DB35_T 2072-2022 5G+工业互联网应用指南 陶瓷行业.docx

DB35/T 20722022目次前言 . II1  范围 . 12  规范性引用文件 . 13  术语和定义 . 14  缩略语 . 15  总体原则 . 26  总体架构 . 37  需考虑的因素 . 5参考文献 . 8IDB35/T 207220225G+工业互联网应用指南陶瓷行业1  范围本文件提供了5G+工业互联网在陶瓷行业应用的总体原则、总体架构和需考虑的因素。本文件适用于陶瓷行业开展基于5G+工业互联网的平台设计、互联服务、智能制造和智能管理。2  规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T 25069信息安全技术术语3  术语和定义GB/T 25069界定的以及下列术语和定义适用于本文件。5G5th Generation mobile communication technology具有大带宽、高可靠、低时延和广连接特点的新一代宽带移动通信技术。注：即第五代移动通信技术的简称。标识解析identifier resolution通过标识编码等获取与目标对象相关联信息的过程。来源：DB23/T 30792022，3.2，有修改微服务microservice能够独立部署，并提供可实现某应用中特定功能服务的制成品。来源：ISO/IEC TS 23167:2020，3.154  缩略语下列缩略语适用于本文件。AGV：自动引导车（Automated Guided Vehicle）AI：人工智能（Artificial Intelligence）APP：应用程序（Application Program）CAx：各类计算机辅助软件（Computer Aided x）CRM：客户关系管理（Customer Relationship Management）DCS：分布式控制系统（Distributed Control System）1DB35/T 20722022DNC：分布式数控（Distributed Numerical Control）ERP：企业资源计划（Enterprise Resource Planning）GPU：图形处理器（Graphics Processing Unit）HMI：人机接口（Human Machine Interface）IaaS：基础设施即服务（Infrastructure as a Service）MEC：移动边缘计算（Mobile Edge Computing）MES：制造执行系统（Manufacturing Execution System）NB-IoT：窄带物联网（Narrow Band Internet of Things）OPC：用于过程控制的对象连接与嵌入（Object linking and embedding for Process Control）PaaS：平台即服务（Platform as a Service）PLC：可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）PLM：产品生命周期管理（Product Lifecycle Management）PON：无源光纤网络（Passive Optical Network）SaaS：软件即服务（Software as a Service）SCADA：数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition）5  总体原则互联互通宜将5G、互联网、物联网等通信技术和网络架构运用到陶瓷生产过程中，促进数据的流动和集成，实现陶瓷生产全系统及与政府主导的相关平台的互联互通。智能制造宜通过设备智能感知、数据分析、制造控制、流程集成等环节的创新应用，实现生产动态调整、质量控制、协同组织和运营管理优化。开放共享宜将企业相关信息与供应商、经销商、合作伙伴、用户等共享；对接工业互联网平台，实现陶瓷行业产品开发、生产制造、经营管理、个性化服务等在不同企业间的信息共享和业务协同。可追溯性构建陶瓷行业工业互联网标识解析体系，宜采用条形码、芯片、传感器等对设备、产品等进行物理标识和数据采集，实现设备管理、产品生产过程和售后服务的可追溯性，提供全方位、可靠、高效的动态数据与决策依据。安全可靠构建陶瓷行业工业互联网安全体系，保障5G+工业互联网应用的稳定性、保密性和可靠性。2DB35/T 207220226  总体架构体系架构通过运用5G、互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等技术，构建网络、平台和安全体系，开展与陶瓷行业相关系统的集成互通，形成数据采集、集成处理、建模分析和智能决策等能力，满足行业智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等数字化转型应用，体系架构见图1。用户（消费者/企业用户）应用产业视角智能化生产（企业内）网络化协同（企业间）个性化定制（企业与用户）互联网视角服务化延伸（企业与产品）网络应用支撑标识解析网络互联平台车间/工厂/企业运营决策优化产业建模、仿真与分析数据集成处理安全应用安全数据安全控制安全网络安全产业数据采集交换生产反馈控制设备安全物理系统图1  工业互联网体系架构图3DB35/T 20722022实施框架6.2.1  概要宜从“设备、边缘、企业、产业”四个层级开展陶瓷行业5G+工业互联网实施建设，指导企业整体部署，实施框架见图2。产业层协作企业 供应链用户 产品工厂外国家标识顶级节点工业互联网平台（行业/产业级）SaaSPaaSIaaS国家级安全平台网二级节点省/行业级安全平台企CAx   PLM   ERP   CRM工业互联网平台（企业级）业层MES工企业节点SaaSPaaSIaaS企业安全综合管理平台企业安全防护系统DCS  SCADA  OPC 服务器厂内边DNC    PLC   HMI网标识解析客户端边缘系统缘层智能机器专用设备成套设备仪器仪表解析协议组件           数据缓存边缘智能应用部署边缘安全防护系统图2  实施框架图6.2.2  网络包括工厂内网、工厂外网和标识体系。a)  工厂内网：基于 5G、TSN、工业 PON 等技术，实现工厂内部设备、生产、人员等生产要素的互联互通。b)  工厂外网：连接企业各地机构、上下游企业、用户和产品，实现企业与产品、用户、协作企业等工业全环节的广泛互联，并保留与国家、省/行业平台的接口。c)  标识体系：通过给每个网络对象赋予标识，构建陶瓷行业标识解析系统。6.2.3  平台平台汇聚陶瓷行业生产、经营等核心数据，支撑陶瓷行业传统业务的数字化转型及工艺优化、供应链协同等，由设备层、边缘层、IaaS层、PaaS层及SaaS层构成。a)  设备层：由球磨机、干燥房、窑炉、传感器、PLC 以及其它工业制造和自动化设备等组成，通过有线和/或无线网络连接到边缘层。b)  边缘层：采集不同设备、系统的数据，通过协议转换技术实现多源异构数据的格式统一；在靠近面向高实时应用场景（如视觉质检、AGV 智能调度等）的设备或数据源头的网络边缘侧进行数据预处理、存储以及智能分析应用，并与云端数据分析形成协同。c)  IaaS 层：包括服务器、操作系统、存储等，根据企业需求支持公有云、私有云、混合云的服务部署。4DB35/T 20722022d)  PaaS 层：通过对海量工业数据进行数据分类、标识、管理，为建模分析提供数据源。将技术、知识、经验等数据固化为可移植、可复用的工业模型，包括球磨机预测性维护模型、视觉质检模型、窑炉能源控制模型、干燥房温湿度控制模型等，在开放的开发环境中以微服务的形式提供给开发者调用。e)  SaaS 层：面向设备管理（如设备生命周期管理）、智能制造（如陶瓷生产管理）、能源管理（如水、电、气的监测管理）、安环管理（如电气火灾监测管理）等场景，构建相应工业 APP解决方案；打造开放的线上社区，供第三方开发者基于平台数据及微服务实现应用创新，满足智能化、个性化等需求。6.2.4  安全陶瓷工厂宜通过采集陶瓷行业工业互联网流量、日志、预警、安全处置等数据和第三方数据，利用统计、数据挖掘等方法，分析工业互联的网络行为和用户行为，形成安全态势感知，识别引起陶瓷行业工业互联网态势变化的安全要素，实现设备安全、网络安全、控制安全、数据安全和应用安全的管理。陶瓷工厂宜根据GB/T 22239对相关防护对象实施相应级别的保护。7  需考虑的因素概要5G+工业互联网在陶瓷行业的应用包括图像信息传输（如视觉质检、监控管理）、控制（如设备远程控制）、数据采集（如设备、工艺参数采集）等，主要应用场景见图3。管理                                                                             决策管理经营采购管理            ê仓储管理            财务管理生产管计划管理物料管理            ê质量管理ê外观检测工艺参数优化ê安环管理态势感知监测预警生产制造理ê原料ê成型ê干燥ê施釉ê烧成ê搬运ê包装生产工序配料ê球磨过筛除铁注浆排浆巩固修坯陈腐标引序号说明：ê5G+工业互联网应用场景。图3  陶瓷行业 5G+工业互联网应用场景图5DB35/T 20722022生产工序7.2.1  原料球磨在球磨机上安装振动传感器和噪声传感器，基于NB-IoT实时采集球磨机的振动和噪声数据，通过SCADA上传到MES，分析采集的振动频率和噪声数据，依据振动频率和噪声曲线变化等指标，对球磨机的电机过热、皮带松动、轴承故障等异常现象进行预判。7.2.2  成型使用高压成型自动化设备代替石膏模成型，基于5G网络对自动化设备的关键参数（如气压、液压、注浆时间等）进行远程监测与调节。7.2.3  干燥在干燥房部署“PLC+5G工业网关”，基于5G网络接入MES，实时采集和分析干燥房的温度、湿度、燃气用量、燃气泄漏、炉温异常、风机过载、熄火、着火、压力等数据，当温湿度曲线运行的平稳度偏离正常值时，可结合经验值进行远程调节。7.2.4  施釉基于5G网络将施釉工艺参数远程下发至施釉机器人，自动为不同型号的陶瓷产品施釉，采集施釉机器人设备状态、施釉数据，实现施釉机器人的预测性维护。7.2.5  烧成利用窑炉工业水表、电表、燃气表等接口，通过新增传感器、NB-IoT/5G工业网关，基于5G网络进行相关数据的实时采集和智能分析，实现烧成工艺的控制、管理和异常情况预警。7.2.6  搬运在AGV集成5G模组对AGV进行远程控制，基于MEC视频云化的AI障碍物分析技术，实现智慧避障和自动识别停泊空位。7.2.7  包装基于5G网络，使用码垛机器人实现不同型号产品的自动识别和分栈板堆垛。生产管理7.3.1  质量管理建立陶瓷产品外观缺陷视觉质检工业模型，在需要自动检测的工位上安装5G高清摄像头和激光器扫描仪等质检终端，将质检终端拍摄的照片上传至MEC平台，运用GPU与视觉质检工业模型进行实时比对，实现不良品自动识别。7.3.2  安环管理7.3.2.1  态势感知通过内置5G模组或部署5G网关等设备，连接各类传感器、摄像头和数据监测终端设备，采集人员动作、设备运行等监测数据，传输至生产现场监控系统，对生产活动进行高精度识别和实时态势感知，实现人员状态、设备状态、物料状态与其他工况的监测分析。6DB35/T 207220227.3.2.2  监测预警基于5G网络，通过部署传感器、污染物检测装置等，对陶瓷生产过程的废渣、废水、废气进行实时监测，实现污染物浓度超限预警。宜建立环保评价模型，实现对工厂环保状况的智能化诊断分析。运用5G、云计算、大数据等技术，将无线电气火灾监控装置接入智能型电气火灾监控系统，进行统一监测、统一管理、统一分析，防止出现安全隐患。仓储管理基于5G网络及AI技术，通过智能视频采集并识别人员身份特征及物料状态，进行人员权限和自动领料的管理，使各生产工序的人员快速获取生产物料，实现库存预警、生产耗材成本分析等智能化管理。条码管理根据卫生陶瓷、建筑陶瓷、日用陶瓷等不同细分领域的产品特点，制定不同的编码规则，赋予不同的产品编号并进行条码化管理。7DB35/T 20722022参  考  文  献1DB23/T 30792022黑龙江工业互联网标识解析（综合型）二级节点标识赋码规则2 ISO/IEC TS 23167:2020 Information technologyCloud computingCommon technologiesand techniques3工业和信息化部办公厅关于印发“5G+工业互联网”512工程推进方案的通知（工信厅信管201978号）8