2022离散制造业边缘计算解决方案白皮书解读.docx

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1、离散制造业边缘计算解决方案白皮书解读什么是工业互联网金融机构lllk工厂外网物料设讨企业供应链劳动者设密CZ运营优化资源侨同模式创新平台智能化生产个性化定制服务化延伸网络化协同应用创新工厂内网;ft 品A1 AAAl AAA Aaaa誓 系统网络基础设施新兴业态与应用工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式，通过人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接，将推动形成全新的工业生产制造和服务体系第四次工业革命的战略必争口深化“互联网+先进制造业”的重要基石口制造业高质量发展的关键基础设施国际起源（美）2012年，美国通用电气（

2、GE）提出工业互联网2014年，美国产业界、学界、军界经过讨论，达成发展工业互联网的产业共识，同年成立工业互联网联盟（IIC）2016年，美国HC与德国工业4.0签署战略合作协议2016年以来，美国IlC逐步国际化，已汇聚30余个国家和地区近300名会员国内进展T工信部系统 部署工业互 联网研究开展重大软课题研究；利用财政资金支持10个重点项目；深化互联网+先 进制造业发展工业 互联网的指导意见全面推进开展试点示范2014年9月2?16年201第10成立工业互联网产业联盟（AII）20事年2019年启动实施工业互联网创新发康战略工业互联网以数据为核心要素实 现全面连接， 构建起全要素.全产业链

3、,全价 值链融合的新制 造体系和新产业 生态，是数字化 转型的关键支撑 和重要途径三大智能化闭环：从物理世界来，到物理世界去数据看业链价值中化从三大关键要素到三大功能体系工业全要素全产业链全价值链泛在深度互联网络体系全要素：人、物品、机器、车间、企业等各环节:设计、研发、生产、管理、服务工业智能化发展的核心载体海量数据汇聚与建模分析平台体系制造能力标准化与服务化工业知识软件化与模块化IL各类创新应用狂发与运行_工业智能化的安全可信保障安全体系满足工业需求的安全技术和管理体系识别和抵御安全威胁化解各种安全风险物理系婉（设备、生产线、工厂核心能力与服务水平显著提升新技术研究与测试验证产品和解决方案

4、输出应用试点探索与落地标准规范制定与施行51个测试床49份研究报告个解决方案资源池78个优秀应用实施案例工业互联网标准体系12个垂直行业（含4个非制造业）我国工业互联网产业生态体系正在形成-连接与边缘计算平台边缘计算是工业互联网IT和OT的重要融合点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，而边缘计算在靠近物或数据源头就近提供边缘智能服务，在实时性和可靠性能够满足工业互联网的发展要求，从而有效支撑工业生产网络化协同、智能化交互等新模式。工业企业对工业互联网边缘计算的定位.部署方式和发展路径不明确1 .工业企业有什么改造需求，边缘计算能为 企业带来哪些价值并解决企业的哪些问题?2 .边

5、缘计算是工业企业实际应用中有哪些关 键技术支撑，解决哪些问题？3 .工业企业如何在内部实施部署边缘计算， 是否有通用的参考架构和典型应用案例？4 .对于发展工业互联网边缘计算有哪些切实 可行的建议？其中，离散制造业借助边缘计算推动数字化转型需求旺盛离散制造业边缘计算解决方案白皮书是产业发展的急需白皮书能有效牵引、指导、推动工业互联网边缘计算在具体产业落地及帮助产业生态健康有序发展，鼓励企业通过工业互联网边缘计算平台整合资源，构建设计、生产与供应链资源有效组织的协同制造体系，带动离散制造业企业开展网络化改造和工业互联网边缘计算应用，提升整体发展水平重要性 为离散制造业相关企业了解工业互联网边缘计

6、算的技术和应用实践的落地水平提供参考和借鉴，同时提供离散制造业边缘计算部署建设的引导和具体参考 帮助ICT企业了解离散制造业具体需求和痛点问题，完善产业生态。 为企业提供一个便利的自我评价参考，发现存在的问题，并获取相关的建议。离散制造业发展面临的挑战及边缘计算的应用价值（一）离散制造业迎来新的发展机遇（二）离散制造业转型发展对边缘计算能力的需求分析离散制造业 边缘计算解决 方案白皮书 主要内容（三）离散制造业边缘计算应用基本情况-二.离散制造业边缘计算实施架构及技术体系（一）离散制造业边缘计算实施架构（二）离散制造业边缘计算关键技术7三.离散制造业边缘计算解决方案实践（一）汽车生产制造领域边

7、缘计算解决方案实践（二）电子制造领域边缘计算解决方案实践（三）工程机械领域边缘计算解决方案实践（四）船舶制造领域边缘计算解决方案实践（五）定制家具领域边缘计算解决方案实践四.离散制造业边缘计算发展趋势及建议（一）离散制造业边缘计算未来展望（二）离散制造业边缘计算技术和产业化发展建议离散制造业具有鲜明的行业特点离散工业主要是通过对原材料物理性状的改变、组装成为产品，使其熠值。产品质量和生产率很大程度依赖于工人的技术水平，自动化主要集中在单元级（例如数控机床、机器人）。离散制造业的三个特点：垂直细分行业广，工业产品复杂度高，工业产品安全性高。多品种小批量离散行业：如航空,船舶、工程机械等，具有产品

8、种类多、规模小,价值高.研制和生产周期长特点，对协同程度有较高要求设计生产管理运维U少品种多批量离散行业，如汽车、家电.电子等，具有产品种类少,规模大特点，对产品质量和生产效率要求较高，产品种类向多样性发展离散制造业转型发展六大需求设备缺少开放式接口，缺少统一的互联互通标准数据采集困难，缺少完整的数据集成应用架构工厂运营人员劳动强度大，效率低EUROMP*rtomctOMACIhC仰。0c1x3lr力CMlOPenlvrilgMAMT/盲ms17iJZ*dxJ装备和产线自动化软件系统靖弱，软件升级维护困难生产线设备的功能安全和信息安全形势严峻原有标准和解决方案不适应转型发展IECISOGBOl

9、EEE*国)工业互联网边缘计算能力提供完善的连接配置和管理能力为数据李生系统提供支撑提供信息数据安全防护能力OEE提供数据汇聚及处理决策能力提供边缘侧的建模工具及智能工具实现工业软件开发的软硬件解耦提供生产效率优化能力应用与业务管理技术边缘智能技术数据管理技术IaaS技术网络技术支撑工业互联网边缘计算的技术体系微服务架构，业务代理智能视觉，分布式推理，边缘Al数据预处理，流分析，时序数据库容器，协议转换，异构计算，负载均衡，边缘操作系统5G4G3G,NB-IOT,TSNfSDN,OPCUA协同技术动态计算迁移1.无服务器架构()协同调度算法与模型离散制造业边缘计算参考实施架构云平台业第丽平台互

10、插E理边云协同离散制造业边缘计算平台离畋制造生产计划管理w三r的吸处理岳丽务分析*1二导构ItM离散制造执行过程边缘管控853BfCHi38湎WKBt一.质量省理设备按结脸理教据缰存咳的营理助议耍PLC控制运动控制商散制造仓储运输与物流管理茶翼离散制造业边缘设备及系统.mas生产计划运Icax离散制造加工与生产线执行的传密X现场监控及仓储管理系统E管理系航现场惊拄阚仓储数据产品交TrS3S11J三运0系统离散制造业边缘计算应用实践（1/2）口移动互平大数据分析也点微温智能自近4、R&D产品设计流程设计WIP在制品追踪流程控制 MPC APC数据采集生产过程控制EnMon离散生产智能物流物流配送

11、需求计划制造流新需求订单分析工T维护主维护工程变更物料清单质量管理物流仓储质量品质奥产管理MINIERNfAThings.物联网CMS运营维护PDA过程数据采集人力追踪离散制造业边缘计算应用实践（2/2）L涵盖各个环节一、边缘计算在离散制造业的典型应用案例涵盖了生产全过程的各个环节。1.覆盖多个行业一、应用案例覆盖了汽车、电子制造、船舶制造、工程机械、家电制造、定制家具等行业。一辐射效应显著一、应用案例积累了广泛的实践经验，在行业内形成了辐射效应，具备落地推广的基础。汽车制造工厂电子制造工厂船舶制造工厂机械制造工厂家具制造工厂汽车生产制造领域边缘计算解决方案实践智能产线终端架构Z面临问题和挑战

12、：生产线自动化程度不高，存在大量的人工插件、手工焊接、离线自动光学检测等A边缘计算解决方案实践：智能产线终端系统作为汽车生产制造信息化平台的关键系统，是实现边缘计算的重要载体，其功能类似于实施架构中的边缘网关，分别处理各产线的生产数据、异常停线、班组绩效等信息，并将数据1口总传输至制造执行系统MES,极大的减轻了中心侧的计算负荷，提高了数据信息处理效率实现任务自动下发和生产过程全记录，监控实时生产情况,灵活调整生产任务打通管理层和车间设备层的数据通道，采集设备全面生产数据，I利用数据分析不断优化产线工艺).=ii电子制造领域边缘计算解决方案实践面临问题和挑战： 各产线生产完工计数靠人工统计，生

13、产任务由人工布置，效率低下 数字化编码不完善 设备管理和维护流程不健全、缺少仓储物流前端的实时感知和数据采集A边缘计算解决方案实践： 基于边缘控制器和智能设备设出口建设自动化柔性生产线， 基于边缘网关和边缘云平台搭建车间数据集成平台 基于边缘云平台开发和提供车间生产制造执行应用、仓储管理应用 构建边缘云平台与工业云平台的协同框架，实现云边协同的生产计划、协同及生产过程优化管理/f实践效果11节省人工成本30%以上，产品一次通过率提升到99.5%以上,年产能提升2倍以上。生产作业自动化率达85%以上,实现生产过程IO0%可追溯性。（）II I I r J I L 设备资产管理媒合运营驾驶舱|当七

14、也LJ: 底级指挥与调度 运营反险横涌基础PAAS/工业PAASSRMJfl ERP-工业云平台I自动数采率可显著提高到90%以上，实现数据一次采集或录入JI11g,雌工!，繇产频1鳍能融蝌储使廨tmMm工程机械行业智能生产系统架构工程机械领域边缘计算解决方案实践面临问题和挑战：机械设备多品种、小批量、定制化的生产非常频繁,制造流程涉及不同生产单元之间分散且独立传统机械设备在销售交付用户后便从此失联，生产厂家无法了解设备的运行状况、用户的使用状况A边缘计算解决方案实践：综合应用部署了边缘控制器、边缘网关、边缘云的三层架构体系,在生产车间导入自动化制造模式,AGV、机械手臂、数控机床、PLC以及

15、智能电表、电机振动监控等设备大量使用，并借助于边缘网关、边缘云，实现了本地实时可靠的联动和边云数据协同等能力A实践效果： 产能规模：单个工厂20个工位,工厂支撑100亿产值。 生产效率：流水化装配5分钟下线一台挖掘机，人均产值提高24%,制造成本解决约1亿元。 提升品质：减少生产误操作40%,不良品率下降14%物由空切制机、分寸东机器人、自动焊才妾机器人、 牛丁磨机器人、AGV等一船舶制造领域边缘计算解决方案实践G面临问题和挑战：设计与生产协同问题：船舶脑装件的设计和生产阶段任务非常复杂,一旦发生设计更改，必然会涉及到订货信息、托盘数据等大量信息的频繁交互制造资源协同问题：目前陋装件生产计划和

16、车间生产严重脱节,计划制定完成（后，一旦出现插单现象等状况，难以实现生产异常的实时响应和动态调度；边缘计算解决方案实践1 包括三个层次，最下的边缘计算网关连接各种现场设备，进行工业协议的转换和适配，统一接入到边缘计算网络中，并将设备能力以服务的形式进行封装，实现物理上和逻辑上生产设备之间通信连接; 边缘计算网络由工业无线接入网和工业有线骨干网构成，提供实时、可靠、安全的通信能力； 在此之上，是边缘计算数据平台，通过服务组合对现场设备进行动态管理和组合，实现生产设备业务上的协同化操作，并与MES等云端系统对接。S实践效果： 可成组共线生产的脑装件可全自动单件生产，并自动实现按托盘管理和配送。7基

17、于预测性维护的生产系箍态调品快速维修服务J船舶陋装件制造行业个性化定制和自组织生产系统框架XlllN惭I行MES（郑）本地本地自组MeSh网络1、设备广播信息2、任务调度信息/JIIPC嬲也开翱渊:中心M三铲法馥执的折厢淅、分布式边缘生产网络Station.R!E“Wlp封边机.姒谛定制家具回IPC,-ff1gnr*罐舸五面粉六面钻骋哪解决方案HMI1f工业相机扫码枪打印机定制家具领域边缘计算解决方案实U面临问题和挑战1 物料和成品的管理都是基于人工手动输入的方式同步到ERP系统中，出错概率高，需要不定期进行物料盘点 原材料和五金配件种类繁多，各模块的生产工序也相对独立，导致数据信息碎片化严重,寺现信息和数据孤岛状杳边缘计算解决方案实践： 根据生产工厂的实际情况，把MES中对于实时性没有要求的中心化能力部署在云端，去掉在工厂端独立部署的边缘服务器，同时把MES中对于实时性及可靠性要求高的功能，通过多台端侧设备形成的分布式边缘网络系统来实现。实践效果： 降低了部署、使用和维护成本 本地设备端形成的自组织、去中心化的边缘网络系统，中心节点工作站负责动态生产和实时监测机制，保证整个生产链路和网络的稳定性。