PPT丨25页丨富士康工业互联网 AI+5G：赋能未来制造业灯塔工厂方案

一、灯塔工厂理念与技术要点

（一）理念：从 “无人” 到 “无忧”

降费（Waste Reduction）

从生产流程的各个环节入手，通过优化生产工艺、减少原材料浪费、提高设备利用率等方式，降低生产成本。例如，在原材料采购环节，通过精准的需求预测和合理的采购计划，避免过多库存积压导致的资金占用和材料浪费；在生产过程中，采用先进的生产技术和设备，提高生产效率，减少生产过程中的废品率，从而实现成本的降低。

减劳（Work Reduction）

大力引入自动化和智能化技术，替代人工操作，减少人力劳动强度和工作量。例如，在生产线上采用工业机器人进行重复性的生产任务，如零部件的组装、搬运等，不仅提高了生产效率，还减少了工人因长时间重复劳动而带来的身体疲劳和工作压力。同时，通过智能化的生产管理系统，对生产任务进行合理分配和调度，避免工人的无效劳动，进一步提高劳动生产率。

无忧（Worry Reduction）

通过建立智能分析系统，对生产过程中的各种数据进行实时监测和分析，提前预测可能出现的问题，并采取相应的预防措施。例如，通过对设备运行数据的分析，提前发现设备的潜在故障，及时安排维修，避免设备故障导致的生产中断；在产品质量控制方面，利用机器视觉等技术对产品进行实时检测，及时发现质量问题并进行调整，确保产品质量的稳定性和一致性，让生产过程更加顺畅和可靠。

（二）技术要点与设计原则

互联化

建立网络连接

在离散的网络节点之间建立连接是实现互联化的基础。通过采用先进的网络技术，将生产线上的各个设备、不同的生产环节以及企业内部的各个部门连接在一起，形成一个有机的整体。例如，将生产设备与生产管理系统连接，实现设备运行状态的实时监控和生产任务的远程下达；将企业内部的研发、生产、销售等部门连接起来，促进信息的共享和协同工作，提高企业的整体运营效率。

提高可见度与整合响应机制

互联化不仅要实现连接，还要提高整个生产系统的可见度。通过在设备上安装传感器和数据采集装置，实时采集设备的运行数据、生产环境数据等，并将这些数据传输到管理系统中进行分析和处理。这样，企业管理者可以实时了解生产现场的情况，及时发现问题并做出响应。同时，整合响应机制，将自动化控制技术与管理系统相结合，当检测到异常情况时，能够自动触发相应的控制指令，对生产过程进行调整，确保生产的顺利进行。

构建泛在物联网络环境

利用物联网技术，构建一个泛在物联网络环境，使所有的设备都能够接入网络，实现设备之间的互联互通。在这个环境中，设备可以自动感知周围的环境信息，并与其他设备进行信息交互。例如，在智能仓库中，货物的存储位置、数量等信息可以通过物联网传感器实时传输到管理系统中，同时，搬运设备可以根据这些信息自动进行货物的搬运和存储，提高仓库管理的效率和准确性。

智能化

事件识别与决策转化

智能化的核心是自动完成事件识别并转化为决策。通过在设备上安装智能算法和软件，对采集到的大量数据进行分析和处理，识别出生产过程中的各种事件，如设备故障、质量异常等。然后，根据预先设定的规则和模型，将这些事件转化为相应的决策，如设备维修指令、质量调整指令等。例如，在一台加工设备上，如果检测到刀具的磨损超过了设定的阈值，系统会自动发出更换刀具的指令，确保加工质量的稳定。

专业制造应用与可扩展开发平台

具备专业制造应用是实现智能化生产的关键。针对不同的制造行业和生产工艺，开发相应的专业应用程序，这些应用程序能够满足特定的生产需求。例如，在汽车制造行业，开发专门用于汽车零部件加工和组装的应用程序，提高生产效率和质量。同时，建立可扩展开发平台，允许企业根据自身的发展需求和技术进步，不断对应用程序进行扩展和升级，以适应不断变化的市场环境。

柔性的自动化技术

采用柔性的自动化技术，使生产系统能够根据不同的生产任务和产品要求进行灵活调整。例如，在一条生产线上，可以通过快速更换模具和调整设备参数，实现不同产品的生产。这种柔性生产方式不仅提高了生产设备的利用率，还能够满足客户对产品多样化的需求。

自动化

无人物流与自动上下料

在生产过程中，实现无人物流和自动上下料是提高生产效率和降低成本的重要手段。通过采用 AGV（自动导引车）等设备，实现物料的自动搬运和上下料。AGV 可以根据预设的路线和任务，在生产车间内自动行驶，将原材料从仓库搬运到生产线上，将成品从生产线搬运到仓库。这种自动化的物流方式不仅减少了人力劳动，还提高了物流效率，避免了因人工操作失误而导致的物料损失和生产延误。

柔性自动化

柔性自动化是指生产系统能够根据不同的生产任务和产品要求进行灵活调整的自动化技术。例如，在一些电子制造企业中，采用柔性自动化生产线，可以根据市场需求快速调整产品的生产种类和数量。通过对生产线的设备进行模块化设计和编程控制，可以实现生产线的快速重组和调整，提高企业的市场应变能力。

二、灯塔工厂的技术架构

（一）工业系统的产业链活动协同

智能化能力

基于模型的智能优化

通过建立数学模型，对生产过程中的各种参数和变量进行分析和优化。例如，在生产计划制定过程中，建立生产能力模型、库存模型等，根据市场需求和企业资源状况，对生产计划进行优化，确保生产计划的合理性和可行性。

智能 IoT 网络

构建智能 IoT 网络，将生产现场的各种设备连接到网络中，实现设备之间的信息交互和远程控制。通过在设备上安装物联网传感器和通信模块，实时采集设备的运行数据和环境数据，并将这些数据传输到管理系统中进行分析和处理。例如，在一个工厂中，通过智能 IoT 网络，可以实时监控设备的运行状态，当设备出现故障时，可以远程控制设备进行停机检修，减少设备故障对生产的影响。

机器视觉 / 认知 AI

利用机器视觉和认知 AI 技术，对生产过程中的产品质量进行检测和控制。机器视觉技术可以通过摄像头对产品的外观进行实时检测，识别出产品的缺陷和不合格品。认知 AI 技术则可以对产品的内部结构和性能进行分析和判断，确保产品质量符合要求。例如，在一个电子产品制造企业中，利用机器视觉技术对印刷电路板的焊接质量进行检测，利用认知 AI 技术对芯片的性能进行评估。

系统整合能力

六流的系统化整合

实现人流、物流、过程流、讯流、金流、技术流的系统化整合是灯塔工厂技术架构的重要组成部分。通过建立统一的管理系统和信息平台，对这六流进行整合和管理。例如，在人流管理方面，通过考勤系统、员工培训系统等对员工进行管理；在物流管理方面，通过仓库管理系统、物流配送系统等对物料进行管理；在过程流管理方面，通过生产管理系统对生产过程进行管理；在讯流管理方面，通过通信系统对信息进行管理；在金流管理方面，通过财务管理系统对资金进行管理；在技术流管理方面，通过技术研发系统对技术进行管理。

Outer APIs 和 Inner APIs

具备 Outer APIs 和 Inner APIs 是实现系统整合的关键技术手段。Outer APIs 用于与外部系统进行交互，如与供应商的采购系统、客户的订单系统等进行交互，实现信息的共享和协同工作。Inner APIs 则用于内部系统之间的交互，如生产管理系统与设备控制系统之间的交互，确保内部系统之间的顺畅沟通和协同工作。

自动化、精益化、数字化的管理能力

灯塔工厂要求具备自动化、精益化、数字化的管理能力。自动化管理能力体现在生产过程的自动化控制和设备的自动化运行上；精益化管理能力体现在通过优化生产流程、减少浪费等方式提高生产效率和质量；数字化管理能力体现在对生产过程中的各种数据进行采集、分析和处理，利用数据驱动生产决策。例如，在一个汽车制造企业中，通过自动化生产线实现汽车零部件的自动组装，通过精益化生产流程减少生产过程中的浪费，通过数字化管理系统对汽车生产过程中的各种数据进行分析和处理，根据数据驱动生产决策。

（二）互联网的服务生态

活动与资源的配置优化

增强分析

通过采用先进的数据分析技术，对企业内部和外部的各种数据进行分析和处理，提取有价值的信息，为企业的决策提供支持。例如，通过对市场数据的分析，了解市场需求的变化趋势，为企业的产品研发和市场推广提供依据；通过对生产数据的分析，了解生产过程中的问题和不足，为企业的生产管理提供改进方向。

新交互 / 学习方式

探索新的交互方式和学习方式，提高企业员工的工作效率和学习能力。例如，采用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，为员工提供更加直观、生动的培训环境，提高员工的学习效果；采用在线协作工具，方便员工之间的交流和协作，提高工作效率。

新设计思维

引入新设计思维，鼓励企业员工创新，推动企业产品和服务的创新。例如，采用设计思维方法，从用户的角度出发，对企业的产品和服务进行重新设计，提高产品的用户体验和市场竞争力。

三、工业互联网 - 工业移动网系统架构

（一）云计算

功能特点

模型训练、云雾协作、远程运维

云计算为工业互联网提供了强大的计算能力和数据处理能力。通过在云端进行模型训练，可以利用大量的数据资源和计算资源，提高模型的准确性和泛化能力。云雾协作是指云端和本地设备之间的协同工作，通过合理分配计算任务，提高整个系统的工作效率。远程运维则是指通过网络对设备进行远程维护和管理，减少设备维护人员的现场工作量。

海量存储、数据分享、可靠备援

云计算平台具有海量存储能力，可以存储大量的生产数据、企业资料等。同时，数据可以在企业内部进行分享，方便不同部门之间的协作。可靠备援是指云计算平台具有高可靠性和数据备份恢复能力，确保数据的安全性和完整性。

（二）工业移动专网

优势与应用

私网布署，生产数据不外流

工业移动专网采用私网布署方式，确保生产数据在企业内部安全传输，不外流到外部网络，保护企业的商业机密和生产数据安全。

eMBB（大带宽）、mMTC（大连接）、uRLLC（低时延）特性及应用

eMBB 应用

在工业机器人等设备的远程状态监控、视频信息采集等方面，eMBB 特性提供了大量的上行带宽支持。例如，在一台工业机器人上，需要监控 6 个轴的角度、速度、功率、电流、温度、负载等变量，这些变量达到 80 个值，并且需要每秒钟采集 30 次，每台机械手臂的数据量达到 670KB/s，单个场域接入网络内设备数量可达百台规模，eMBB 特性能够满足这种大带宽需求。

mMTC 应用

mMTC 特性适用于大量设备的连接，如 AGV 集群等。在一个生产车间中，可能存在大量的 AGV 用于物料搬运，mMTC 特性能够确保这些设备都能够稳定地连接到网络中，实现信息交互和协同工作。

uRLLC 应用

在工业机器人、AGV 等应用中，uRLLC 特性能够实时反应设备运行状态，缩短感知 - 传输 - 决策 - 执行的过程。例如，在工业机器人的操作中，通过 uRLLC 特性，能够实时获取机器人的运行状态信息，将其传输到控制中心，控制中心根据这些信息迅速做出决策并下达执行指令，使机器人能够快速响应并执行相应的操作，提高生产效率和生产质量。

四、工业互联网 - 柔性自动化设备开发及系统集成

整线自动化集成

整线自动化集成包括各式机械手臂，这些机械手臂在生产线上扮演着重要角色。例如，在汽车制造行业，机械手臂可以用于零部件的抓取、搬运和组装等操作。它们具有高精度、高速度和高灵活性的特点，能够满足不同生产任务的需求。

专用加工设备与技术应用

微小螺紋孔檢測技術、機械手打磨拋光技術

微小螺紋孔檢測技術和機械手打磨拋光技術等专用加工设备和技术的应用，提高了产品的加工质量和生产效率。例如，在一些精密机械制造企业中，微小螺紋孔檢測技術可以准确检测出螺紋孔的尺寸和质量，确保产品的装配精度；機械手打磨拋光技術可以对产品表面进行精细打磨和抛光，提高产品的外观质量。

传感器采集板、机器视觉算法

传感器采集板和机器视觉算法的应用，实现了 AGV 的成熟应用案例，如智慧物流中的潜伏牵引、智能换刀等功能。传感器采集板可以采集周围环境的信息，如温度、湿度、位置等，为 AGV 的运行提供数据支持。机器视觉算法可以对采集到的图像进行分析和处理，识别出目标物体的位置和状态，为 AGV 的导航和操作提供指导。

五、工业互联网 - 可扩展的平台方案架构

（一）专业云

多种云服务及其功能

刀具云、模具云、冲压云等

刀具云可以对刀具的使用情况进行实时监控和管理，包括刀具的磨损情况、使用寿命、库存数量等。通过刀具云，企业可以及时了解刀具的状态，提前安排刀具的更换和采购，避免因刀具问题导致的生产延误。

模具云可以对模具的设计、制造、使用和维护进行管理。在模具设计阶段，通过模具云可以实现多人协作设计，提高设计效率和质量；在模具制造阶段，模具云可以对制造过程进行监控和管理，确保模具制造质量；在模具使用阶段，模具云可以对模具的使用情况进行监控，及时发现模具的问题并进行修复；在模具维护阶段，模具云可以根据模具的使用情况制定维护计划，延长模具的使用寿命。

冲压云可以对冲压生产过程进行管理，包括冲压工艺参数、冲压设备状态、冲压产品质量等。通过冲压云，企业可以优化冲压生产过程，提高冲压产品质量和生产效率。

智能叫修、设备综合效率、数字孪生等解决方案

智能叫修可以通过智能传感器和通信模块，当设备出现故障时，自动向维修人员发送维修请求，并提供设备的详细信息，如故障类型、发生位置等，方便维修人员快速定位和修复设备。

设备综合效率（OEE）是衡量设备生产性能的重要指标，通过对设备的开动率、性能率和良率进行分析和计算，企业可以了解设备的实际生产效率，并采取相应的措施提高设备的综合效率。

数字孪生是指通过计算机模拟技术，创建一个与真实设备或系统完全相同的虚拟模型。通过数字孪生，企业可以在虚拟环境中对设备或系统进行测试、优化和培训，提前发现潜在问题，减少实际生产中的故障和损失。

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