工业机理与智能工厂的实践

1、 工业机理与智能工厂的实践富士康工业互联网平台(BEACON) 富士康工业互联网股份有限公司为全球领先的工业互联网智能制造和科技服务解决方案供应商。公司主要为全球知名品牌厂商提供各类产品的开发、设计、生产与智能制造等专业服务，为客户提供新形态的产品智能制造和科技服务解决方案。公司主要产品领域涵盖通信网络设备及其高精密机构件、云端运算设备及其高精密机构件以及高精密刀具、工业机器人等智能制造工具类产品。公司是全球最大的智能手机构件、通信网络设备与云端运算设备专业设计制造服务商。在生产制造流程上，本公司已导入感测装置、建立物联网架构，实现机器与机器、机器与人、人与人之间的互联互通，同时，运用大量的传

2、感数据、自动化技术等，将大数据分析、智能建模之结果，运用至制程中为智能工厂应用，达成生产产出与效率最优化。图1 富士康工业互联网股份有限公司 身为全球领先的工业互联网智能制造和科技服务解决方案供应商，本公司已通过整合制造、连网技术、数据分析、云端存储及工业互联网解决方案应用等建成富士康工业互联网平台BEACON，为客户提供新型态的电子设备产品和科技服务解决方案，在通信网络设备、云端运算设备以及相关高精密机构件产品方面具备先进的技术水平，拥有高精密度、高一致性的生产工艺云端运算，为客户提供高品质、高效率、安全可靠的电子设备产品智能制造服务。图2 富士康工业互联网平台BEACON架构一、项目概况1

3、. 项目背景为积极响应中国制造2025和国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见，富士康制定了“未来发展战略规划云，移，物，大，智，网 + 机器人”，在此战略指导下，富士康科技集团成立了富士康工业互联网股份有限公司，全力推动工业互联网平台（BEACON）的发展。2. 项目简介在工业+互联网的浪潮下，如何帮助企业提质、增效、降本、减存，一直是富士康的核心思想。在实践过程中，BEACON平台应运而生。通过整合制造、连网技术、数据分析、云端存储及工业互联网解决方案应用等建成富士康工业互联网平台BEACON，为客户提供四大子平台和八大应用服务。打造跨边缘层、IaaS层、PaaS层和

4、SaaS层的应用体系，连通设备层、车间层、企业层，智能辅助生产者、管理者和决策者。以物联网平台数据采集为基础，以智能数据平台、智能制造平台、影像大数据平台为核心，辅以数据模型化、模型服务化，快速打造客户关系管理、生产智造、供货商供给侧管理、质量管理、产品技术管理、金流与通路管理、安全管理和环保管理等服务应用。并通过平台开放共享,打造生态链，为客户提供高品质、高效率、安全可靠的智能制造服务。采集关键、有效、微观、纳米的数据是基础，利用多源传感设备、智能装备，结合各类通信协议接入各类异构设备、系统、产品及影像海量大数据，透过富士康云及BEACON平台，实现工业以太网、工业总线等协议的转换，将生产数

5、据实时收集、分析、处理，以实现机器控制与交互沟通，最终达到提升品质、增加效率、降低成本的目的，实现更加精准与透明的企业管理。3. 平台建构目标富士康工业互联网平台BEACON的目标是成为中国工业互联网发展的主要推手，订定平台统一标准化接口，落实中国制造2025的目标实践，成为工业互联网智能制造和科技服务解决方案的优秀平台提供者。二、富士康工业互联网平台BEACON实施概况1. 总体架构和主要内容：图3 富士康工业互联网总体架构图BEACON 以C2C(Component To Consumer)为主轴，打通全供应链的各个环节，为企业创新价值，以关键、有效、微观、纳米的数据采集为基础，从Data

6、Hub、DataWarehouse、DataSupermarket 到平台开发、微服务应用整合进行了一系列的观念与技术创新，达到提质、增效、降本、减存。2. 富士康工业互联网平台BEACON实践案例：1) BEACON Edge Connect核心连接物联网平台Edge Connect是富士康工业互联网BEACON打造的核心物联网平台，是万物互联互通时代资源接入管理、数据采集的有效解决方案，可以通过Edge Connect高效，安全的将海量设备连接至边缘计算及云端，并在核心层（边缘层）和云端进行设备管理，数据存储，结合BEACON平台服务对数据做进一步处理，分析与可视化展现。Edge Conn

7、ect支持基于工业标准协议串口、文件、软件界面参数的采集、解析与存储，支持各种智能网关数据采集与存储,在数据传输协议/标准方面,可根据用户需求对数据传输提供端到端加密，支持容器方式对数据接入的服务进行扩展，目前Edge Connect已应用到表面贴装、数控加工、机器人、组装测试、环境数据采集等场景，目标是覆盖全行业数据采集。Edge Connect作为资源管理与数据采集平台，即服务于平台又独立于平台，可以与任何云平台无缝串接，无论企业工业互联网产品策略是智能化生产、网络化协同、个性化定制还是服务化延伸，数据采集永远是基础，采集的数据必须实时、准确、完整，以支撑各种智能分析需求。图4 Edge

8、Connect图示2) 供应商零件不良预警预报管理系统图5 富士康工业互联网总体架构图从供应链的元器件管理出发，研究和建立供应商零件不良预警预报管理机制。采集零件相关数据，如厂商、厂商料号、物料生产周期、物料出货批次、所使用的产品、产品生产数据、测试数据、不良信息、分析结论、维修数据等等， 进行资料分析和数据建模，开创静态+动态的双重数据模型分析方法，达到科学预警预报管理，依CLCA的原则，串通供应链环节，实现生产品质的提升，降低不良的风险，提高客户满意度。3） 电子元器件表面贴装智能制造平台图6 表面贴装智能制造电子元器件表面贴装智能制造平台通过连接机器、设备、人、制造执行系统、物料追踪系统

9、等所有与电子元器件表面贴装相关的信息，利用现有的制造经验与大数据的分析，为生产过程提供实时监控、自动点检、快速决策、智能保养、透明化、扁平化管理，从而全面提高生产效率和品质。重点打造六大功能：（1） 智能叫料；（2） 智能印刷；（3） 智能吸嘴保养；（4） 智能送料器保养；（5） 贴装异常智能回馈；（6） 回流焊接工艺智能监控。4) 影像大数据平台- 现场管理系统影像大数据平台作为工业级影像的智能管理平台，旨在为用户提供自底层影像数据采集至顶层机器视觉应用的整套服务。图7 影像大数据平台应用架构图结合工厂内部生产实例，影像大数据平台所提供的智能化服务已广泛应用于生产制程的各大环节。以网络通路产

10、品制程为例，影像大数据平台可提供的海量影像大数据服务目前主要涵盖以下环节：原料管控、智能制造、品质检验。5) 供应链智慧决策系统供应链智慧决策系统用来优化供应链库存管理，以库存系统的所有相关数据为基础作功能开发，建立智能办公应用以协助供应链管理者快速发现问题并解决问题，从而达到公司整体供应链状况可视化和最优化的目标。供应链智慧决策系统根据用户需求定制个性化管理服务，汇聚海量、准确库存数据并以报表直观呈现，最大限度满足了用户对信息查找与利用的需求，及时库存预警让库存永远充足、合理，助力企业实现零库存。具体实现了五大模块功能：（1） 供应链计划；（2）需求计划；（3）主数据管理；（4）实时库存管理

11、；（5）库存过剩与过时管理。供应链智慧决策系统实现了供应链各个层级的互通，实际导入后在本单位全球各工厂提升全球库存周转率13%，提高全球供应链跨站点合作效率33%。图8 供应链智慧决策系统流程图6) 绿色智慧能源管理系统国家“十三五”规划明确提出单位GDP能耗减低15%，单位GDP二氧化碳降低18%，万元GDP用水量下降23%等目标，因此智能生产的同时实现绿色生产一直是我们的宗旨。基于制程工序节能增效、生产设备运转稳定、减少故障及不良品事件的精细化管理和成本控制需要，对生产的高能耗产线工序和设备、经由平台能耗大数据分析，制定顶层节能规划，动态调整节能措施、局部节能精细控制，全面提升生产过程中的

12、效能，实现设备安全稳定运转，生产成本精细管控。图9 绿色能源管理应用说明图2. BEACON网络互联架构:图10 BEACON网络连接图1BEACON平台网络结构以打造云连云，横向连接所有生产过程、纵向的打通客户到供应商全价值链连接，注重网络数据的安全、及时与快速响应。2BEACON平台网络安全策略：安全区分、专网专用、横向隔离、纵向认证。图11 BEACON网络安全连接图3. 数据架构和应用数据整体架构透过数据Hub集成所有数据，包含：设备数据、传感器、数据库、资料采集接口、现有的系统以及其他种类资料，当资料汇集后，在资料Warehouse定义种类，根据八大资料种类进行分类，最后在利用资料S

13、upermarket的调用，透过接口的监控与管理，让资料可控、可管、并且可有效利用资料，以完成资料流可由源物料到客户端全程应用，资料服务覆盖。数据架构的三个部分：1数据采集部分：在面对多样的资料种类，采集资料可简易区分为设备以及系统两种。2资料储存、计算部分：资料汇入后，存入分布式非关连性资料库，透过不同类别分别储存，并透过关连性资料库同时汇入产生所需的统计型报表。计算种类包含即时计算、监控、反应、分析以及离线海量计算与分析，分别处理设备到设备、设备到系统以及设备到人的不同需求。图12 BEACON数据流程图3工业机理部分：数据的使用是基于工业业务与经验、设备工程师、制程工程师、数据工程师以及

14、数据分析工程师一同设计，打造针对不同的应用场景的微服务资源。4. 安全及可靠性图13 富士康云+BEACON安全架构图网络层安全：1线路可靠性：采用N+1回路，避免单点故障，增强高可用性；2DDoS防护：提供跨电信跨线路与跨Site的流量清洗服务，总防御能力可达TB等级；3APT攻击防护：主动防御，可阻断云主机对外部非法网络联机；4防火墙/IPS入侵防御：多层次防火墙结合入侵防御系统主动防御；5Load Balancer：提供服务级(端口)负载均衡及备援机制；系统层安全：6云漏洞侦测：透过CyberSecurity针对漏洞进行对应风险处理；7资安资产管理：系统需经过认证注册、入网许可，强化变更

15、管理；8跨平台补丁修补：提供系统化自动侦测并且更新补丁;9接入管理：透过Cloud VDI联机管理、双因子认证，强化管理；10AI病毒防护：结合了无特征检测和关键端点防护技术；11APT入侵检测：扫描主机内部恶意程序、侦测非法联机；数据层：12Cloud DR：标准化的备份程序，异地快速还原的整合功能；13Cloud Motion： VM在云与平台之间快速迁移，动态分配空间。数据安全与可信度:1. 存储服务私密性；2. 储存服务备份机制；3. 平台访问控制；4. 平台攻击防范。图14 BEACON数据安全控管图5. 其他亮点(1)最大的制造行业的工业互联网平台，含数据采集、工业PaaS、工业A

16、PP；(2)深耕整合性创新设计与制造到市场销售，40余年的设计制造经验积累可以作为行业输出，帮助企业转型智造；(3)在智能制造、机器人等走在世界前列；从产品到服务实现全数字化生态体系。三、下一步实施计划继续打造智慧工厂， 在企业内部提升生产率，完善设备产线系统，实时获取六流数据，提质增效，降本减存。向价值链延伸、垂直整合，打通企业外部价值链，实现产品、生产、服务创新，建立智能制造工业互联网平台。深耕工业互联网，面向开放生态的平台营，汇聚产业资源链，向全生态的平台运营转变，精准智能数据，订制智能制造。图15 富士康工业互联网实施路径图四、项目创新点和实施效果1、技术先进性: 平台创新：PaaS on PaaS、微服务异构再生、工业机理生态圈。2、可复制推广性:图16 BEACON服务应用图富士康工业互联网平台BEACON打造跨核心层（边缘层）、IaaS、PaaS、SaaS的应用体系，连通设备层、车间层、企业层，智能辅助生产者、管理者和决策者。以IoT平台数据采集为基础，以智能数据平台、智能