一、項目概況

1. 項目背景

智能可穿戴產(chǎn)品未來將保持30%左右的高速增長，然而整體制造能力不能滿足行業(yè)高速增長、變化快的要求。消費者對于產(chǎn)品的外觀、功能和售后定制服務提出了更多復雜的需求，大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品趨同已不能適應消費升級的需求。成本壓力大、招工困難給可持續(xù)發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn)。升級現(xiàn)有制造模式，打造柔性化、數(shù)字化和智能化的生產(chǎn)體系適應消費者個性化日益提升的需求以及市場快速變化的趨勢尤為迫切。

2. 項目簡介

本項目面向離散型智能制造和大規(guī)模個性化定制，建立了包含頭戴式顯示器（HMD）、智能手表、智能手環(huán)等可穿戴產(chǎn)品智慧工廠軟硬件協(xié)同解決方案，包含七條產(chǎn)線改造、兩套系統(tǒng)、兩大平臺和三套標準/規(guī)范草案。

3. 項目目標

本項目重點基于虛擬現(xiàn)實及其交互腕帶類產(chǎn)品產(chǎn)線改造優(yōu)化，建立一套面向可穿戴產(chǎn)品的智慧工廠軟硬件解決方案，包括七條產(chǎn)線改造優(yōu)化，其中四條HMD產(chǎn)線、一條智能手表產(chǎn)線、兩條智能手環(huán)產(chǎn)線；兩套系統(tǒng)部署，包括一套自動倉儲系統(tǒng)、一套能源控制系統(tǒng)；兩大平臺建設，包括一套3D虛擬工廠仿真平臺和一套大數(shù)據(jù)聚合云平臺；三套標準/草案的形成，包括一套制造服務標準草案、一套智能可穿戴檢測標準、一套智慧工廠建設實施規(guī)范草案。標準化組件通過重構一方面可面向同行業(yè)實現(xiàn)部署和服務，另一方面可面向個人消費者提供定制微服務。

二、項目實施概況

1. 項目總體架構和主要內容

歌爾參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構，制定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體方案，從網(wǎng)絡、物理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、安全和應用5個方面進行了規(guī)劃，如下圖：

圖1 歌爾股份智能工廠總體方案

網(wǎng)絡包括整體網(wǎng)絡架構規(guī)劃和現(xiàn)場工業(yè)網(wǎng)絡規(guī)劃

物理系統(tǒng)包括裝備智能化改造和構建柔性產(chǎn)線

數(shù)據(jù)包括信息縱橫集成打通、建立虛擬工廠和工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺

安全包括網(wǎng)絡、設備、控制、數(shù)據(jù)和應用安全

應用包括智能化生產(chǎn)和個性化定制

2. 網(wǎng)絡互聯(lián)架構

1）網(wǎng)絡互連體系是各類設備、系統(tǒng)的連接與數(shù)據(jù)集成的基礎。網(wǎng)絡架構進行扁平化建設，分為企業(yè)工業(yè)網(wǎng)、企業(yè)辦公網(wǎng)、企業(yè)外部網(wǎng)絡三部分，每部分通過防火墻進行互聯(lián)安全隔離。工業(yè)網(wǎng)線體之間采用防火墻（帶VPN功能）隔離，減少相互之間通訊沖突，產(chǎn)線的獨立調試運維、復制、快速部署。AGV、PDA、傳感器（溫度/濕度等）通過工業(yè)WIFI技術進行海量接入，進行性能參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，以及實時控制。智能穿戴產(chǎn)品通過運營商的3G、4G網(wǎng)絡實現(xiàn)海量智能穿戴產(chǎn)品的接入，通過云平臺進行數(shù)據(jù)采集，支撐信息化系統(tǒng)的建設。

2） 網(wǎng)絡應用支撐體系分為廠外工業(yè)云和工廠云，PLM/ERP/MES/WM等IT系統(tǒng)部署在工廠云，電商平臺、CRM、消費數(shù)據(jù)分析部署在廠外工業(yè)云，提供面向客戶、終端用戶的服務。

3. 數(shù)據(jù)架構和應用

1）依托智能設備、網(wǎng)絡和集成技術，實現(xiàn)設備、系統(tǒng)的連接與數(shù)據(jù)集成。數(shù)據(jù)集成遵循單一數(shù)據(jù)來源的原則，基于標準數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)&工藝規(guī)劃（PLM）、企業(yè)資源計劃（ERP）和制造運營（MOM）的數(shù)據(jù)高效協(xié)同與集成，基于先進傳感和PLC技術，實現(xiàn)制造運營與可穿戴自動化產(chǎn)線（裝配設備、檢測設備、物流設備等）的數(shù)據(jù)閉環(huán)。

2）基于信息流的集成，通過建模仿真技術建立虛擬工廠，指導物理工廠。歌爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是以全數(shù)字化集成的軟件系統(tǒng)為核心，具有“全面感知、設備互聯(lián)、數(shù)字集成、智能預測”等特點的制造平臺，虛即虛擬工廠的模擬生產(chǎn)，實即實體工廠的產(chǎn)線運行。實體工廠的產(chǎn)線、設備等資源通過先進傳感技術等，實現(xiàn)全面狀態(tài)感知和數(shù)據(jù)采集。通過實體工廠與虛擬工廠互聯(lián)互通，實現(xiàn)實體物理制造過程和資源的虛擬映像，完整模擬從需求到產(chǎn)品、從訂單到交付的物理制造全過程，“虛”能夠指導“實”的建立，“實”為“虛”提供準確驗證。

如下圖，虛擬工廠主體要素包含以下幾個部分：產(chǎn)品/工藝研發(fā)、供應鏈、生產(chǎn)制造三個業(yè)務要素。產(chǎn)品/工藝研發(fā)業(yè)務要素是需求到產(chǎn)品的核心，依據(jù)實際的產(chǎn)品需求，通過PLM實現(xiàn)對3D模型、初始BOM的制作及物料主數(shù)據(jù)和器件庫的管理；同時將產(chǎn)品3D模型、BOM及物料主數(shù)據(jù)傳遞至仿真平臺，通過對設計仿真驗證分析，實現(xiàn)對產(chǎn)品設計的優(yōu)化。使用產(chǎn)品設計圖紙、BOM及仿真分析數(shù)據(jù)，通過工藝管理平臺進行工藝設計和仿真，并輸出工藝文件傳遞至PLM與ERP。研發(fā)設計及工藝設計過程中，通過仿真平臺實現(xiàn)力學、射頻、熱分析、氣密性、膠水粘膠/脫膠等產(chǎn)品仿真，裝配公差、裝配干涉分析等工藝仿真，為產(chǎn)品提供虛擬數(shù)據(jù)依據(jù)。

圖2 歌爾股份虛實協(xié)同智慧工廠示意

供應鏈業(yè)務要素是訂單到交付的核心，依照工藝文件通過PLM實現(xiàn)對產(chǎn)品初始BOM結構化，同步將結構化的BOM數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)傳遞至ERP，用于執(zhí)行物料采購、庫存管理、排產(chǎn)管理等。ERP根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、訂單信息及生產(chǎn)計劃生成備料計劃，并將備料計劃傳遞至WMS，生成倉庫作業(yè)計劃指導物料分揀及產(chǎn)線物料供應，WMS將執(zhí)行結果反饋到ERP。

制造業(yè)務要素是訂單到交付的核心，ERP將BOM、生產(chǎn)計劃、工藝文件等信息傳遞至MES，MES與虛擬產(chǎn)線結合，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)的模擬。MES收集并整合生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，傳遞至PLM與ERP，實現(xiàn)產(chǎn)品設計與制造過程的優(yōu)化。

以上三個業(yè)務要素的無縫融合，完成產(chǎn)品在虛擬工廠的制造過程模擬，通過模擬不斷優(yōu)化制造過程的瓶頸工序、節(jié)拍、物流規(guī)劃等，對實體工廠的HMD、智能手表、智能手環(huán)三類產(chǎn)品生產(chǎn)線改造、提升和優(yōu)化進行指導。

3）建設工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)了設計、生產(chǎn)、管理、營銷等方面的優(yōu)化，工業(yè)大數(shù)據(jù)包括企業(yè)的經(jīng)營管理活動和生產(chǎn)制造活動，跟互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)不同，不在于數(shù)據(jù)的海量，專注于數(shù)據(jù)的準確、全面、真實、可靠。通過工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析和應用，可預測需求和制造、整合產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈，通過用戶價值缺口，發(fā)現(xiàn)和管理不可見問題，為用戶提供定制化的產(chǎn)品和微服務。鑒于工業(yè)大數(shù)據(jù)在智能制造中的核心地位，歌爾制定了未來三到五年的信息化戰(zhàn)略規(guī)劃，并對企業(yè)內的數(shù)據(jù)分析做了頂層設計，規(guī)劃了大數(shù)據(jù)平臺，采集B2B領域的工業(yè)大數(shù)據(jù)和B2C領域的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)。企業(yè)對大數(shù)據(jù)的駕馭和掌控，其核心并不在于擁有多大規(guī)模的數(shù)據(jù)，而在于是否能夠對來自于企業(yè)內外部多樣化信息源的涌流數(shù)據(jù)進行敏捷持續(xù)的捕捉和整合，并通過深度分析開發(fā)其商務價值。

圖3 歌爾股份大數(shù)據(jù)藍圖

歌爾大數(shù)據(jù)平臺是面向產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、供應鏈、財務管理、營銷管理、質量管理和戰(zhàn)略管理的全方位的工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，結合歌爾的實際業(yè)務需要，在各業(yè)務領域中識別了七個領域亟需且能快速產(chǎn)生價值的應用場景。

4. 安全及可靠性

2016年歌爾通過ISO27001體系認證，遵循體系要求，從14個控制域、35個控制目標、113個控制措施進行了規(guī)劃和實施，制定了40個流程和制度，并每半年進行一次安全審計，實現(xiàn)了被動查事件到主動抓風險的轉變。歌爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全架構參考ISO27001管理體系的標準，建立信息安全組織和流程。在安全技術架構方面，在物理、設備、網(wǎng)絡、控制、應用、數(shù)據(jù)方面設計了網(wǎng)絡隔離、病毒防護、入侵防御等訪問控制措施，并將所有信息安全事件進行統(tǒng)一的分析和存儲、關聯(lián)分析和預警，將信息安全事件的處置從事后提前到事中，結合大數(shù)據(jù)的分析實現(xiàn)事前預警，如下圖。

圖4 歌爾股份工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全架構

5. 其他亮點

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，未來歌爾主要打造兩種應用模式。

（1）智能化生產(chǎn)模式。從生產(chǎn)端切入，基于自主MES系統(tǒng)，通過PLM、ERP、MES、SCADA和可穿戴產(chǎn)品自動化產(chǎn)線的集成，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)制造和供應鏈等的高效協(xié)同，打造高度柔性化、數(shù)字化、智能化的生產(chǎn)模式，如下圖。

圖5 歌爾股份智能化生產(chǎn)模式

（2）個性化定制模式。未來基于與企業(yè)客戶的協(xié)同研發(fā)平臺，通過SuperBOM構建、電商平臺和CRM系統(tǒng)實施實現(xiàn)個性化定制模式。如下圖所示。

圖6 歌爾股份個性化定制模式

三、下一步實施計劃

歌爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺遵循“總體規(guī)劃、分步實施”的原則進行建設，總體規(guī)劃即統(tǒng)一頂層設計，充分借鑒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構》，確保頂層設計不會偏離方向；分步實施即問題牽引，從歌爾及行業(yè)面臨的問題入手，展開總體技術路線和各個系統(tǒng)平臺的詳細設計，以避免設計、實施與應用脫節(jié)，總體計劃分三個階段。

1) 2017.06-2017.12：完成各模塊的論證與設計工作

2) 2018.01-2018.12：完成各實驗線的建設

3) 2019.01-2019.12：完成智能制造標準體系建設及定制微服務推廣

四、項目創(chuàng)新點和實施效果

1. 項目先進性及創(chuàng)新點

1）標準先進性及創(chuàng)新

通過該項目的實施，將形成多個標準體系，可用來指導行業(yè)發(fā)展。

制定《可穿戴產(chǎn)品制造服務標準》；

制定《可穿戴產(chǎn)品智慧工廠建設實施規(guī)范》草案；

制定智能可穿戴產(chǎn)品檢測標準草案，包括《虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示設備通用規(guī)范》、《頭盔顯示器舒適度測試方法》、《頭盔顯示器安全測試方法》、《手勢交互系統(tǒng)標準》。

2）技術先進性及創(chuàng)新

短板裝備：突破核心技術、系統(tǒng)集成、填補空白、建立智能可穿戴裝備成套生產(chǎn)線；

虛實協(xié)同：通過工廠仿真（車間、產(chǎn)線、工藝等）形成數(shù)字化孿生體，實現(xiàn)虛實實時動態(tài)映射優(yōu)化；

數(shù)據(jù)融通：工藝平臺、供應鏈平臺、MES和自動化設備數(shù)據(jù)流全融通，訂單到客戶協(xié)同；

整子抽取：可穿戴產(chǎn)品制造行業(yè)基于PROSA的整子抽取與整子網(wǎng)絡的建立；

定制微服務：面向可穿戴產(chǎn)品制造商的整子微服務以及面向消費者大規(guī)模個性化定制服務。

2. 實施效果

項目在標準和技術方面的先進性決定了未來的高可成長性，實施成功將為整個消費電子行業(yè)樹立標桿，同時形成的標準和解決方案面向行業(yè)輸出，提升我國電子信息行業(yè)競爭力。

經(jīng)濟效益：可穿戴產(chǎn)品智慧工廠建設項目達產(chǎn)后，將實現(xiàn)年產(chǎn)智能穿戴產(chǎn)品390萬只（臺）的產(chǎn)能，預計實現(xiàn)年產(chǎn)值近50億元，年利稅近10億元。預計未來通過個性化定制模式激發(fā)市場潛力及解決方案輸出拉動全球千億產(chǎn)值。

社會效益：核心短板裝備國產(chǎn)化貢獻：通過與國際國內核心裝備供應商密切合作，打造智能可穿戴產(chǎn)品成套生產(chǎn)線；

產(chǎn)業(yè)鏈上下游輻射：以可穿戴產(chǎn)品帶動上游零部件供應商如控制器和下游軟件開發(fā)商、服務商如PLM和仿真軟件，提升產(chǎn)業(yè)鏈整體的智能制造水平，為終端客戶提供更優(yōu)質的個性化定制服務；

豎立標桿、帶動行業(yè)整體發(fā)展：將成為可穿戴行業(yè)智慧工廠標桿，形成可重構產(chǎn)線和系統(tǒng)整子，面向行業(yè)輸出微服務定制解決方案，提升我國電子信息行業(yè)競爭力；

人才培養(yǎng)：培養(yǎng)一批智能制造的核心人才隊伍。