1、生產質量管理驗證示范平臺介紹驗證示范平臺名稱生產質量管理驗證示范平臺 （Manufacturing Quality Management）驗證示范平臺目標和概述顧名思義，生產質量管理（MQM）側重于生產過程的質量管理。簡單來說，質量管理是通過測量生產過程中產品質量的某一方面并利用測量結果對生產流程做出優化調整，從而提高產品質量。該驗證示范平臺將深度聚焦于識別一個可復制的質量管理流程來幫助現有的生產設施進行革新，使之更加現代化，以滿足未來高質量標準的挑戰。因此，驗證示范平臺將專注于“棕色地帶”情況來利用現有設備中已有的投資。生產質量管理驗證示范平臺具備以下幾個關鍵特征:采用先進技術改進現有生產設

2、施；利用物聯網（IoT）和傳感網絡技術采集有效數據；融入認知計算技術提升生產處理能力；能量效率和環境無害控制包含在生產處理流程中。生產質量管理（MQM）也是“智能制造”的基本構建塊 ，這是在 2015 年中國倡議的“中國制造 2025”中的核心點，擬建的生產質量管理驗證示范平臺是這次提出的 94 個國家許可項目之一。預期成果商業價值生產質量管理驗證示范平臺目的是提供一個可復制的對于“傳統”質量管理流程改造來幫助現有的生產設施進行革新，使之更加現代化，以滿足未來高質量標準的挑戰。此驗證示范平臺將有效地提高最終產品的合格率，并將廣泛應用于“智能工廠”。制造企業、物聯網解決方案和網絡運營商之間將建立

3、新的商務合作。此外，“工廠改造服務”等新的商業模式也將被引入。生產質量管理驗證示范平臺能夠提高產品的質量，并有效地降低生產成本。此驗證示范平臺也可以應用到其他智能工廠應用案例。經濟效益驗證示范平臺的經濟效益包括：減少整體的操作成本，提高效率和可靠性，并能最大化生產；降低維護成本，提高資源的利用率和客戶的滿意度。社會價值驗證示范平臺的主要優點是通過引入物聯網及認知技術到傳統的制造業工廠環境中升級生產效率，這樣可以消除不經濟的生產流程、生產故障并提升了生產效率。此外，減少工人的傷害也是一個動因。其他的好處包括在供應鏈中獲得更高層次的品質和一致性。還有一個無形的好處是生產質量管理過程完全不需要關閉工

4、廠進行，從而防止解雇工人。驗證示范平臺技術可行性驗證示范平臺系統布置架構如圖 1 所示。驗證示范平臺建立一個基礎系統為工廠生產質量自動和智能控制提供端到端的解決方案。一些用來存儲和分析生產環境產生的大量的實時數據的新技術也會包括在此驗證示范平臺中。驗證示范平臺中要使用的特定組件將在本節中進行介紹。圖 1. 系統布置架構。物理平臺生產質量管理驗證示范平臺的物理平臺將用于改造海爾現有的生產設施。在當前的生產工廠中，工業機器人和其他儀器上的傳感器在儀器工作時會產生大量的數據。一些數據被發送到一個可編程邏輯控制器，然后通過工業交換機或路由器被轉發平臺層。大部分數據生成并存儲在本地，部分數據通過物聯網網

5、關傳輸到遠程數據處理平臺。在數據收集方面，傳感器通過有線和無線連接，具體取決于傳感器的位置和傳輸環境。生產質量管理驗證示范平臺提出的新的物理平臺將會遵循 AII 架構，邊緣層的傳感器都會進行檢驗，并且為了數據的完整性工廠內的數據網絡需要重新安裝和測試。而且，路由器和網關也需要添加或者替換掉原有的，用來連接數據分析、處理和數據存儲平臺的通信網絡連同連接到企業網部分都需要重新評估。軟件平臺生產質量管理驗證示范平臺的軟件平臺主要包括三個組件：（1）分析（2）數據處理（3） 智能存儲。這些軟件元素僅有一部分布置到現有的系統中，因此軟件平臺期待一個全面的升級。分析組件：此平臺的主要目的就是處理從傳感器和

6、機器中的傳感裝置收集到的數據。平臺的特色包括認知分析和軟計算，這將使統計建模和業務智能變成現實。新的學習算法和控制協議將會被開發用以提供建議，優化推薦，幫助用戶決策等。此平臺也可以為用戶提供API針對特定的應用案例開發定制化的解決方案。數據處理組件：數據處理平臺為分析平臺提供計算支持，包括計算任務調度和資源管理。平臺還提供一個分析平臺和智能存儲平臺之間的高通量信息傳遞路徑。數據處理平臺由幾個關鍵組件，其中一些組件選用開源項目。例如，Kafka是一個開源的分布式信息系統，可以部署用來完成主存儲器和認知計算集群內的數據處理平臺之間的通信。其他流行的處理框架，比如Spark和Samza，可以集成到數

7、據處理平臺用來提供不同的功能。從傳感器收集到的數據可能會有不同的格式，并不適合數據處理。所有的這些數據會被轉化成相同的格式并存儲，而只有有用的數據被過濾出來并使用開源處理框架結合計算設備和集群進行處理。智能存儲組件：智能存儲平臺是整個驗證示范平臺的基礎。它支持文件內容分析，基于數據感知的數據布局，并通過三個關鍵部分為上層用戶提供統一的操作界面，包括數據感知引擎、內容分析和統一的存儲引擎。分布式配置接口平臺的每個應用接口之間的數據通信將通過一個唯一的 URL 解決。用戶或管理員與驗證示范平臺之間的接口將通過 https 連接。軟件開發和環境模擬本地軟件開發環境將被用于各種軟件組件。為了減小對物理

8、設備的依賴并避免不可恢復的故障，將采用仿真平臺。該平臺模擬生產過程的主要特征，并且能夠用于解決方案的驗證。模擬環境的本質在于一個新穎的機制，使其能夠與物理設備進行交互。和 AII 技術及測試臺的關系AII 總體架構下圖 2 是 AII 的工業互聯網體系架構。工業互聯網的核心是基于全面互聯而形成數據驅動的智能，網絡、數據、安全是工業和互聯網兩個視角的共性基礎和支撐，其中，“網絡”是工業數據傳輸交換的支撐基礎，包括網絡互聯體系、標識解析體系和應用支撐體系；“數據”是工業智能化的核心驅動，包括數據采集交換、集成處理、建模分析、決策優化和反饋控制等功能模塊；“安全”是網絡與數據在工業中應用的安全保障，

9、包括設備安全、網絡安全、控制安全、數據安全、應用安全和綜合安全管理。圖 2 工業互聯網體系架構應用質量管理故障預測數據數據采集 數據分析，建模數據存儲網絡安全設備安全網絡互連數據安全應用應用安全網絡安全物理系統圖 3. 驗證示范平臺架構圖 3 體現了驗證示范平臺架構，體現了安全，數據及網絡為中心。本驗證示范平臺考慮從應用到末端傳感網絡端到端的安全包括數據及網絡；設備數據采集后進行在平臺層進行建模，仿真及分析；各個層采用無線或有線方式進行數據傳輸及交互。AII 安全安全是AII參考架構中必不可少的部分。生產質量管理驗證示范平臺團隊已經開發了一個最初的風險模型，并對計劃驗證示范平臺中現有的和潛在的

10、漏洞警醒了分析。驗證示范平臺安全所采用的協議和政策，如加密和解密、認證、權限控制與授權以及IP安全將遵循相關標準。此外，初始風險模型和潛在風險攻擊點已被確認為驗證示范平臺安全框架的啟動列表。驗證示范平臺開發過程中，安全框架中驗證示范平臺安全機制的采用和開發將會被記錄形成文檔，這也是可交付成果的一部分，并會在驗證示范平臺整個生命周期中持續更新。詳細清單驗證示范平臺中設計的組件：邊緣層：傳感器、網關/交換機/路由器、智能工廠試驗現場平臺層：認知計算分析平臺、數據處理平臺、智能存儲平臺企業應用層：應用網絡基礎設施邊緣層的機器設備以及網絡設施屬于物理平臺。平臺層中認知計算分析和智能存儲部分都融入了智能

11、。通信方式（通信協議、信道和流）：平臺的每個應用接口之間的數據通信將通過一個唯一的 URL 解決。用戶或管理員與驗證示范平臺之間的接口將通過https 連接。風險模型圖 4 安全部署圖如上的接口需要考慮安全問題，可能的風險如下：物理安全（設備被物理攻擊甚至破壞）設備，網關，平臺及服務器通信安全（數據在通信過程中被修改或截獲）傳感器與網關之間網關與平臺平臺與應用應用與用戶數據安全（數據篡改，丟失及保密性）平臺企業應用層服務器系統安全（非法用戶或設備的攻擊，網絡攻擊）傳感器網關平臺企業應用層服務器應對措施如下表所示No.ThreatsCountermeasures偽造的傳感器提供虛假數據給網關不合

12、法的網關接入傳感器傳感器和網關之間互相驗證網關加裝防火墻及接入控制策略平臺和網關之間的通信被攻破通信加密及內容完整性保護安全區機制數據被截獲或篡改通信加密及內容完整性保護數據篡改數據丟失非鑒權的服務器接入平臺平臺被網絡攻擊所有數據在存儲平臺之前被加密災難數據恢復機制平臺和應用的互相鑒權攻擊保護系統(如 NGFW, IPS, DDoS)平臺與應用，應用與用戶之間的通信被惡意攻擊安全鑒權和通信(such as IPSec, SSLVPN)非鑒權的用戶接入應用被網絡攻擊數據被篡改用戶鑒權攻擊保護(如 NGFW, IPS, DDoS)數據加密和內容完整性保護安全聯系人王貴林, Huawei Techn

13、ologies Co., Ltd., HYPERLINK mailto:Wang.Guilin Wang.Guilin李陽, Haier Group, HYPERLINK mailto:Liyang.psi Liyang.psiAII 數據管理數據管理平臺是驗證示范平臺的核心，包括分析平臺、數據處理平臺和智能存儲平臺。從生產線中感知網絡每一部分的傳感器收集到的數據將首先存儲在智能存儲平臺，用以確保數據的完整性以及剔除無關信息。之后，從生產線收集的信息將會由數據處理平臺和分析平臺利用認知計算技術進行處理和分析。數據管理是生產質量管理驗證示范平臺的重要組成部分。在實施階段，生產質量管理驗證示范平臺

14、團隊將與 AII 數據管理工作組確定適當的數據模型和數據管理服務。當運用生產質量管理驗證示范平臺應用案例時，他們也會基于他們的數據管理經驗提供實踐經驗和建議。AII 驗證示范平臺雖然該驗證示范平臺與一些現有的驗證示范平臺在某些普遍特征上似乎有重疊，但它首先是解決現有家電行業的一些特殊挑戰。生產質量管理驗證示范平臺側重于過程建模和優化以及考慮更好的使用和管理資產設備，以提高生產效率和產品質量。更具體的說，當前 IIC 的三個驗證示范平臺激勵了生產質量管理驗證示范平臺的工作：資產效率：此驗證示范平臺的特點集中在基于實時信息收集和數據映射來預測資產的故障 分析。然而，生產質量管理驗證示范平臺不僅考慮

15、了資產，而且也考慮了資產相關的過程。工廠操作的可見性和智能平臺：這個驗證示范平臺的特色在于工廠的過程改進及其可見性。相反，生產質量管理驗證示范平臺致力于如何對資產和流程建模，如何有效地存儲生產線 上的實時數據和上下文信息。工業數字線程：這個驗證示范平臺的功能和生產質量管理驗證示范平臺有些相似，但是生產質量管理驗證示范平臺應用了認知計算技術，能夠讓機器和制造流程從歷史數據和上下文信息中不斷學習，就此來說生產質量管理驗證示范平臺是獨一無二的。而且，它探索了各種可能的連接來識別迭代框架中混合源的關聯性和相對優劣性。此外，生產質量管理驗證示范平臺通過智能存儲提供了高效的工業數據保存能力。交付件生產質量

16、管理驗證示范平臺將遵循傳統的開發生命周期，分四個階段開發。接下來會詳細的介紹每個階段，所有階段都是成員資助。階段1：需求分析時間軸：H1,2016 目標：根據噪聲檢測使用案例確定需求和適用條件；分析潛在安全隱患。交付件：生產質量管理驗證示范平臺需求說明文檔。成功標準：文檔完成并通過評審。階段2：初始驗證示范平臺設計時間軸：H2,2016目標：確定生產質量管理驗證示范平臺系統架構的技術參數；針對應用案例提出定制化的解決方案；提出針對安全隱患的解決方案。交付件：生產質量管理驗證示范平臺設計文檔；生產質量管理驗證示范平臺測試方案；評估方案的安全情況。成功標準：文檔完成并通過評審。階段3：驗證示范平臺

17、開發時間軸：H1,2017目標：開發并集成生產質量管理驗證示范平臺的功能模塊；裝配模塊到系統并確保系統的安全性。交付件：測試報告：說明驗證示范平臺的操作流程；提議可復制的改造流程。成功標準：驗證示范平臺部署鑒定完成。階段4：部署及驗證時間軸：H2,2017目標：在青島的海爾工廠部署驗證示范平臺；驗證驗證示范平臺的市場價值。交付件：評估報告：評估部署的實效性；優化可復制的改造流程；可復制改造流程的商業案例。成功標準：完成可復制流程更廣泛部署的鑒定。驗證示范平臺使用者歡迎所有的AII成員企業參與本驗證示范平臺項目，可預見的是驗證示范平臺團隊將需要以下幾個方面的援助：傳感器和網絡制造工藝模擬與驗證安全方面等然而，在初始階段，由于試驗站點的訪問權限有限，生產質量管理驗證示范平臺將僅限于現有的合作伙伴。之后，驗證示范平臺團隊將根據企業對實現目標做出的貢獻考慮增加更多的合作伙伴。知識產權說明合作伙伴將就知識產權管理達成一致原則。這些原則將細化規則以確保盡可能廣泛的傳播應用案例方案結果，同時保證妥善保護知識產權和保密信息。此原則將針對以下幾點詳細說明通用規則：保密和出版規程知識產權報告和糾