基于5G+MEC的阿特斯智能工廠解決方案
一、項目概況
1.項目背景
2021年3月15日正式實施的《光伏制造行業規范條件（2021年本）》，鼓勵企業積極開展智能制造，降低運營成本，縮短產品生產周期，提高生產效率，降低產品不良品率，提高能源利用率，將自動化、信息化及智能化等貫穿于設計、生產、管理和服務的各個環節。供給側縮減產能，也就意味著市場倒逼企業轉型升級，而5G成為了轉型升級的有力抓手。
阿特斯集團由瞿曉華博士于2001年創立，總部位于蘇州，在全球6個國家擁有17個生產基地，覆蓋光伏的全產業鏈，在光伏行業排名一直處于全球前列。在集團成立的20年當中，先后獲得中國可再生能源學會科學技術進步一等獎、中國企業專利500強、全球最佳組件供應商、清潔能源行業最具品牌影響力企業等榮譽。此次5G項目的落地方是阿特斯集團位于江蘇鹽城阜寧的生產基地，由集團全資控股，占地350畝，是一家集高效太陽能電池片的研發和生產為一體的高新技術企業，也是阿特斯目前技術最為先進的生產基地之一。
2.項目簡介
本項目從光伏電池片企業實際需求出發，解決了數據采集困難、質量追溯困難、信息處理滯后等問題，將多種網絡技術運用至5G網絡，包括大流量回傳的數據監控、廣連接的物聯網接入、貼近生產環境的低時延邊緣計算等，充分發揮利用了5G網絡的eMBB、mMTC、uRLLC三大主要優勢。建設的阿特斯工廠運營可視化，對數據傳輸的上行帶寬有較高要求，此時，5G NR基站多載波聚合和massive MIMO技術的價值得到應用，通過實際調測優化，可以找到較佳的技術組合來增強無線信號覆蓋。為解決數據不出園區，采用了邊緣UPF技術，同時考慮邊緣接入的安全，促使網絡運營商結合安全技術（專用防火墻、MSCG、二次AAA認證、Ipsec隧道加密）連接至內網。
3. 項目目標
為達到降低成本，提高效率，實時監控以及安全生產的目的，實現全方位提高產能的目標，本產品遵循以下設計理念：
5G建設高質量網絡
基于5G網絡eMBB、uRLLC、mMTC三大原生能力，滿足光伏企業在柔性組網、低時延控制、生產高可靠性、大流量上行等痛點。
MEC保障數據不出園區
根據5G核心網控制面和用戶面分離的特點，將用戶面UPF下沉到阿特斯數據中心實現數據本地分流，保障企業核心數據安全，并進一步降低網絡時延，提升核心業務性能與體驗。
AI賦能運營分析
過程管理由“人腦分析判斷+機器生產制造”向“智慧分析判斷+智能生產制造”模式的轉變，提升生產效率，降低成本；降本增效從依靠人工經驗向依靠智能大腦的精準分析轉變，即從事后分析提高的模式向事前優化、實時監控的模式轉變。
逐段保證數據安全
針對5G專網不同階段特點從安全接入(終端安全接入)、安全管道(切片安全)、MEC安全(下沉UPF)、企業內網(邊界對接網絡)等逐段考慮制定技術方案，實現端到端安全解決方案，保證企業數據和生產安全，增強企業重要機密信息的安全性。。
二、項目實施概況
1. 項目總體架構和主要內容
應用架構
圖4-1 阜寧阿特斯應用交互架構圖
在現有ERP、MES、WMS、EMS、OA等信息系統的基礎之上，本項目實現了MDC數據采集系統、LiMS實驗室管理系統、廠區AI安防監控系統、工藝及質量智能管控系統、AGV調度系統等。后期規劃有BI商業智能分析系統。
網絡架構
圖4-2 阜寧阿特斯網絡架構圖
本項目采用中國電信5G定制網比鄰模式組網，新建入駐式獨享UPF，企業內網出口路由器通過專線與UPF互聯。企業與UPF之間引入安全設備用于隔離網絡。終端安裝5G模組，通過5G專網實現與控制臺通信。
2.具體應用場景和應用模式
數據采集與AI分析
實現生產過程可視化，實時采集、監控關鍵設備的設備參數、工藝參數等數據，將技術、知識、經驗和方法以數字化模型的形式沉淀到平臺，形成不斷迭代的知識庫，結合AI技術，提供工藝優化、計劃調度、設備管理、質量檢測等多樣化服務。
4.1.2 實驗室管理平臺
打通研發與生產環節，LiMS平臺將產品標準工藝參數處理之后，經MES系統傳輸至MDC系統，通過5G專網分發至各道工序的生產設備。
5G云化AGV
運用5G云化AGV，在多并發、協同場景中，實現群車密集作業，滿足企業物流自主導航、智能控制、多業務協同三個需求，園區內多源數據在邊緣云端融合分析，帶來效率提升。
AI視頻監控
運用5G+AI的智能視頻分析，實現區域分級管控、員工行為分析、險情智能識別、危化品操作規范監督等功能。
網絡安全
在網絡安全方面，采用接入安全控制、數據不出園區、人網與物網分離、網絡隔離及安全審計等手段增強網絡安全。
三、下一步實施計劃
在制造業水平不斷提高的過程中，企業特別是制造型行業對于智能制造能力的需求在不斷加強。在光伏新能源制造領域，企業能否在行業中取得優勢地位，與其自身的制造能力有著密不可分的關系。
本方案涵蓋企業研發、生產、管理、服務四大領域，能夠幫助電池片企業更好的適應市場競爭環境，降低運營成本、縮短產品生產周期、提高生產效率、降低產品不良品率，創建集數據采集、處理、加工、分析、發布、應用、反饋于一體的管理新模式。
四、項目創新點和實施效果
1. 項目先進性及創新點
阿特斯5G+光伏智能制造的實施，實現光伏電池生產的集約化和管理的精細化，最大限度的降低生產成本、提高電池片產能和轉換效率。本項目為行業提供高效電池5G+智能制造示范標桿解決方案，具有規模復制效應，輻射帶動整個光伏產業鏈智能制造進程，推動光伏產業轉型升級，助力光伏平價上網，支持“中國制造2025”戰略落地。
阜寧阿特斯“5G+工業互聯網”融合應用項目的順利實施可帶來如下良好的社會效益：
第一，節省不可再生資源，平衡能源的單一供給情況。阿特斯生產的電池片用于光伏發電可有效減少常規能源尤其是煤炭資源的消耗，保護生態環境，平衡能源的單一供給。
第二，光伏發電可以很大程度上實現節能減排，減少溫室氣體排放，減少溫室效應，保護環境，助力我國2030年實現碳達峰的目標和2060年實現碳中和的愿景。
第三，光伏產業橫跨第二和第三產業，涉及新材料、制造、電力和自控等多個領域，可以創造非常可觀的就業需求。同時，光伏行業對高科技和技術工藝的需求也為進一步提升就業人員的技術素質提出了要求，可以促進就業人才的部門間流動以及就業人員素質的提升。
第四，通過5G技術創新來打造綠色、智能、柔性化的工廠，改善員工工作環境，減小員工工作強度，提升員工幸福感。
2. 實施效果
本項目以保證數據安全為主旨構建5G+MEC網絡，通過5G數采終端完成設備參數采集，運用AI技術進行分析處理，優化改善工藝參數，強化實驗室管理系統、MES、MDC、WMS、ERP系統中數據的互操作性，同時部署5G云化AGV應用，項目實現OEE提升1%、WIP周期縮短50%、效率提升0.09%、良率提成0.5%、年產能提升24MW。
聲明
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