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(wù)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(yīng)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(yīng)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(shè)，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(wù)標準草案、一套智能可穿戴檢測標準、一套智慧工廠建設(shè)實施規(guī)范草案。標準化組件通過重構(gòu)一方面可面向同行業(yè)實現(xiàn)部署和服務(wù)，另一方面可面向個人消費者提供定制微服務(wù)。

二、項目實施概況

1. 項目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容

歌爾參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，制定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體方案，從網(wǎng)絡(luò)、物理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、安全和應(yīng)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(luò)包括整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃和現(xiàn)場工業(yè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

物理系統(tǒng)包括裝備智能化改造和構(gòu)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(luò)、設(shè)備、控制、數(shù)據(jù)和應(yīng)用安全

應(yīng)用包括智能化生產(chǎn)和個性化定制

2. 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)架構(gòu)

1）網(wǎng)絡(luò)互連體系是各類設(shè)備、系統(tǒng)的連接與數(shù)據(jù)集成的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進行扁平化建設(shè)，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(luò)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(diào)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(shù)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(luò)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(shè)。

2） 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(wù)。

3. 數(shù)據(jù)架構(gòu)和應(yīng)用

1）依托智能設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和集成技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)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(shù)，實現(xiàn)制造運營與可穿戴自動化產(chǎn)線（裝配設(shè)備、檢測設(shè)備、物流設(shè)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(shù)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(shè)備互聯(lián)、數(shù)字集成、智能預(yù)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(shè)備等資源通過先進傳感技術(shù)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(yīng)鏈、生產(chǎn)制造三個業(yè)務(wù)要素。產(chǎn)品/工藝研發(fā)業(yè)務(wù)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(shè)計仿真驗證分析，實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計的優(yōu)化。使用產(chǎn)品設(shè)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(shè)計和仿真，并輸出工藝文件傳遞至PLM與ERP。研發(fā)設(shè)計及工藝設(shè)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(yīng)鏈業(yè)務(wù)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(jié)構(gòu)化，同步將結(jié)構(gòu)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(yīng)，WMS將執(zhí)行結(jié)果反饋到ERP。

制造業(yè)務(wù)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(jié)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(shè)計與制造過程的優(yōu)化。

以上三個業(yè)務(wù)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(shè)工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)了設(shè)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(yīng)用，可預(yù)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(wù)。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(nèi)的數(shù)據(jù)分析做了頂層設(shè)計，規(guī)劃了大數(shù)據(jù)平臺，采集B2B領(lǐng)域的工業(yè)大數(shù)據(jù)和B2C領(lǐng)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?qū)碜杂谄髽I(yè)內(nèi)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(wù)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(yīng)鏈、財務(wù)管理、營銷管理、質(zhì)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(jié)合歌爾的實際業(yè)務(wù)需要，在各業(yè)務(wù)領(lǐng)域中識別了七個領(lǐng)域亟需且能快速產(chǎn)生價值的應(yīng)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(zhuǎn)變。歌爾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全架構(gòu)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(shù)架構(gòu)方面，在物理、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、控制、應(yīng)用、數(shù)據(jù)方面設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)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(guān)聯(lián)分析和預(yù)警，將信息安全事件的處置從事后提前到事中，結(jié)合大數(shù)據(jù)的分析實現(xiàn)事前預(yù)警，如下圖。

圖4 歌爾股份工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)

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(yīng)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(yīng)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(gòu)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(shè)，總體規(guī)劃即統(tǒng)一頂層設(shè)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(gòu)》，確保頂層設(shè)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(shù)路線和各個系統(tǒng)平臺的詳細設(shè)計，以避免設(shè)計、實施與應(yīng)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(shè)計工作

2) 2018.01-2018.12：完成各實驗線的建設(shè)

3) 2019.01-2019.12：完成智能制造標準體系建設(shè)及定制微服務(wù)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(wù)標準》；

制定《可穿戴產(chǎn)品智慧工廠建設(shè)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(shè)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(shù)先進性及創(chuàng)新

短板裝備：突破核心技術(shù)、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(yīng)鏈平臺、MES和自動化設(shè)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(luò)的建立；

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

2. 實施效果

項目在標準和技術(shù)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(shè)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(yù)計實現(xiàn)年產(chǎn)值近50億元，年利稅近10億元。預(yù)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(nèi)核心裝備供應(yīng)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(yīng)商如控制器和下游軟件開發(fā)商、服務(wù)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(zhì)的個性化定制服務(wù)；

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(gòu)產(chǎn)線和系統(tǒng)整子，面向行業(yè)輸出微服務(wù)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。