基于云管端架構(gòu)的數(shù)字化終端智能制造工廠創(chuàng)新實踐
引言：隨著5G時代的到來，智能終端成為集5G通信、柔性顯示、高端制程芯片等于一體的復(fù)雜精密電子產(chǎn)品典型代表。同時，智能終端產(chǎn)品快速迭代、多品種小批量、趨于復(fù)雜組成及豐富的功能，也對終端制造生產(chǎn)線提出了更加柔性、數(shù)字化、精益與智能化的要求。中興通訊作為“數(shù)字經(jīng)濟的筑路者”，充分發(fā)揮自身既懂生產(chǎn)、又懂信息技術(shù)的優(yōu)勢，持續(xù)深耕“數(shù)字化”與“柔性化”融合的智造解決方案創(chuàng)新實踐，不斷完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)，搭建具有中興特色的“云管端”生產(chǎn)架構(gòu)，積極探索創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用與成果轉(zhuǎn)化，打造基于數(shù)字化驅(qū)動的數(shù)字化終端智能制造工廠，提升生產(chǎn)效率與質(zhì)量。
一、項目概況
項目背景
中興通訊作為全球領(lǐng)先的ICT綜合通信解決方案提供商，在供應(yīng)鏈數(shù)字化轉(zhuǎn)型與終端智能工廠建設(shè)過程中，也面臨著電子制造行業(yè)通用的問題：
1）生產(chǎn)過程中無法做到物料精細化管理、智能終端全生命周期物料可追溯性較差，自動化程度不高，作業(yè)精密化不足、大部分工位依賴人工作業(yè)，生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定。
2）生產(chǎn)架線效率及云化測試普及率相對較低，5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的潛力開發(fā)較少。
3）終端產(chǎn)品更新?lián)Q代快，需要生產(chǎn)設(shè)備具備強大的兼容能力，并能快速實施升級改造。
4）生產(chǎn)過程中各個工位的數(shù)據(jù)較為分散，形成多個信息孤島，無法將各個工位完全關(guān)聯(lián)。
5）數(shù)字化程度較低，無法實時獲取有效的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，并將異常信息自動推送給相應(yīng)的平臺/人員。
6）工作協(xié)同效率低，很多是線下溝通或者依賴孤立的系統(tǒng)，缺少統(tǒng)一的數(shù)字化工具和平臺。
如何快速有效的解決上述痛難點問題，即成為企業(yè)的重中之重，也是難點所在。
2. 項目簡介
西安中興通訊終端科技有限公司（中興通訊子公司）以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為契機，不斷豐富創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，研發(fā)出基于“云管端”的智能制造工廠整體解決方案并在此基礎(chǔ)上進行應(yīng)用拓展：搭建優(yōu)化生產(chǎn)測試軟件自動下發(fā)云平臺，利用云架構(gòu)進行參數(shù)自動下發(fā)，大大提升了架線效率；開發(fā)實現(xiàn)了全球物料追溯系統(tǒng)，統(tǒng)一引入物料采購的最小單位唯一碼（即REELID，下文統(tǒng)一用REELID指代最小單位唯一碼），替代原有物料批次碼管理方式，實現(xiàn)單板生產(chǎn)物料與供應(yīng)商信息及供應(yīng)商生產(chǎn)批次信息的追溯貫通；開發(fā)多維度產(chǎn)線電子運營平臺系統(tǒng)（側(cè)重于“云”端實現(xiàn)），該平臺分別從SMT、單板測試、組裝、包裝等幾個維度，從可視到運營，分別針對線體、車間、人力、質(zhì)量實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時運營平臺，實現(xiàn)事管人、預(yù)警+消紅點閉環(huán)管控機制，推進業(yè)務(wù)流、信息流融合。
3. 項目目標
1）解決供應(yīng)鏈數(shù)字化轉(zhuǎn)型中提出的六個問題（具體見項目背景）
2）生產(chǎn)效率提升10%，換線效率提升50%，產(chǎn)品不良率降低20%，對于生產(chǎn)管理自動化工序提升至50%，系統(tǒng)覆蓋數(shù)據(jù)提升至80%，智能管理流程覆蓋100%.
3）知識產(chǎn)權(quán)方面，申請國家發(fā)明專利2項，發(fā)表高水平論文不少于2篇
二、項目實施概況
1. 項目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容
1）西安中興通訊終端科技有限公司（中興通訊子公司）依托大數(shù)據(jù)、信息安全、5G、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等方面的技術(shù)優(yōu)勢與幾十年電子制造技術(shù)沉淀，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為契機，不斷豐富創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，研發(fā)出基于“云管端”的智能制造工廠整體解決方案并建設(shè)基于數(shù)字化驅(qū)動的終端智能制造工廠（如圖1所示）。同時，中興通訊樹立高端制造品牌，構(gòu)建技術(shù)領(lǐng)先、成本領(lǐng)先、質(zhì)量優(yōu)異的核心競爭力，逐步實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、綠色化，節(jié)能減排，引領(lǐng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
圖1 西安中興通訊終端科技有限公司（中興通訊子公司）終端智能制造整體方案設(shè)計模型
在數(shù)字化測試及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計方面，西安中興通訊終端科技有限公司通過分布式精準云實現(xiàn)“云隨需生”，通過確定性精準網(wǎng)實現(xiàn)“網(wǎng)隨云動”，輔以5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中多樣化的“管道”確保數(shù)據(jù)通訊高質(zhì)高效，打造精準“云管端”生產(chǎn)管控綜合方案，并聯(lián)合運營商和行業(yè)伙伴廣泛開展商業(yè)實踐，加速行業(yè)創(chuàng)新。
在私有云架構(gòu)搭建完成的基礎(chǔ)上，優(yōu)化生產(chǎn)測試軟件自動下發(fā)云平臺，利用云架構(gòu)進行參數(shù)自動下發(fā)，大大提升了架線效率。選取了視覺MMI測試系統(tǒng)進行改進，針對原來的每個站位需要花錢買license的工位進行技術(shù)改進，最終實現(xiàn)只需要云端一個license認證即可的方案，節(jié)省了單個工位購買license的費用。
在技術(shù)方案方面，團隊結(jié)合云計算技術(shù)，重點研究云測試方案以及5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多信息融合邊緣計算、數(shù)據(jù)分析及系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化等核心技術(shù)；另外為了確保生產(chǎn)過程中物料精細化管理、智能終端全生命周期物料可追溯，開發(fā)實現(xiàn)了全球物料追溯系統(tǒng)，統(tǒng)一引入物料采購的REELID，替代原有物料批次碼管理方式，實現(xiàn)單板生產(chǎn)物料與供應(yīng)商信息及供應(yīng)商生產(chǎn)批次信息的追溯貫通；同時開發(fā)多個可視化運營平臺協(xié)助管理，保證生產(chǎn)的實時情況反饋無死角，利用大數(shù)據(jù)、AI、數(shù)字孿生等技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)運營可視與輔助決策，創(chuàng)新建設(shè)終端智能制造工廠。
全球物料追溯系統(tǒng)主要功能：
A、實現(xiàn)基于REELID的物料供應(yīng)鏈管理方式。
從物料采購維度，針對所有供應(yīng)商，統(tǒng)一物料采購的REELID，替代原有物料批次碼管理方式。
B、實現(xiàn)單板生產(chǎn)物料與供應(yīng)商信息及供應(yīng)商生產(chǎn)批次信息的追溯貫通。
完成從多系統(tǒng)之間的物料、供應(yīng)商、品牌、物料批次以及REELID之間的數(shù)據(jù)系統(tǒng)接口改造和數(shù)據(jù)統(tǒng)一。在生產(chǎn)系統(tǒng)中，能夠及時準確獲取物料REELID相關(guān)的所有信息，實現(xiàn)基于REELID的生產(chǎn)過程物料防錯和物料數(shù)據(jù)追溯管理（如圖2所示）。
C、實現(xiàn)單板PCB代碼與所使用的物料的REELID信息的追溯貫通和可視。
在生產(chǎn)過程管理的MES系統(tǒng)中，實現(xiàn)在SMT貼片生產(chǎn)過程的PCB掃碼、物料上料以及生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和關(guān)聯(lián)，以及生產(chǎn)過程的物料使用情況追溯可視。
圖2 全流程物料追溯系統(tǒng)整體方案
通過云管端架構(gòu)的數(shù)字化終端智能制造工廠創(chuàng)新實踐，研發(fā)落地多維度電子監(jiān)控運營平臺（如圖3所示），在自身實踐的基礎(chǔ)上，也將成熟方案向行業(yè)復(fù)制推廣，推動行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。同時基于云平臺的AI知識庫+大模型方案也在開發(fā)過程中。
圖3 智能看板系統(tǒng)示意圖
2. 應(yīng)用場景
如圖4所示，公司內(nèi)部基于私有云架構(gòu)搭建了“云管端”的智能制造工廠整體解決方案，使得后續(xù)所有應(yīng)用可以基于云架構(gòu)部署。
圖4 中興終端制造基于“云管端”的云測試綜合方案設(shè)計模型
架線降本提效：
搭建優(yōu)化生產(chǎn)測試軟件自動下發(fā)云平臺，支持多平臺軟件自動下發(fā)與自動配置（如圖5所示）。利用云架構(gòu)進行參數(shù)自動下發(fā)，大大提升了架線效率。針對原來的每個站位需要花錢買license的工位進行技術(shù)改進，最終實現(xiàn)只需要云端一個license認證即可的方案，節(jié)省了單個工位購買license的費用。
圖5 云平臺自動下發(fā)流程圖
生產(chǎn)及物料管控：
基于云架構(gòu)，開發(fā)引入了物料管理系統(tǒng)（如圖6所示），實現(xiàn)單板生產(chǎn)物料與供應(yīng)商信息及供應(yīng)商生產(chǎn)批次信息的追溯貫通，確保生產(chǎn)過程中物料精細化管理、智能終端全生命周期物料可追溯。
關(guān)鍵工位的采集數(shù)據(jù)都與板號關(guān)聯(lián)，基于設(shè)備實時聯(lián)機實現(xiàn)產(chǎn)品在制工序全程閉環(huán)制程控制、高精度的單板物料追溯、SPI/AOI檢測信息追溯、實現(xiàn)（印刷機、前后AOI、SPI和整SMT段）良率、直通率的統(tǒng)計管理，工位的作業(yè)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)報警、故障報警等等。
圖6 產(chǎn)線生產(chǎn)流程圖
實時全方位監(jiān)控：
開發(fā)多個可視化運營平臺（如圖7所示）協(xié)助管理，保證生產(chǎn)的實時情況反饋無死角，利用大數(shù)據(jù)、AI、數(shù)字孿生等技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)運營可視與輔助決策,創(chuàng)新建設(shè)終端智能制造工廠。同時基于云平臺的AI知識庫+大模型方案也在開發(fā)過程中。
圖7 多維度電子運營平臺成品展示
開發(fā)基于本地知識庫的大模型
在云端合并多個知識庫，開發(fā)基于langchain架構(gòu)的本地知識庫大模型（如圖8），并關(guān)聯(lián)阿里的通義千問大模型，實現(xiàn)了基本FAQ的問答。目前已經(jīng)上架公司自有的OA系統(tǒng)。員工查找知識更加快捷方便，提高工作效率10%以上。
圖8 基于本地知識庫的大模型運維方案
3、其他亮點
該實踐案例基于業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，已終端智能制造領(lǐng)域落地實施，并獲得了多項榮譽（如圖9所示）。
圖9 近期榮譽
三、下一步實施計劃
1. 試點先行，逐步推廣
完成“云管端”框架下3--5個應(yīng)用的落地。結(jié)合AI新質(zhì)生產(chǎn)力及大模型應(yīng)用，不斷挖掘新應(yīng)用場景，新增5--10個應(yīng)用落地并推廣到我司其他工廠。
2. 數(shù)字化平臺集成，向上下游企業(yè)推廣
結(jié)合我司的成功應(yīng)用案例，以數(shù)字化工廠云平臺為基礎(chǔ)，以終端智能制造為起點，向上下游企業(yè)輻射，實現(xiàn)裝備制造全業(yè)務(wù)流程、全價值鏈的數(shù)字化協(xié)同。
3.建立制造裝備制造行業(yè)的云數(shù)據(jù)共享賦能平臺
打造裝備制造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)賦能的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新平臺；形成裝備制造業(yè)智能化升級、服務(wù)化轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新性設(shè)計的新一代信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用共享服務(wù)平臺，助力我國裝備制造業(yè)技術(shù)融合與產(chǎn)業(yè)升級。
四、項目創(chuàng)新點和實施效果
1. 項目先進性及創(chuàng)新點
1）創(chuàng)新提出基于“云管端”的生產(chǎn)“云測試”測試方案（架構(gòu)如圖10所示），將研發(fā)中正在推廣的“云測試”方案經(jīng)過改良運用到生產(chǎn)測試當中，并且可以實現(xiàn)自動化、大規(guī)模的測試。“云測試”對于生產(chǎn)測試來說就是實現(xiàn)把數(shù)據(jù)采集放在客戶端，把數(shù)據(jù)計算分析放在服務(wù)器端，測試結(jié)果由服務(wù)器端計算出來再傳遞給客戶端。在“云測試”實現(xiàn)的同時，實現(xiàn)了工藝、測試軟件、配置參數(shù)通過云端自動下發(fā)，節(jié)省技術(shù)員現(xiàn)場支持及配置的大量工作量，同時提高了產(chǎn)品測試質(zhì)量。
圖10 生產(chǎn)云測試架構(gòu)（部分傳輸已經(jīng)升級為光纖通信方案）
2）創(chuàng)新的開發(fā)出基于“云管端”的全球物料追溯系統(tǒng)（如圖11所示）。該平臺實現(xiàn)對激光打碼機、錫膏印刷機、SPI、貼片機、前AOI、回流焊爐、后AOI等工位各項數(shù)據(jù)采集功能。同時通過單板段導入REELID追溯系統(tǒng)，實現(xiàn)物料端到端可視與追溯。關(guān)鍵工位的采集數(shù)據(jù)都與板號關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)產(chǎn)品在工廠各個工位的生產(chǎn)（包括不良維修操作）履歷查詢及產(chǎn)品中各個物料全方位追溯（包括出廠售后等其生命周期各個環(huán)節(jié)），所有關(guān)鍵追溯全面覆蓋。該平臺為智能工廠實現(xiàn)無紙化工藝、精準物料管控與自動化工藝管理打下基礎(chǔ)，同時大幅提升了產(chǎn)品質(zhì)量。
圖11 全流程物料管理平臺示意圖
3）創(chuàng)新的基于“云管端”上開發(fā)了多維度產(chǎn)線電子運營平臺系統(tǒng)（如圖12所示，側(cè)重于“云”端實現(xiàn)）與基于本地知識庫的大模型運維系統(tǒng)。該平臺分別從SMT、單板測試、組裝、包裝等幾個維度，從可視到運營，分別針對線體、車間、人力、質(zhì)量實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時運營平臺，實現(xiàn)事管人、預(yù)警+消紅點閉環(huán)管控機制，推進業(yè)務(wù)流、信息流融合。同時，管理者還可以通過運營平臺掌握產(chǎn)線實時生產(chǎn)動態(tài)，細化了管理顆粒度，也可以及時組織協(xié)調(diào)處理產(chǎn)線異常，大幅提升了管理水平，提高了生產(chǎn)效率。基于本地知識庫的大模型運維系統(tǒng)可以實現(xiàn)本地大模型的訓練學習，實現(xiàn)AI運維問答，大幅提升員工解決問題的效率。
圖12 多維度電子運營平臺整體方案架構(gòu)
2. 實施效果
1）本方案技術(shù)成果已在中興通訊西安5G智能工廠、深圳智能工廠成熟落地應(yīng)用，并向中興通訊五大制造基地批量復(fù)制推廣。基于“云管端”的“云測試”生產(chǎn)測試方案技術(shù)應(yīng)用，極大提升了生產(chǎn)測試效率，在“云測試”實現(xiàn)的同時，實現(xiàn)了工藝、測試軟件、配置參數(shù)通過云端自動下發(fā)，大幅提升測試技術(shù)員的架線效率，節(jié)省測試技術(shù)員1/3。基于全球物料追溯系統(tǒng)的實現(xiàn)，實現(xiàn)單板生產(chǎn)物料與供應(yīng)商信息及供應(yīng)商生產(chǎn)批次信息的追溯貫通，解決了生產(chǎn)中各工位的信息孤島問題，同時保證物料可全球追溯，大大提升了產(chǎn)品質(zhì)量。多維度產(chǎn)線電子運營平臺系統(tǒng)的開發(fā)實現(xiàn)了多角度產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化，不論從管理顆粒度還是實時監(jiān)控要求上都上了一個大臺階。
2）隨著終端智能制造工廠的不斷成熟，西安中興通訊終端科技有限公司將逐步把完善的智能工廠數(shù)字化整體解決方案推向市場，服務(wù)我國上百家智能制造電子企業(yè)。西安中興通訊終端科技有限公司以數(shù)字化驅(qū)動建設(shè)數(shù)字化終端智能制造工廠，在傳統(tǒng)智能工廠建設(shè)的基礎(chǔ)上，融入了云化、數(shù)字化、柔性化的設(shè)計理念，在省人提效的同時滿足快速迭代、定制化的需求，極大提升了智能工廠的柔性與可持續(xù)能力，同時在知識產(chǎn)權(quán)方面申請國家發(fā)明專利4項，發(fā)表高水平論文4篇。公司終端智能制造各項指標提升如下：生產(chǎn)效率提升12%，換線效率提升95%，產(chǎn)品不良率降低40%，對于生產(chǎn)管理自動化工序提升至85%，系統(tǒng)覆蓋數(shù)據(jù)提升至95%，智能管理流程覆蓋100%，同時兼容300+機型共線生產(chǎn)。
3）西安中興通訊終端科技有限公司在實施自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的同時，也總結(jié)了一套可復(fù)制推廣的企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案。部分成果已在外協(xié)工廠投入使用，復(fù)制移植落地迅速，取得了很好的經(jīng)濟效益。西安中興通訊終端科技有限公司基于云管端架構(gòu)的數(shù)字化終端智能制造工廠創(chuàng)新實踐，孵化了一批創(chuàng)新應(yīng)用解決方案，可在工業(yè)制造、冶金鋼鐵、礦山、電力、交通等多個行業(yè)進行復(fù)制推廣，助力行業(yè)用戶數(shù)字化轉(zhuǎn)型，打造標桿項目。
項目申報單位：中興通訊股份有限公司
聯(lián)系人及聯(lián)系方式: 李晨陽 13649279657 li.chenyang@zte.com.cn / yangzi_02@163.com
聲明
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