愛柯迪：離散制造業(yè)的5G+應(yīng)用場景

愛柯迪全5G數(shù)字化工廠解決方案在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了全5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式的規(guī)模應(yīng)用，并自全國首發(fā)集成5G工業(yè)模組的MES終端，實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)和產(chǎn)線接入。項(xiàng)目成果顛覆工廠網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維模式

愛柯迪深入實(shí)際生產(chǎn)核心痛點(diǎn)，量身定制了13個面向關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的場景化應(yīng)用，綜合打造全國首家全5G智慧工廠，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)對全廠區(qū)“有線+WiFi”的整體替代，為壓鑄制造全流程透明化、數(shù)字化、智能化提供有效的解決方案。

愛柯迪股份有限公司是我國汽車鋁壓鑄件制造領(lǐng)域的“隱形冠軍”，作為行業(yè)引領(lǐng)者，愛柯迪于2016年7月啟動“IKD精益數(shù)字化工廠戰(zhàn)略”，基于4G、光纖等網(wǎng)絡(luò)手段開展信息化改造，實(shí)現(xiàn)車間數(shù)據(jù)、排產(chǎn)、調(diào)度、庫存、質(zhì)量和人力資源管理等全流程的數(shù)字化。

2019年5月，愛柯迪聯(lián)合中國移動浙江公司寧波分公司、中國移動通信研究院等合作伙伴啟動5G智慧工廠建設(shè)，先后完成五號廠、四號廠和六號廠的5G網(wǎng)絡(luò)搭建、驗(yàn)證與實(shí)施；并深入實(shí)際生產(chǎn)核心痛點(diǎn)，量身定制了13個面向關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的場景化應(yīng)用，綜合打造全國首家全5G智慧工廠，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)對全廠區(qū)“有線+WiFi”的整體替代，為壓鑄制造全流程透明化、數(shù)字化、智能化提供有效的解決方案。

產(chǎn)品繁雜、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)難以匹配，離散制造業(yè)的轉(zhuǎn)型動力

作為典型的離散制造業(yè)，我國壓鑄制造行業(yè)盡管長期呈向好態(tài)勢，各類壓鑄需求量持續(xù)增加、產(chǎn)值連年提升，但從整體上看，集中度低和企業(yè)規(guī)模小等問題仍較為突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國車用鋁合金壓鑄件前五名市場份額總和僅為13%。在傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的背景下，提升制造數(shù)字化和管理精益化水平是實(shí)現(xiàn)壓鑄制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。然而，隨著數(shù)字化建設(shè)的深入推進(jìn)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的局限性逐漸凸顯：有線網(wǎng)絡(luò)難以支撐愛柯迪柔性化的生產(chǎn)需求，且布線和運(yùn)維成本高；4G網(wǎng)絡(luò)的帶寬與時延有限，難以支撐多場景應(yīng)用，且網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全性難以保障。

此外，還有以下痛點(diǎn)困擾著企業(yè)發(fā)展。配件種類多，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一致，出產(chǎn)廠家多，配件的穩(wěn)定性和可靠性缺乏有效判定方式，產(chǎn)品管理存在難點(diǎn)。配件多、品牌多、型號多，缺乏信息化管理手段，人為方式降低效率，且易出錯，倉儲管理存在難點(diǎn)。產(chǎn)品生產(chǎn)過程記錄缺失，無法形成有效追溯。且生產(chǎn)執(zhí)行效率低，生產(chǎn)成本居高不下。因訂單涉及產(chǎn)品種類較多，產(chǎn)線不固定，網(wǎng)絡(luò)需隨著產(chǎn)線調(diào)整實(shí)時接入，需要建立柔性化生產(chǎn)線。

愛柯迪全5G智慧工廠解決方案整體架構(gòu)圖

愛柯迪全5G智慧工廠現(xiàn)場實(shí)景

面向場景、連接全廠區(qū)，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案

隨著5G商用賦能千行百業(yè)的推進(jìn)，5G網(wǎng)絡(luò)重塑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)成為一個趨勢。愛柯迪原先采取的“有線+WiFi”組網(wǎng)形式，在企業(yè)內(nèi)部的規(guī)劃調(diào)整和生產(chǎn)設(shè)備的定期位置調(diào)整的過程中，對生產(chǎn)造成了一定的困擾。在了解到該情況后，寧波移動同愛柯迪雙方自2019年3月以來，持續(xù)開展了大量5G試點(diǎn)示范的實(shí)踐及探索，實(shí)現(xiàn)全廠區(qū)5G無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、終端接入、云計(jì)算中心下沉等，探索出面向13個場景的“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”解決方案。

生產(chǎn)單元模擬。數(shù)字孿生應(yīng)用通過5GMES終端采集海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用邊緣云平臺，利用三維（3D）建模技術(shù)建設(shè)與物理生產(chǎn)單元對應(yīng)的虛擬生產(chǎn)單元，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造狀態(tài)實(shí)時透明化、可視化。利用模型仿真、孿生共智等進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能預(yù)測、過程感知、轉(zhuǎn)產(chǎn)輔助等功能。

專網(wǎng)運(yùn)維。打造IoT—QM平臺，對5G端到端全要素常態(tài)化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對各類故障和網(wǎng)絡(luò)性能的及時響應(yīng)，以及5G網(wǎng)絡(luò)的高可靠穩(wěn)定接入和高效故障響應(yīng)處置。

全連接MESH。面向車間級無縫漫游的5G轉(zhuǎn)WiFi服務(wù)打造基于5G的全連接MESH組網(wǎng)應(yīng)用解決方案。全連接MESH應(yīng)用提供一個主節(jié)點(diǎn)，10個子節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接入能力。目前主要提供基于主節(jié)點(diǎn)路由模式和基于子節(jié)點(diǎn)路由模式這兩種組網(wǎng)模式。

5G實(shí)景視頻指揮分析系統(tǒng)。5G實(shí)景視頻指揮分析系統(tǒng)對車間的設(shè)備狀態(tài)、人員規(guī)范、生產(chǎn)情況等進(jìn)行頭景標(biāo)注，整體形成一張智慧化的視頻實(shí)景地圖，實(shí)現(xiàn)愛柯迪核心區(qū)域巡防全域覆蓋。

設(shè)備預(yù)測維護(hù)。企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的工業(yè)設(shè)備、攝像頭、傳感器等接入5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備性能和狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控，構(gòu)建設(shè)備歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)庫?；诠收项A(yù)測機(jī)理建模等人工智能技術(shù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析，評估設(shè)備健康狀態(tài)，預(yù)判設(shè)備運(yùn)行趨勢，智能制定設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全預(yù)測與生產(chǎn)輔助決策，有效降低設(shè)備維護(hù)成本，延長設(shè)備使用壽命，確保生產(chǎn)過程連續(xù)、安全、高效。

工藝合規(guī)校驗(yàn)。5G三維掃描應(yīng)用依托先進(jìn)的外差式多頻相移三維光學(xué)測量技術(shù)，完成物體表面三維數(shù)據(jù)的快速檢測分析，快速得出零件加工狀況的精確數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)裝配過程的智能化檢測。

虛擬現(xiàn)場服務(wù)。將5G與AR人機(jī)交互終端結(jié)合，構(gòu)建貼近真實(shí)場景的全虛擬場景快速獲取云端3000多套模具產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，與數(shù)字模型實(shí)時互動，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品細(xì)節(jié)的沉浸式體驗(yàn)。為修模工人提供標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程指導(dǎo)的輔助手段。

精準(zhǔn)動態(tài)作業(yè)。利用5G傳輸和UWB室內(nèi)定位的技術(shù)能力，在愛柯迪廠區(qū)部署5G+UWB定位基站，并為叉車、模具等定位對象配置定位標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對重要物資的實(shí)時監(jiān)控和查找調(diào)度，提高生產(chǎn)效率和管理水平，提升生產(chǎn)作業(yè)精度和自動化水平。

全域物流監(jiān)測。利用5G、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算、人工智能等技術(shù)，通過AGV的5G改造，實(shí)時采集全域運(yùn)輸途中的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時準(zhǔn)確輸送出入庫貨品，提升倉儲物流效率。

精準(zhǔn)合規(guī)校驗(yàn)。利用工業(yè)相機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、全方位監(jiān)測企業(yè)半成品和成品的各項(xiàng)指標(biāo)，并基于二維碼信息，完成產(chǎn)品信息的錄入，實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢效率顯著提升。依托先進(jìn)的外差式多頻相移三維光學(xué)測量技術(shù)，完成物體表面三維數(shù)據(jù)的快速檢測分析，快速得出零件加工狀況的精確數(shù)據(jù)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

生產(chǎn)過程溯源。將企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的掃碼槍、工業(yè)相機(jī)、攝像頭、劇卡機(jī)等設(shè)備接入5G網(wǎng)絡(luò)，將生產(chǎn)過程每個工序的物料編碼、作業(yè)人員、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)等信息實(shí)時傳輸?shù)皆破脚_，形成溯源數(shù)據(jù)庫，運(yùn)用區(qū)塊鏈、標(biāo)識等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品關(guān)鍵要素和生產(chǎn)過程追溯。同時，連接其上下游企業(yè)打造聯(lián)盟鏈，各節(jié)點(diǎn)將壓鑄件生產(chǎn)信息上鏈，實(shí)現(xiàn)壓鑄件上下游制造全流程透明化，精準(zhǔn)快速定位出問題的零部件及鑄件來源，清斷確權(quán)確責(zé)。

MES工控終端。全國首發(fā)集成5G模組的MES工控終端，實(shí)現(xiàn)壓鑄機(jī)、機(jī)械臂、機(jī)加機(jī)床等單元島設(shè)備5G模塊化接入，有效簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低運(yùn)維成本，為全5G工廠的規(guī)模應(yīng)用部署奠定基礎(chǔ)。

工控安全。寧波移動和愛柯迪、360聯(lián)合打造工控安全應(yīng)用，建立工業(yè)現(xiàn)場的安全生產(chǎn)基線模型，構(gòu)建云、邊、網(wǎng)、端的協(xié)同安全防護(hù)體系，為全5G智慧工廠的穩(wěn)健運(yùn)行保駕護(hù)航。

愛柯迪數(shù)字孿生應(yīng)用

降本增效、引領(lǐng)行業(yè)，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工廠成果初顯

愛柯迪全5G數(shù)字化工廠解決方案在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了全5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式的規(guī)模應(yīng)用，并自全國首發(fā)集成5G工業(yè)模組的MES終端，實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)和產(chǎn)線接入。項(xiàng)目成果顛覆工廠網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維模式，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)對“有線+WiFi”的整體替代，產(chǎn)線聯(lián)網(wǎng)率達(dá)100%。同時，13個場景化應(yīng)用有效解決了以愛柯迪為代表的壓鑄制造企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的核心痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造和管理手段數(shù)字化，為同類離散制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供樣本。

經(jīng)濟(jì)效益方面，項(xiàng)目降本增效明顯：項(xiàng)目成果顯著提升產(chǎn)品合格率3%，提升人均產(chǎn)值17%，提升設(shè)備平均生產(chǎn)效率19%，提升半成品庫存周轉(zhuǎn)率35%，降低鋁錠庫存40%，實(shí)現(xiàn)壓鑄制造企業(yè)降本增效。項(xiàng)目自研了集成5G模組的工控終端，規(guī)模化生產(chǎn)后已完成700余臺設(shè)備的產(chǎn)線接入，后續(xù)預(yù)計(jì)還將進(jìn)行其他廠區(qū)的建設(shè)部署。高度整合模組供應(yīng)商、終端供應(yīng)商和工業(yè)解決方案商等產(chǎn)業(yè)鏈重要節(jié)點(diǎn)，有效推動5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

社會效益方面，愛柯迪全5G數(shù)字化工廠項(xiàng)目作為全國首個“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工廠”，得到了行業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注和認(rèn)可，先后獲得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽全國百強(qiáng)、綻放杯全國總決賽優(yōu)秀獎，入選2020年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范項(xiàng)目、國家發(fā)改委5G新基建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)課題、中國移動集團(tuán)龍頭標(biāo)桿示范項(xiàng)目、“5G+智慧工廠”示范基地、5G行業(yè)應(yīng)用十大優(yōu)秀解決方案、全國QC示范級成果、浙江省級未來工廠試點(diǎn)示范等。項(xiàng)目成果為壓鑄制造業(yè)水平躍升提供強(qiáng)有力的驅(qū)動力，車用鋁壓鑄行業(yè)國內(nèi)企業(yè)有了更好的技術(shù)基礎(chǔ)，助推我國壓鑄制造業(yè)躋身國際水平。

此外，基于愛柯迪項(xiàng)目的建設(shè)模式和經(jīng)驗(yàn)整理的相關(guān)材料，已在吉德電器、華翔、方太等多家企業(yè)復(fù)制推廣落地。