
繼承TCL集團在智能制造領域的知識、技術和專利，輸出包含豐富業務場景的工廠數字化轉型方案，實現成功經驗的復制和推廣
格創東智定位于工業互聯網服務商，但投入大量資金，自主研發了相關技術和產品，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互聯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。
格創東智下一步將重點推廣優秀案例的成功經驗，如圖14所示。具體分以下兩步完成：
以華星工業互聯網平臺為遠點，輻射TCL集團內部各產業集群，打造通用工業互聯網平臺。
以面板制造業工業互聯網應用為基礎，分行業進行業務建模，衍生出一系列行業通用工業互聯網應用APP。
四、項目創新點和實施效果
1. 項目先進性及創新點
GETECH格創東智工業互聯網平臺的先進性及創新點主要集中在以下三點:
1.1 先進而開放的工業互聯網體系架構和生態
系統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，支持各種工業微服務和工業App，形成了一個高度開放的工業互聯網平臺和生態環境。
1.2 高質量數據驅動下的泛在數據和業務智能
TCL非常注重企業海量高質量數據的采集、存儲和利用。GETECH平臺將數據服務作為單獨的服務模塊來單獨部署，這種方式將數據從單一業務關系中剝離，利用各類算法與模型的長期積累，發現更多的數據關系。
1.3實際而迫切的生產業務需求和應用場景
GETECH平臺是TCL長期一線智能制造生產需求造就的企業核心業務系統。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，也是行業的迫切需求。
2. 實施效果
GETECH格創東智工業互聯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”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、生產環境實時監控等直接或間接的效益。例如自動缺陷檢測項目實現了30+人力節省，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，幫助工廠從研發設計、生產制造、采購銷售、外部協同等方面改善現狀。
聲明
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