引 言
晉中市神龍電纜有限公司坐落于晉商文化故里，山西榆次工業園區，公司占地面積4.8萬平方米。現有65家銷售公司和辦事處，年產值可達20億。擁有全國一流的生產設備，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、設計、制造、施工、營銷、服務為一體的大型股份制公司，在電線電纜行業中名列前茅。
隨著神龍電纜企業規模的擴大，公司業務快速成長，訂單數量逐年成倍增長，靠原有的生產管理模式已無法滿足企業發展的需要。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，產品生產周期長，內部生產計劃組織混亂，生產協同性差，重點設備管理混亂，無法監控設備生產狀態，導致產能不足，資源整體利用率低，同時隨著電線電纜的定制化程度增加，生產與精密加工對企業的協同設計、協同生產、協同供應鏈提出了更高的要求，大量的技術工藝、原料檢測、生產協同、生產加工數據需要記錄、分析、反饋、決策。
神龍電纜致力于建設一個先進的5G云工廠，提高企業生產管理水平，提升企業核心競爭力，2020年8月，神龍電纜結合自身發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略合作協議，正式啟動5G云工廠建設項目，重點推動企業內部的數字化協同制造為目標，優化企業內部資源配置，縮短產品制造周期，提升產品質量，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網絡、云工廠管理平臺產品和山西弘狀智能科技有限公司的5G智能網關數采技術，建立由業務接單-研發設計-MRP-生產計劃-過程控制-品質管理-倉儲管理-物流發運的完整管理協同平臺；應用5G技術實現車間內部網絡重建；利用5G靈敏度傳輸，實現設備核心參數波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現數據與服務器的快速調取，并將波動數據快速調整到標準值域，提高設備穩定性。同時建設了邊緣數據處理中心，為日后設備接入預留了充足數據接口。
1.項目背景
企業背景：
神龍電纜公司擁有先進的電線電纜技術與設備，公司專業生產：電力電纜、控制電纜、屏蔽電纜、高低壓交聯電纜、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、電纜橋架等系列產品。但公司的運營管理水平已達不到企業快速發展的需要，企業的運營管理方法急需轉型升級，神龍電纜發展面臨以下幾個突出問題和潛在需求：
企業發展需求：
電纜行業處于技術、管理提升和規模整合階段，如何利用先進技術破局成為行業佼佼者成為挑戰。
管理過程升級需求：
多品種小批量趨勢日益明顯，企業在銷售下單、計劃、生產、庫存信息等方面不能實現統一協同管理，制約了企業發展。
產品品質要求：
生產過程以設備為主，所以核心設備的穩定性提升，成為產品品質的有力保證。
項目可行性與資源優勢：
神龍電纜的產品特性與生產工藝技術決定了工廠生產以設備加工制造為主體，所有的人員、物料、方法、工具等生產要素都要經過以設備為單元構成的加工中心，并且生產檢驗過程使用的拉絲、絞線、擠塑、護套、成纜等設備，為項目的智能聯網和數據采集提供了基礎。
圖1 電纜生產設備
2. 項目簡介
神龍電纜5G云工廠項目整體規劃以底層的工業級網絡搭建與設備數采技術為支撐，以各生產要素集成的數字化工位搭建為系統核心，車間級綜合數字化管理平臺為數據應用載體，建設電纜制造行業標桿，帶動行業集群轉型升級，建立行業智造標準，推動行業發展。主要分為以下幾個方面：
設備聯網與數據采集：以電信的工業網絡為基礎進行車間工業網絡的整體升級，搭建設備運行與數據采集的網絡基礎設施。應用設備數據采集技術，根據不同的設備接口與通訊協議設計數采方案，利用數采終端5G邊緣數據處理器哨兵NO.1實現設備級的聯網與數據采集。
數字工位搭建：集合設備加工的人員、物料、工具、作業方法等生產要素數字化，結合設備自身狀態監控、加工參數采集，形成完整的工位級數字化管理系統。
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、生產管理、品質管理、倉庫管理、報表管理等多個模塊及功能應用，實現對車間的全方位的數字化升級管理。
3. 項目目標
制造協同化
產品種類多、復雜的生產工藝路線，導致整個生產鏈條信息復雜，管理難度高、生產成本高、生產速度與效率低，通過5G云工廠管理平臺，將訂單-采購-計劃-生產-檢驗-倉儲等各個環節打通，進行數據集合與應用，實現協同設計與協同制造。
設備運行穩定化
將設備核心參數進行采集及控制，提升了設備穩定性與高效自主調整能力，利用5G靈敏度傳輸，是現實設備核心參數波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現數據與服務器的快速調取，將波動數據快速調整到標準值域，通過邊緣數據處理實現設備自感知、自判斷、自調整、自適應，為高效產出及產品穩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字化協同制造為目標，重點是對企業內部制造過程進行數字化升級改造。
1. 項目總體架構和主要內容
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：業務層、網絡層、數采層、應用層、展示層與邊緣層。
流程層架構設計
首先在系統進行流程建模與模型設計，對公司整體業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、檢驗與包裝發貨，進一步定義數字化匹配的標準業務流與工藝流。
圖3 產品制造工藝流程
設備聯網與數采層
應用5G網絡將設備聯網，通過5G邊緣數據處理器哨兵NO.1對設備進行加工參數、設備狀態等實時數據的采集，可實現對不同行業工業現場的智能設備進行集中數據采集和監控管理。另一方面基于5G邊緣數據處理器哨兵NO.1的內置高性能芯片與處理系統，能夠將數據從邊緣側、傳輸到云端，實現數據的遠程接入。
圖4 5G邊緣數據處理器哨兵NO.1
應用平臺
基于神龍電纜5G云工廠管理平臺，建立由業務接單-研發設計-MRP-生產計劃-過程控制-品質管理-倉儲管理-物流發運的完整管理協同平臺；應用5G技術實現車間內部網絡重建；利用5G靈敏度傳輸，實現設備核心參數波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現數據與服務器的快速調取，并將波動數據快速調整到標準值域，提高設備穩定性。同時建設了邊緣數據處理中心，為日后設備接入預留了充足數據接口。
搭建智能云管理平臺，建立由訂單下單-計劃管理-生產管理-質量管理-庫存管理完整的數字化制造管理協同平臺。
圖6 車間生產信息可視化圖5 訂單數字化管理平臺
圖7 質量檢驗數據可視化圖8 倉庫庫存信息可視化
基于關鍵生產設備與工序，集成人員、設備、工藝、方法等生產要素建立以設備加工中心為核心的5G+數字工位。
圖9 5G+數字工位
可視化運營決策數字化管理平臺。
圖10 數字化管理運營中心
架構及部署形式
系統架構設計：平臺整體采用最先進的微服務架構保證維護性和系統穩定性，開發采用Java安全架構ApacheShiro，保證了數據的安全性，前端采用bootstrap架構，響應式布局設計，超高兼容性與延展性。
系統采用云部署：天翼云支持動態調度計算資源并根據需求變化靈活優化，合理解決應用占用資源和處理速度問題。可快速部署，支持業務快速上線，實現遠程運維，可為企業降低綜合使用成本。
圖11 系統云部署
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）主要以內部流程優化及協同制造為目標，重點市對企業內部制造過程進行數字化升級改造，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字制造工廠為目標，重點是通過產品管理和設備全面數字化管理，實現制造過程數字化。
三期（2022）是實現智能化管理和產業整合平臺建設，最終實現智能制造的目標。
2. 具體應用場景和應用模式
建設電纜制造行業轉型升級評估評價體系，利用先進技術進行工業互聯深度實踐，建設從產品設計標準-研發工藝標準-生產管理標準-質量管理標準-設備先進性檢驗標準-行業智造級別評價標準。建設電纜制造行業標桿，帶動行業集群轉型升級，建立行業智造標準，推動行業發展。
四、項目創新點和實施效果
1. 項目先進性及創新點
設備聯網與5G數采技術應用
5G邊緣數據處理服務器-哨兵NO.1是一款集成了遠程管理服務器、數據存儲模塊、采集系統、邊緣數據處理模塊、5G網絡傳輸模塊的綜合集成邊緣數據處理設備；具備邊緣數據識別、數據清洗、數據模型比對、設備程序識別、反向調整控制能力，擁有多種接口，支持多種協議，運行穩定可靠、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邊緣數據處理器哨兵NO.1設備聯網與數采技術，設計多協議、多設備的標準化集成采集技術方案，建立了“5G邊緣數據處理服務器-哨兵NO.1”核心模組，將設備核心參數進行采集及控制，實時監測車間的拉絲、絞線設備線徑，加工米數、監控加工設備主軸轉速等工藝參數，提升了設備穩定性與高效自主調整能力，利用5G靈敏度傳輸，實現設備核心參數波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現數據與服務器的快速調取，將波動數據快速調整到標準值域，通過邊緣數據處理實現設備自感知、自判斷、自調整、自適應，為高效產出及產品穩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，建立由業務接單-研發設計-MRP-生產計劃-過程控制-品質管理-倉儲管理-物流發運的完整管理協同平臺，實現生產數據在產品管理、訂單管理、工藝BOM管理、采購管理、計劃管理、生產管理、質量管理、倉儲管理、客戶/供應商管理等方面的綜合數據集成，全方面來提高企業在生產數據方面的協同性。應用5G技術實現車間內部網絡重建；利用5G靈敏度傳輸，實現設備核心參數波動的及時反饋，利用5G低延時技術實現數據與服務器的快速調取，并將波動數據快速調整到標準值域，提高設備穩定性，為制造設備穩定性提升、產品品質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、質檢之間的信息不協同問題，提高計劃組織的準確性，生產流程及數據的協同性得到很大提高，生產效率得到極大改善，綜合庫存降低15%，準時交貨率OTD提升20%，質量提升10%，實現人力的精簡5%，管理效率提升50%。
效率提升
制造數據的可視化為運營決策提供大量的數據支撐，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工業企業的發展模式，走新型工業化道路，充分利用技先進技術，已成為當地5G落地應用、工業互聯網建設的標桿企業。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，總經理耿鈺航表示，作為當地行業標桿，企業應用數字化、信息化管理為企業帶來的管理效率提升是顯而易見的，未來的企業發展戰略布局離不開數字化、信息化技術的支撐，企業將不斷應用工業互聯網、5G等先進技術追求持續發展。
圖13 晉中市電視臺專題報道神龍電纜5G應用項目