SMT行業(yè)云平臺建設(shè)路徑及服務(wù)模式研究

楊松柏，婁照輝，朱易順，彭 東，秦 杰

(中電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司，湖南 長沙 410000)

0 引言

表面組裝技術(shù)(Surface Mounted Technology，SMT)是電子制造的重要環(huán)節(jié)，在5G基站建設(shè)、手機SLP(Substrate-Like PCB類載板)滲透率提升、汽車電子化發(fā)展等多重因素驅(qū)動下，SMT貼片加工需求持續(xù)增長。據(jù)統(tǒng)計，目前我國SMT生產(chǎn)線約9萬條，貼片機總保有量超20萬臺，占全球40%。隨著電子制造技術(shù)的快速迭代和行業(yè)的飛速發(fā)展，SMT貼片加工競爭愈加激烈，量大面廣的SMT貼片加工行業(yè)中小企業(yè)面臨來自下游客戶提質(zhì)、增效、降本壓力劇增[1-2]。而近年來在新冠疫情沖擊、單邊主義明顯上升等多重因素影響下，我國中小企業(yè)面臨的困難加劇，據(jù)中國中小企業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，近兩年中小企業(yè)發(fā)展指數(shù)(SMEDI)以及反映企業(yè)訂單和利潤的市場指數(shù)、效益指數(shù)等均處于不景氣區(qū)間[3](如圖1，圖2所示)，SMT貼片加工行業(yè)中小企業(yè)同樣面臨訂單資源不足、利潤率低等問題，數(shù)字化轉(zhuǎn)型投入有限，低成本轉(zhuǎn)型升級及資源導(dǎo)入需求迫切。

圖1 我國中小企業(yè)發(fā)展指數(shù)

圖2 我國中小企業(yè)發(fā)展市場指數(shù)及效益指數(shù)

面向SMT行業(yè)中小企業(yè)痛點與需求，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺泛在連接、彈性供給、高效配置等特性，打造SMT行業(yè)云平臺，一方面提供輕量化生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)、穩(wěn)健質(zhì)量應(yīng)用程序(Application，APP)等系列“小快輕準(zhǔn)”解決方案，低成本助力企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化水平提升；另一方面接入需求方、供應(yīng)商、SMT加工企業(yè)、金融機構(gòu)等產(chǎn)業(yè)鏈上下游等，提供在線制造、共享制造、供應(yīng)鏈金融、供需對接等多領(lǐng)域創(chuàng)新服務(wù)，助力行業(yè)企業(yè)資源導(dǎo)入[4-5]。

1 SMT行業(yè)云平臺建設(shè)路徑

結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)、SMT 行業(yè)業(yè)務(wù)需求和應(yīng)用場景，同時通過對目前典型的云計算架構(gòu)進行對比分析，按照云平臺的設(shè)計理念，SMT行業(yè)云平臺設(shè)計為數(shù)據(jù)采集層、PaaS(Platform as a Service，平臺即服務(wù))層、應(yīng)用層，計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源通過虛擬化技術(shù)對系統(tǒng)資源進行部署和管控[6-7]。數(shù)據(jù)采集層主要支撐SMT生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集；PaaS層支撐數(shù)據(jù)分析、處理；應(yīng)用層主要是提供各類工業(yè)APP、云化軟件及支撐系列新模式應(yīng)用的開展。此外，為保障數(shù)據(jù)可信、安全交易，SMT云平臺還提供區(qū)塊鏈基礎(chǔ)服務(wù)體系，支撐電子合約簽署、供應(yīng)鏈金融等開展[8]。SMT行業(yè)云平臺架構(gòu)如圖3所示。

圖3 SMT行業(yè)云平臺架構(gòu)

1.1 數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層核心功能包括海量設(shè)備的長連接與數(shù)據(jù)并發(fā)能力，可支持百萬級消息并發(fā)及設(shè)備接入，提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。數(shù)據(jù)采集層規(guī)則引擎提供多種數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)方式，滿足設(shè)備與設(shè)備(M2M)之間的通信。數(shù)據(jù)采集層多協(xié)議的數(shù)據(jù)互通技術(shù)，提供邊緣層的設(shè)備連接服務(wù)建設(shè)，保證更多設(shè)備接入的可能性及接入后使用的性能流暢性，并為各類設(shè)備提供后續(xù)產(chǎn)品應(yīng)用升級等相關(guān)服務(wù)支持[9]。

1.2 PaaS層

平臺PaaS層提供應(yīng)用環(huán)境下的基礎(chǔ)支撐能力、應(yīng)用開發(fā)測試和應(yīng)用支撐服務(wù)能力，以大數(shù)據(jù)分析為核心實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)與服務(wù)的資源整合，為應(yīng)用開發(fā)提供開放、共享的資源環(huán)境和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的支持環(huán)境。數(shù)據(jù)平臺作為整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的核心，數(shù)據(jù)服務(wù)總線(ESB)作為整個系統(tǒng)的屏障，負(fù)責(zé)對外提供一系列接入服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)平臺支持各種主流協(xié)議下的設(shè)備接入，完成工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)集成，匯入云平臺大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。平臺服務(wù)建設(shè)包括企業(yè)服務(wù)總線、應(yīng)用開發(fā)平臺、應(yīng)用深度監(jiān)控平臺、虛擬化資源管理平臺、數(shù)據(jù)交換平臺、數(shù)據(jù)集成平臺、數(shù)據(jù)資源目錄、測試服務(wù)平臺、測試管理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺和物聯(lián)網(wǎng)平臺。

1.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層建設(shè)內(nèi)容主要包括面向企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化提升服務(wù)、面向產(chǎn)業(yè)鏈的模式創(chuàng)新服務(wù)兩大板塊。面向企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化提升服務(wù)建設(shè)包括：輕量化MES、倉庫管理系統(tǒng)(Warehouse Management System，WMS)、穩(wěn)健質(zhì)量工業(yè)APP等“小快輕準(zhǔn)”應(yīng)用打造，支撐SMT行業(yè)中小企業(yè)以低成本數(shù)字化補課。面向產(chǎn)業(yè)鏈的模式創(chuàng)新服務(wù)建設(shè)主要包括：集采平臺、可視化運營平臺、供需平臺、SMT商城、供應(yīng)鏈金融服務(wù)平臺等，支撐在線制造、共享制造、在線集采、供應(yīng)鏈金融等產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新服務(wù)開展。

1.4 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺

區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺主要通過區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)關(guān)鍵信息上鏈，解決信息溯源及數(shù)據(jù)存證問題，支撐SMT行業(yè)云平臺可信服務(wù)體系構(gòu)建。區(qū)塊鏈基礎(chǔ)服務(wù)平臺特色主要包括身份識別與可審核性、私下交易、保密合約、模塊共識、性能績效、可擴展性、鏈上代碼以及智能合約等。區(qū)塊鏈核心技術(shù)內(nèi)容主要包括：分布式賬本、非對稱加密、共識機制、智能合約等[10-11]。

2 SMT行業(yè)云平臺典型服務(wù)模式

SMT行業(yè)云平臺主要提供面向企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化提升服務(wù)、面向產(chǎn)業(yè)鏈的模式創(chuàng)新服務(wù)兩大類服務(wù)。面向企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化提升服務(wù)主要是通過云平臺提供輕量化MES、WMS、穩(wěn)健質(zhì)量工業(yè)APP等“小快輕準(zhǔn)”應(yīng)用，低成本助力企業(yè)降本、提質(zhì)、增效。面向產(chǎn)業(yè)鏈的模式創(chuàng)新服務(wù)主要是基于SMT云平臺連接打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，在終端用戶和SMT工廠之間建立數(shù)據(jù)、技術(shù)、資本、市場等全要素互聯(lián)，及供應(yīng)鏈、創(chuàng)新鏈、服務(wù)鏈、金融鏈等全產(chǎn)業(yè)鏈上下游的高度協(xié)同，提供在線制造、共享制造等系列新模式服務(wù)[12-13]。服務(wù)流程主要包括兩大步：首先是通過“小快輕準(zhǔn)”應(yīng)用提升企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化水平，同時也將企業(yè)接入到SMT行業(yè)云平臺；然后是基于貫通產(chǎn)業(yè)鏈上下游的SMT行業(yè)云平臺提供外部資源導(dǎo)入的模式創(chuàng)新服務(wù)，服務(wù)流程如圖4所示。

圖4 SMT行業(yè)云平臺服務(wù)示意圖

2.1 “小快輕準(zhǔn)”應(yīng)用

2.1.1 輕量化MES

MES是提升生產(chǎn)企業(yè)制造現(xiàn)場生產(chǎn)管控水平的核心系統(tǒng)，也是提升SMT行業(yè)中小企業(yè)生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵系統(tǒng)，傳統(tǒng)MES系統(tǒng)因價格高、部署實施周期長、運維難度大等，不適用利潤較低的SMT行業(yè)中小企業(yè)。SMT行業(yè)云平臺輕量化MES，基于微服務(wù)架構(gòu)開發(fā)，提供包括生產(chǎn)過程管控、維修管理、質(zhì)量管理、E-SOP管理、設(shè)備及工裝工具管理、看板管理、工廠預(yù)警管理、報表管理等多個功能模塊，功能可靈活配置，支持企業(yè)根據(jù)自身需求、資金投入等進行SaaS(Software as a Service，軟件即服務(wù))化功能訂閱[14]。

2.1.2 WMS

SMT貼片加工過程元器件種類、數(shù)量眾多，倉儲管理是SMT加工廠中的重要環(huán)節(jié)之一，是體現(xiàn)SMT中小企業(yè)生產(chǎn)效率、管理水平的核心要素。SMT行業(yè)云平臺WMS，融合電子行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系，提供包括數(shù)據(jù)收集、預(yù)警預(yù)告、標(biāo)準(zhǔn)制定、庫位管理和質(zhì)量管理等功能服務(wù)，支撐SMT中小企業(yè)提升倉儲管理效率、降低原材料缺料率，助力企業(yè)解決防呆防滯問題[15]。

2.1.3 穩(wěn)健質(zhì)量工業(yè)APP

SMT行業(yè)云平臺穩(wěn)健質(zhì)量工業(yè)APP融合應(yīng)用基于智能化數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、新型數(shù)據(jù)建模技術(shù)、穩(wěn)健設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，開發(fā)了從鋼網(wǎng)印刷、SPI到FCT全流程，覆蓋人、機、料、法、環(huán)、測等要素的9個APP，包括：鋼網(wǎng)印刷工藝優(yōu)化、SPI工況分析、SMT貼片工況分析、AOI工況分析、波峰焊工藝優(yōu)化、波峰焊工況分析、FCT工況分析、供應(yīng)商質(zhì)量保證能力評價、SMT產(chǎn)線工序診斷與調(diào)節(jié)，通過構(gòu)建精準(zhǔn)、實時、高效的質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在線收集、生產(chǎn)過程實時監(jiān)控、在線預(yù)警與在線分析及改進等功能，有效提升了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)健性，支撐SMT貼片加工全環(huán)節(jié)質(zhì)量優(yōu)化提升[16]。

2.2 模式創(chuàng)新服務(wù)

2.2.1 在線制造

依托SMT行業(yè)云平臺打通SMT行業(yè)供需兩端，并連通元器件等供應(yīng)商、倉儲物流等服務(wù)商，采取工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云工廠模式，為用戶提供從原材料采購到生產(chǎn)加工、從PCB(印刷電路板)到SMT貼裝的在線一站式服務(wù)，在實現(xiàn)高效制造的同時，也讓客戶可以更清晰地了解訂單的最新狀態(tài)，支撐實現(xiàn)快交期、高質(zhì)量、低成本交付產(chǎn)品。

2.2.2 在線集采

依托SMT行業(yè)云平臺匯聚整合電子行業(yè)元器件、原材料、配件等各類供應(yīng)商，并結(jié)合基于區(qū)塊鏈的智能合約、供應(yīng)商評價等功能，為SMT行業(yè)中小企業(yè)提供原料、備品備件、成品等產(chǎn)品集中代采服務(wù)，有效解決中小企業(yè)采購渠道有限、采購話語權(quán)弱、采購成本高、采購資金周轉(zhuǎn)困難等問題，并有效助推產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)訂單、庫存及生產(chǎn)等關(guān)鍵信息的精準(zhǔn)協(xié)同，助力產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性提升。

2.2.3 供需對接

依托SMT行業(yè)云平臺連接、整合電子行業(yè)SMT需求方、SMT貼片加工企業(yè)，提供一站式SMT貼片加工供需對接服務(wù)，主要包括供需匹配、需求市場、需求發(fā)布、能力評價、智能匹配等功能，促進SMT貼片加工能力資源的高效配置，助力SMT中小企業(yè)導(dǎo)入更多訂單資源，提升市場能力。

2.2.4 供應(yīng)鏈金融

因SMT行業(yè)中小企業(yè)資產(chǎn)、資質(zhì)有限及銀行授信評價體系制約等多重因素，SMT行業(yè)中小企業(yè)面臨融資貸款難、周期長等問題。SMT行業(yè)云平臺融合應(yīng)用區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，依托行業(yè)云平臺打通行業(yè)交易場景數(shù)據(jù)，采集SMT制造企業(yè)產(chǎn)線、訂單等實時可信數(shù)據(jù)，建立客戶經(jīng)營、信用等大數(shù)據(jù)分析算法及模型，形成銀行認(rèn)可的企業(yè)“生產(chǎn)力征信”，對銀行的主體信用進行信用補償，助力金融機構(gòu)和龍頭企業(yè)開展精準(zhǔn)放貸、反向保理、財稅服務(wù)，提升SMT行業(yè)中小企業(yè)融資貸款能力。

2.2.5 共享制造

SMT貼片加工屬于“代工”服務(wù)模式，生產(chǎn)能力一定程度上具有通用性。通過SMT行業(yè)云平臺將所有接入平臺SMT行業(yè)中小企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)線狀況及生產(chǎn)進度進行實時展示，通過供需信息的實時共享和行業(yè)資源統(tǒng)一調(diào)配，面向全行業(yè)提供制造資源社會化共享服務(wù)，SMT代工企業(yè)可基于平臺將閑置產(chǎn)能“轉(zhuǎn)讓”給其他產(chǎn)能不足的企業(yè)，實現(xiàn)制造能力交易，推動SMT行業(yè)企業(yè)間的制造協(xié)同、計劃協(xié)同和資源共享，實現(xiàn)SMT加工制造資源的泛在連接、彈性供給和高效配置，提升SMT加工制造能力的集成整合、在線分享和優(yōu)化配置水平。

3 實際案例

某SMT企業(yè)擁有幾條SMT加工產(chǎn)線，企業(yè)未部署信息化系統(tǒng)，除生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化外，其他環(huán)節(jié)如倉儲管理、BOM(Bill of Material，物料清單)管理等均是依托人工或通過紙質(zhì)文件開展，生產(chǎn)效率低下。且因業(yè)務(wù)流程沒有通過系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)化管控，缺乏專門的質(zhì)量管理軟件，導(dǎo)致貼片生產(chǎn)不良率居高不下。同時因公司規(guī)模、資質(zhì)及生產(chǎn)條件有限，在融資貸款及客戶資源拓展等方面也面臨難題。針對上述問題，該企業(yè)依托SMT行業(yè)云平臺系列應(yīng)用開展了數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)。一是通過應(yīng)用云平臺輕量化MES、WMS等云化軟件，以較低成本快速實現(xiàn)企業(yè)信息化補課，大幅提升企業(yè)生產(chǎn)管控、倉儲管理協(xié)同水平，生產(chǎn)效率提升30%以上。二是通過應(yīng)用SMT行業(yè)云平臺穩(wěn)健質(zhì)量系列工業(yè)APP開展生產(chǎn)質(zhì)量管控及優(yōu)化，該公司產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量平均缺陷數(shù)由1.7%降低到0.4%，降幅達(dá)76.5%，人力及設(shè)備維護成本降低35%以上。三是通過平臺集采服務(wù)，為該企業(yè)開展零部件采購服務(wù)，有效降低采購成本，緩解了企業(yè)采購資金壓力。四是通過將該企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可信數(shù)據(jù)資產(chǎn)，助力該企業(yè)獲得銀行數(shù)百萬純信用貸款。五是通過平臺的生產(chǎn)運營可視及供需對接服務(wù)，助力該企業(yè)獲取了多家新客戶加工訂單，成功實現(xiàn)市場拓展。該企業(yè)通過數(shù)字化改造接入SMT行業(yè)云平臺，以低成本實現(xiàn)數(shù)字化補課提升，同時通過SMT云平臺連通產(chǎn)業(yè)鏈上下游還實現(xiàn)了訂單及金融資源的有效導(dǎo)入，企業(yè)經(jīng)營質(zhì)效改善顯著。該企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)界面如圖5所示。

圖5 SMT行業(yè)云平臺服務(wù)示意圖

4 結(jié)論

本文通過對SMT行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行分析，結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的特性和設(shè)計理念，提出了構(gòu)建SMT行業(yè)云平臺的建設(shè)路徑及服務(wù)模式，為解決中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級、訂單資源匱乏、利潤率低等問題提供了有效的解決方案。SMT行業(yè)云平臺建設(shè)核心板塊主要包括數(shù)據(jù)采集層、PaaS層、應(yīng)用層及區(qū)塊鏈基礎(chǔ)服務(wù)平臺等。SMT行業(yè)云平臺的服務(wù)模式主要包括面向企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“小快輕準(zhǔn)”解決方案和面向產(chǎn)業(yè)鏈的多領(lǐng)域模式創(chuàng)新服務(wù)。面向企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“小快輕準(zhǔn)”解決方案主要包括輕量化MES、WMS、穩(wěn)健質(zhì)量系列工業(yè)APP等，以低成本助力中小企業(yè)提升數(shù)字化能力。面向產(chǎn)業(yè)鏈的多領(lǐng)域模式創(chuàng)新服務(wù)主要包括在線制造、在線集采、供需對接、供應(yīng)鏈金融、共享制造等，將行業(yè)中小企業(yè)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入社會化生產(chǎn)體系，為企業(yè)導(dǎo)入更多訂單、金融資源。