生产质量管理验证示范平台介绍

1、生产质量管理验证示范平台介绍验证示范平台名称生产质量管理验证示范平台 （Manufacturing Quality Management）验证示范平台目标和概述顾名思义，生产质量管理（MQM）侧重于生产过程的质量管理。简单来说，质量管理是通过测量生产过程中产品质量的某一方面并利用测量结果对生产流程做出优化调整，从而提高产品质量。该验证示范平台将深度聚焦于识别一个可复制的质量管理流程来帮助现有的生产设施进行革新，使之更加现代化，以满足未来高质量标准的挑战。因此，验证示范平台将专注于“棕色地带”情况来利用现有设备中已有的投资。生产质量管理验证示范平台具备以下几个关键特征:采用先进技术改进现有生产设

2、施；利用物联网（IoT）和传感网络技术采集有效数据；融入认知计算技术提升生产处理能力；能量效率和环境无害控制包含在生产处理流程中。生产质量管理（MQM）也是“智能制造”的基本构建块 ，这是在 2015 年中国倡议的“中国制造 2025”中的核心点，拟建的生产质量管理验证示范平台是这次提出的 94 个国家许可项目之一。预期成果商业价值生产质量管理验证示范平台目的是提供一个可复制的对于“传统”质量管理流程改造来帮助现有的生产设施进行革新，使之更加现代化，以满足未来高质量标准的挑战。此验证示范平台将有效地提高最终产品的合格率，并将广泛应用于“智能工厂”。制造企业、物联网解决方案和网络运营商之间将建立

3、新的商务合作。此外，“工厂改造服务”等新的商业模式也将被引入。生产质量管理验证示范平台能够提高产品的质量，并有效地降低生产成本。此验证示范平台也可以应用到其他智能工厂应用案例。经济效益验证示范平台的经济效益包括：减少整体的操作成本，提高效率和可靠性，并能最大化生产；降低维护成本，提高资源的利用率和客户的满意度。社会价值验证示范平台的主要优点是通过引入物联网及认知技术到传统的制造业工厂环境中升级生产效率，这样可以消除不经济的生产流程、生产故障并提升了生产效率。此外，减少工人的伤害也是一个动因。其他的好处包括在供应链中获得更高层次的品质和一致性。还有一个无形的好处是生产质量管理过程完全不需要关闭工

4、厂进行，从而防止解雇工人。验证示范平台技术可行性验证示范平台系统布置架构如图 1 所示。验证示范平台建立一个基础系统为工厂生产质量自动和智能控制提供端到端的解决方案。一些用来存储和分析生产环境产生的大量的实时数据的新技术也会包括在此验证示范平台中。验证示范平台中要使用的特定组件将在本节中进行介绍。图 1. 系统布置架构。物理平台生产质量管理验证示范平台的物理平台将用于改造海尔现有的生产设施。在当前的生产工厂中，工业机器人和其他仪器上的传感器在仪器工作时会产生大量的数据。一些数据被发送到一个可编程逻辑控制器，然后通过工业交换机或路由器被转发平台层。大部分数据生成并存储在本地，部分数据通过物联网网

5、关传输到远程数据处理平台。在数据收集方面，传感器通过有线和无线连接，具体取决于传感器的位置和传输环境。生产质量管理验证示范平台提出的新的物理平台将会遵循 AII 架构，边缘层的传感器都会进行检验，并且为了数据的完整性工厂内的数据网络需要重新安装和测试。而且，路由器和网关也需要添加或者替换掉原有的，用来连接数据分析、处理和数据存储平台的通信网络连同连接到企业网部分都需要重新评估。软件平台生产质量管理验证示范平台的软件平台主要包括三个组件：（1）分析（2）数据处理（3） 智能存储。这些软件元素仅有一部分布置到现有的系统中，因此软件平台期待一个全面的升级。分析组件：此平台的主要目的就是处理从传感器和

6、机器中的传感装置收集到的数据。平台的特色包括认知分析和软计算，这将使统计建模和业务智能变成现实。新的学习算法和控制协议将会被开发用以提供建议，优化推荐，帮助用户决策等。此平台也可以为用户提供API针对特定的应用案例开发定制化的解决方案。数据处理组件：数据处理平台为分析平台提供计算支持，包括计算任务调度和资源管理。平台还提供一个分析平台和智能存储平台之间的高通量信息传递路径。数据处理平台由几个关键组件，其中一些组件选用开源项目。例如，Kafka是一个开源的分布式信息系统，可以部署用来完成主存储器和认知计算集群内的数据处理平台之间的通信。其他流行的处理框架，比如Spark和Samza，可以集成到数

7、据处理平台用来提供不同的功能。从传感器收集到的数据可能会有不同的格式，并不适合数据处理。所有的这些数据会被转化成相同的格式并存储，而只有有用的数据被过滤出来并使用开源处理框架结合计算设备和集群进行处理。智能存储组件：智能存储平台是整个验证示范平台的基础。它支持文件内容分析，基于数据感知的数据布局，并通过三个关键部分为上层用户提供统一的操作界面，包括数据感知引擎、内容分析和统一的存储引擎。分布式配置接口平台的每个应用接口之间的数据通信将通过一个唯一的 URL 解决。用户或管理员与验证示范平台之间的接口将通过 https 连接。软件开发和环境模拟本地软件开发环境将被用于各种软件组件。为了减小对物理

8、设备的依赖并避免不可恢复的故障，将采用仿真平台。该平台模拟生产过程的主要特征，并且能够用于解决方案的验证。模拟环境的本质在于一个新颖的机制，使其能够与物理设备进行交互。和 AII 技术及测试台的关系AII 总体架构下图 2 是 AII 的工业互联网体系架构。工业互联网的核心是基于全面互联而形成数据驱动的智能，网络、数据、安全是工业和互联网两个视角的共性基础和支撑，其中，“网络”是工业数据传输交换的支撑基础，包括网络互联体系、标识解析体系和应用支撑体系；“数据”是工业智能化的核心驱动，包括数据采集交换、集成处理、建模分析、决策优化和反馈控制等功能模块；“安全”是网络与数据在工业中应用的安全保障，

9、包括设备安全、网络安全、控制安全、数据安全、应用安全和综合安全管理。图 2 工业互联网体系架构应用质量管理故障预测数据数据采集 数据分析，建模数据存储网络安全设备安全网络互连数据安全应用应用安全网络安全物理系统图 3. 验证示范平台架构图 3 体现了验证示范平台架构，体现了安全，数据及网络为中心。本验证示范平台考虑从应用到末端传感网络端到端的安全包括数据及网络；设备数据采集后进行在平台层进行建模，仿真及分析；各个层采用无线或有线方式进行数据传输及交互。AII 安全安全是AII参考架构中必不可少的部分。生产质量管理验证示范平台团队已经开发了一个最初的风险模型，并对计划验证示范平台中现有的和潜在的

10、漏洞警醒了分析。验证示范平台安全所采用的协议和政策，如加密和解密、认证、权限控制与授权以及IP安全将遵循相关标准。此外，初始风险模型和潜在风险攻击点已被确认为验证示范平台安全框架的启动列表。验证示范平台开发过程中，安全框架中验证示范平台安全机制的采用和开发将会被记录形成文档，这也是可交付成果的一部分，并会在验证示范平台整个生命周期中持续更新。详细清单验证示范平台中设计的组件：边缘层：传感器、网关/交换机/路由器、智能工厂试验现场平台层：认知计算分析平台、数据处理平台、智能存储平台企业应用层：应用网络基础设施边缘层的机器设备以及网络设施属于物理平台。平台层中认知计算分析和智能存储部分都融入了智能

11、。通信方式（通信协议、信道和流）：平台的每个应用接口之间的数据通信将通过一个唯一的 URL 解决。用户或管理员与验证示范平台之间的接口将通过https 连接。风险模型图 4 安全部署图如上的接口需要考虑安全问题，可能的风险如下：物理安全（设备被物理攻击甚至破坏）设备，网关，平台及服务器通信安全（数据在通信过程中被修改或截获）传感器与网关之间网关与平台平台与应用应用与用户数据安全（数据篡改，丢失及保密性）平台企业应用层服务器系统安全（非法用户或设备的攻击，网络攻击）传感器网关平台企业应用层服务器应对措施如下表所示No.ThreatsCountermeasures伪造的传感器提供虚假数据给网关不合

12、法的网关接入传感器传感器和网关之间互相验证网关加装防火墙及接入控制策略平台和网关之间的通信被攻破通信加密及内容完整性保护安全区机制数据被截获或篡改通信加密及内容完整性保护数据篡改数据丢失非鉴权的服务器接入平台平台被网络攻击所有数据在存储平台之前被加密灾难数据恢复机制平台和应用的互相鉴权攻击保护系统(如 NGFW, IPS, DDoS)平台与应用，应用与用户之间的通信被恶意攻击安全鉴权和通信(such as IPSec, SSLVPN)非鉴权的用户接入应用被网络攻击数据被篡改用户鉴权攻击保护(如 NGFW, IPS, DDoS)数据加密和内容完整性保护安全联系人王贵林, Huawei Techn

13、ologies Co., Ltd., HYPERLINK mailto:Wang.Guilin Wang.Guilin李阳, Haier Group, HYPERLINK mailto:Liyang.psi Liyang.psiAII 数据管理数据管理平台是验证示范平台的核心，包括分析平台、数据处理平台和智能存储平台。从生产线中感知网络每一部分的传感器收集到的数据将首先存储在智能存储平台，用以确保数据的完整性以及剔除无关信息。之后，从生产线收集的信息将会由数据处理平台和分析平台利用认知计算技术进行处理和分析。数据管理是生产质量管理验证示范平台的重要组成部分。在实施阶段，生产质量管理验证示范平台

14、团队将与 AII 数据管理工作组确定适当的数据模型和数据管理服务。当运用生产质量管理验证示范平台应用案例时，他们也会基于他们的数据管理经验提供实践经验和建议。AII 验证示范平台虽然该验证示范平台与一些现有的验证示范平台在某些普遍特征上似乎有重叠，但它首先是解决现有家电行业的一些特殊挑战。生产质量管理验证示范平台侧重于过程建模和优化以及考虑更好的使用和管理资产设备，以提高生产效率和产品质量。更具体的说，当前 IIC 的三个验证示范平台激励了生产质量管理验证示范平台的工作：资产效率：此验证示范平台的特点集中在基于实时信息收集和数据映射来预测资产的故障 分析。然而，生产质量管理验证示范平台不仅考虑

15、了资产，而且也考虑了资产相关的过程。工厂操作的可见性和智能平台：这个验证示范平台的特色在于工厂的过程改进及其可见性。相反，生产质量管理验证示范平台致力于如何对资产和流程建模，如何有效地存储生产线 上的实时数据和上下文信息。工业数字线程：这个验证示范平台的功能和生产质量管理验证示范平台有些相似，但是生产质量管理验证示范平台应用了认知计算技术，能够让机器和制造流程从历史数据和上下文信息中不断学习，就此来说生产质量管理验证示范平台是独一无二的。而且，它探索了各种可能的连接来识别迭代框架中混合源的关联性和相对优劣性。此外，生产质量管理验证示范平台通过智能存储提供了高效的工业数据保存能力。交付件生产质量

16、管理验证示范平台将遵循传统的开发生命周期，分四个阶段开发。接下来会详细的介绍每个阶段，所有阶段都是成员资助。阶段1：需求分析时间轴：H1,2016 目标：根据噪声检测使用案例确定需求和适用条件；分析潜在安全隐患。交付件：生产质量管理验证示范平台需求说明文档。成功标准：文档完成并通过评审。阶段2：初始验证示范平台设计时间轴：H2,2016目标：确定生产质量管理验证示范平台系统架构的技术参数；针对应用案例提出定制化的解决方案；提出针对安全隐患的解决方案。交付件：生产质量管理验证示范平台设计文档；生产质量管理验证示范平台测试方案；评估方案的安全情况。成功标准：文档完成并通过评审。阶段3：验证示范平台

17、开发时间轴：H1,2017目标：开发并集成生产质量管理验证示范平台的功能模块；装配模块到系统并确保系统的安全性。交付件：测试报告：说明验证示范平台的操作流程；提议可复制的改造流程。成功标准：验证示范平台部署鉴定完成。阶段4：部署及验证时间轴：H2,2017目标：在青岛的海尔工厂部署验证示范平台；验证验证示范平台的市场价值。交付件：评估报告：评估部署的实效性；优化可复制的改造流程；可复制改造流程的商业案例。成功标准：完成可复制流程更广泛部署的鉴定。验证示范平台使用者欢迎所有的AII成员企业参与本验证示范平台项目，可预见的是验证示范平台团队将需要以下几个方面的援助：传感器和网络制造工艺模拟与验证安全方面等然而，在初始阶段，由于试验站点的访问权限有限，生产质量管理验证示范平台将仅限于现有的合作伙伴。之后，验证示范平台团队将根据企业对实现目标做出的贡献考虑增加更多的合作伙伴。知识产权说明合作伙伴将就知识产权管理达成一致原则。这些原则将细化规则以确保尽可能广泛的传播应用案例方案结果，同时保证妥善保护知识产权和保密信息。此原则将针对以下几点详细说明通用规则：保密和出版规程知识产权报告和纠