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一拖集团5G+工业互联网应用:从场景到平台

作者:ENI
摘要:这是一拖集团5G+工业互联网应用的愿景,也是其近年来不断探索实践的路径。

  • 一拖集团5G+工业互联网应用:从场景到平台

    2020年11月3日,河南省5G应用推进峰会在郑州召开。中国一拖集团有限公司申报的“5G+视觉检测”工业互联网项目荣获二等奖。几乎在同一个时间段,河南省工业互联网平台拟培育名单发布,一拖股份名列其中。

    从企业内部应用场景到对外输出的工业互联网平台,这个过程的实现在一拖集团“5G+工业互联网项目”介绍中有较为详细的说明。即基于公司工业互联网白皮书,对现有信息化体系进行重构,打造从设计到运维一体化工业互联网平台体系;通过5G与现有网络的结合搭建网络基础通道;以混合云模式构建IaaS基础环境;以微服务应用打造完整的工业互联网体系覆盖公司业务及管理。同时,提升数据分析能力,实现企业系统集中化,运营管理可视化、平台化。

    在做好内部应用之后,下一步是将相关应用和能力进行固化、提炼、抽象、封装成工业APP,开放给行业,打造农机行业的工业互联网平台,为农机行业赋能。

    以上,是一拖集团5G+工业互联网应用的愿景,也是其近年来不断探索实践的路径。

  • 一拖工业互联网平台建设:1+3+4+N

    一拖集团工业互联网平台,旨在整合物联网、5G、大数据、人工智能、区块链等新技术,将平台建设融入公司管理和业务,量化信息化价值、逐步推动信息化能力从“服务”到“支撑”的跨越。建立以业务系统为支撑、数据统一平台为依托、统一门户为链接入口,着重体现数据分析对决策支持的架构。

    一拖工业互联网平台建设模式为1+2+3+N,即1套体系、2个门户、3个中台、N个应用。1套体系的建设内容包括,数据标准、业务应用接入标准、业务管理流程规范、安全运维标准等,从建设和使用两个方面提供提导;2个门户包括PC门户及移动门户;3个中台包括技术中台、数据中台和业务中台;N个应用则涵盖了两个来源,一种是现有业务系统通过接入中台,形成数据资源池与服务资源池;另一种是新业务基于数据资源池与服务资源池,构建基于微服务应用的业务应用池。

    通过工业互联网平台提供的支撑,一拖集团将会就以下几个方面为发力点,打造管理及经营、企业及行业一系列应用场景和成果。

    一是打造农业装备全生命周期服务能力。应用物联网技术,通过智能终端及传感器,获取拖拉机运行的数据。融合生产制造、库存客户关系、供应商管理等系统数据要素,实现对拖拉机的远程识别、诊断、监控,精准作业、信息推送、融资租赁、售后服务、仓储管理、供应链管理等功能。

    二是打造协同研发能力。推进拖拉机动力系统国家重点实验室、河南省智能农机创新中心建设。推进研发信息化建设,促进协同设计、虚拟仿真技术应用,加快推进研发一体化进程;完善试验数据库,积累试验数据,通过数据分析为产品研发提供基础支撑。

    三是提升生产精细化管控能力。推广应用工业机器人,利用机械手、自动化控制设备,应用柔性制造技术,提高作业效率,增强柔性制造能力。持续推进生产设备数字化、自动化、网络化改造,实现MES系统与ERP系统的集成等,持续提升生产运营管理的水平和效率。

    四是打造质量提升能力。在主机研发制造相关单位试行IATF16949标准,优化产品研发质量、过程质量控制。推行可靠性设计、强化供应商管理、提高采购件质量水平、提高工艺保障能力、推行质量成本管理,持续推进品质提升。

    在企业内部的实验田进行充分的实践及价值考证之后,一拖集团将会发挥行业龙头企业的优势,将工业互联网平台功能释放给行业,打造农机行业工业互联网平台,形成集团新的业态,推动5G+工业互联网在行业的深入应用。

  • 一拖集团5G+工业互联网的典型应用场景

    一拖集团的5G+工业互联网应用可以分为6个主要场景,涉及到企业内部的应用主要包括:基于5G网络的产品质量检测、能源管理、AR应用、企业无线办公。以及与产品及服务融合的应用,主要是基于5G网络的智慧农业全场景及农业机械无人驾驶。

    对于一拖集团落地于企业生产经营及管理的场景,看起来都是比较普遍的应用。但是由于产品特点、应用环境、管理需求等要素的不同,使得这些场景在应用的深度、产生的成效以及未来的规划发展空间方面,有了较大的不同。

    一拖集团自2019年起就与运营商一起合作,探索5G在工业领域的场景应用,依托集团本部和工业园区的厂区,建成了12个5G基站。这一方面为一拖集团5G+工业互联网的应用创造了良好的硬件环境。另一方面也使一拖集团从内到外坚定执行5G+工业互联网战略成为必选项。在网络基础设施过硬的同时,公司战略、资金、人才、文化等软实力的配置上也有非常大的利好。

    5G+产品质量检测

    一拖集团柴油机分厂是成就其“5G+视觉检测”成果的试验田。在一拖柴油机分厂发动机生产车间,发动机下线检测是发动机的最后一道检测工序,对于保证产品质量极其关键,同时也是管理的主要痛点之一。

    柴油机分厂发动机下线检测的对象将近50个检测点,分为ABC三类,常见的故障模式有七八十个。传统人工监测对技术工人需求量大、要求高,容易出错。没有5G支持的智能检测,难以支撑多个点位拍摄数据的及时传输,后面的AI分析也就形同虚设。

    在这个背景下,一拖集团将联通的5G技术及AI自研能力与公司的信息化能力相结合,针对柴油机分厂发动机下线检测场景进行5G+AI示范应用建设,实现计算机替代人力检测,提高发动机线下质量,加快下线检测流程。

    本着解决柴油发动机型号众多、设计复杂、人工检测错检、漏检率高等痛点问题,一拖集团利用AI算法及5G优势网络,布设多个高清工业相机对发动机各个面、点进行实时拍照。通过5G高速网络结合工业网关,将采集到的高清设备图片信息传输到云端服务器,实时进行AI算法分析并反馈结果。通过动态监控车床运行和能耗情况,实时采集生产线运行数据、分析运行状态,及时调整生产线作业,实现了发动机产品检测全程“无人化”作业和误检率“自学习”模式,带动产品检测时间降低30%,效率提升70%、误检率下降35%。

    显性的成果为行业树立起标杆应用的同时,也为柴油机分厂发动机质检二期方案提供了经验和基础。

    在二期发动机质检项目完成之后,基于视觉检测机械和光学系统的技术架构支撑,当发动机沿产线进入质检工位后,质检系统会自动从托盘中读取编号,并去数据库中读取发动机的类型等信息。若该发动机的检测点信息之前标注过,就会自动进入质检环节,系统会启动固定相机对发动机拍照,并控制机械臂带动移动相机进行补拍。所有拍到的照片会上传到边缘服务器进行AI分析,判断所有的检测点是否存在故障。检测的结果会在大屏幕上进行显示,包括所有检测点的状态,以及故障的原因。同时,会触发声光报警器对故障进行报警。当发现故障时,工人可选择就地修复,会先强制放行,然后在后续工位上修复。

    若进入质检工位的发动机之前没有标注过,现场工人可通过管理系统触发对该机器的拍照,然后对该机型进行标注。标注结束后,系统会自动进行算法训练。训练完成后,当同款机器到达工位时,便可触发自动质检。所有的质检、修复、放行等记录均会记录到数据库,并通过管理系统进行查询。

    整个检测软件系统则是由用户管理平台、逻辑控制、大屏显示、机械臂控制和PLC控制五大模块组成。为质检系统的自动运行控制、质检状态的实时显示提供了多维度的强力支撑。

    基于5G网络的AR应用

    一拖的产品使用说明书目前主要采用平面印刷手册的形式,一方面由于部分零部件结构复杂,拆装维修过程步骤较多,很难用文档的方式表述清楚,这使得现场服务人员和终端用户不能透彻地理解其中的信息,导致故障维修时间延长、二次返工等现象的发生。另外一方面产品变更后纸质文档更新相对滞后,更新成本高且时间长。

    因此一拖希望通过引进三维AR技术,解决产品的制造和售后服务复杂过程指导中易于出错的问题,通过更加直观、立体的沉浸式增强现实效果让现场制造和服务人员能够更好的完成自己的工作任务,降低使用门槛,减少错误返工及故障停机时间。

    除了解决这个痛点问题,AR在一拖应用场景主要落地还包括制造、营销及全价值链的培训环节。在制造环节,利5G+AR进行设备维护,故障诊断,装配指导,提高工厂效率,增强工艺计划和检测流程。在营销环节,可通过虚拟产品演示和展示厅进行营销。这其中,结合AR应用的培训活动贯穿于整个价值链,为其他场景落地及成果产生出提供有力支撑。

    除此之外,基于5G网络的企业专网为一拖集团工业制造协同平台、数据中台以及工业互联网体系等建设项目的实现提供了更加强大的支撑和更大的发展空间。

    此外,5G网络的加持,对于一拖集团智慧农业生态耕、种、管、收全场景应用的落地,打造“政、产、学、研、金、信、用”七位一体的资源云团,提供了良好的资源配置和网络化共享环境。在这个过程中,一拖集团将领先的5G、边缘计算技术与车联网、边缘计算、云计算、卫星定位导航等技术相结合,可为农机无人驾驶、农作物生长状态识别干预等智慧农业场景,在各类监测数据全量实时上传,快速计算等需求的实现上提供了良好的技术及网络环境。

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