SM 车间无线试点建设政策分析与解决方案

一、SM车间无线局域网技术应用

(一)需求背景

智能仓库等已逐渐列入各院厂所的建设规划中，AGV车、焊接记录仪、游标卡尺、拧紧枪、力矩扳手、PAD、手持PDA、AR眼镜等移动终端设备具备广泛应用价值。而这些产品在SM车间中的应用迫切需要安全的无线接入技术作为安全、便捷、高效的通信手段。

(二)政策导向

2021年初国家保密局启动无线相关标准制定，2022年10月定稿《涉密车间内非涉密工业控制设备应用无线技术接入内部级军工工业控制系统安全保密指南》，但因故未能按期发布此指南。2022年9月，为着力推动军工智能制造与数字化转型，提高工作质量和效率，国家保密局启动编制《关于扩大SM车间应用无线局域网技术安全保密防护试点工作的通知》，本通知已于2023年03月底发布，发布后各单位可积极申报试点，以满足军工生产的迫切需求。需要注意的是，本次试点选取应具备典型性、代表性，试点不限数量、不限应用设备类型、不限建设周期，允许接入的无线应用设备试点范围包括：AGV、RGV等仓储物流类；卡尺、千分尺、测距仪等量具类，焊接记录仪、力矩扳手、拧紧枪、扫码枪等工具类，PAD、PDA、AR眼镜/头盔等移动终端类；温度传感器、湿度传感器等传感器类。本次试点所建无线作为工控网的延伸可接入最高密级为内部级的工控网，且无线试点建设与融网建设（SM网与非密工控网双单向建设）无强关联无先后顺序，可同期进行，亦可独立建设。本次试点由各军工集团公司、中物院保密委员会统筹组织和批复建设，试点申报流程如下图所示，周期短、效益快。

(三)产品解决方案

中国航天系统科学与工程研究院所属航天宏康智能科技（北京）有限公司作为无线标准和本次试点工作通知的起草组第一顺位编制方，具备丰富的分保建设经验和无线产品研制经验。其研制的航智睿联工业安全无线接入系统已于2020年应用于国家保密局批复的全国首家SM车间无线局域网建设试点，试点建设效果优异并顺利通过了国家保密局测评验收。目前航智睿联工业安全无线接入系统在军方、航天科技集团、航天科工集团广泛应用，实用性、安全性、保密性国内领先。此外，航智睿联工业安全无线接入系统还具备如下优势：Ø安全保密使用无忧，具备产品各组成部分的高度国产化，具备国产化软硬件平台、数据库、中间件的兼容适配能力。Ø具备支持快速移动、高带宽、高稳定性、高接入容量的能力。Ø支持灵活的适配模式和统一管理控制机制，部署及管控方便快捷。

(四)典型应用场景

下面根据各军工集团内多个业务场景的调研情况，对典型安全无线的应用场景进行介绍：

1、运输车类无线应用场景

根据对XX厂的调研，目前其工件在不同工位之间、工位与仓库之间的流转配送主要依靠人工调度，信息流与实物流不同步，作业量大、差错率高、作业周期长、人工劳动强度大、效率低下，已经成为制约其生产效率的瓶颈环节。随着其任务量的增多，在人员规模基本保持不变的情况下，该厂计划通过引入自动化物流、自动化仓储等智能物流仓储系统，实现资源快速准备、库存管理、调度转运等，从而满足产品任务多品种变批量的制造要求，而AGV（自动导引运输车）的灵活机动幅度大的特点决定了其难以采用有线方式建设。基于无线AGV的智能物流仓储系统建设完成后，将实现如下效果：

①工人在完成工件任务后，使用工位旁的工控网计算机简单操作提交任务信息至生产管理系统；

②生产管理系统收到任务信息后，根据预先设定的作业规程自动分析下一步工序并自动下发物流配送信息给AGV，令其前往指定的工位货架取走工件并运输至下一工序的工位货架上；

③AGV根据工位货架的位置，自动选择行走路径，到达指定货架取工件，然后根据目的工位货架的位置规划行车路径，将工件送达指定地点。基于无线实时通信技术，车间内多台AGV可实现自动调度、拥堵控制等，实现多任务并行高效执行。

2、量具类无线应用场景根据对XX厂的调研，目前其工件内径、外径、纵深、壁厚等技术参数的测量主要依靠人工测量、纸质记录、人工校验的离线数据采集方式，然后手工录入到质量管理系统的方式完成质检数据采集工作。很多场景中由于空间限制只能将测量工件尺寸的游标卡尺稳住不动、拿出观察的方式呈现给质检员读取测量数据，误差较大。同时，纸质登记、手工录入电脑的质检数据采集方式人工劳动强度大、差错率高、效率低下，已经成为制约生产质量的瓶颈环节。随着其任务量的增多，在人员规模基本保持不变的情况下，该厂希望通过引入无线技术赋能量具设备的数据采集系统，实现量具设备通过无线技术与服务端质量管理系统实时通信，实时传输测量数据，从而满足测量数据准确、快速的系统录入，减少人工过渡环节中可能引入的误差风险。而量具设备的便捷要求、灵活机动幅度大的特点决定了其难以采用有线方式，建设基于无线量具设备（以具备安全无线通信功能的游标卡尺为例）的数据采集系统后，将实现如下效果：

①质检员选定工件的待测量位置，将游标卡尺置于工件的目标位置，卡准压实后点击游标卡尺的确认按钮；

②确认按钮被按下后，游标卡尺的测量读数即时传输至工控网服务端质量管理系统；

③如需多次测量取平均值，仅需多次卡紧游标卡尺后点击确认按钮即可实现数据准确无误传至服务端质量管理系统。

作业工具类无线应用场景根据对XX厂的调研，目前其产品装配作业主要依靠人工进行焊接温度调节、螺栓拧紧等操作。焊接温度、螺栓拧紧在各种装配过程中虽然看似微不足道，实际上却影响着整个型号的装配质量。虽各工序的焊接温度、螺栓拧紧力矩值等有着明确的规定，但不同工件不同位置的参数不尽相同，人工调节焊机温度、人工调整拧紧枪力矩、人工控制拧紧时长等操作难免出现差错率高、效率低下甚至影响型号装配质量的风险，已经成为制约装配质量的瓶颈环节。

随着集团“三高”要求的提出,为了保证螺栓拧紧力矩的精度,该厂希望引入自动配置作业参数的作业工具进行型号装配,实现根据不同作业对象自动下发调整作业工具技术参数实现精准操控的目的，减少人工抄录调节可能引入的误差风险，从而进一步提高装配质量。而作业工具的便捷要求、灵活机动幅度大的特点决定了其难以采用有线方式实现实时通信，建设基于无线作业工具（以具备安全无线通信功能的拧紧枪为例）后，将实现如下效果：

①装配作业人员选定工件的待拧紧位置，通过无线PAD接入服务端装配控制系统，输入待拧紧任务信息；

②装配控制系统收到拧紧任务信息后，自动查询该任务的作业参数，并及时传至拧紧枪，拧紧枪收到作业参数后即刻生效；

③装配作业人员将拧紧枪对准螺栓，按下启动按钮后，拧紧枪即自动按照已配置的作业参数进行螺栓拧紧，拧紧完成后自动停止。

4、平板电脑类无线应用场景根据对XX厂的调研，目前其产品装配作业的步骤、工序降为复杂，目前主要依靠纸质打印装配图纸现场对照作业的方式进行，同时，对每道工序进行实际装配参数的纸质记录、装配效果使用照相机（按照单机管理）拍照记录，然后统一录入计算机进行装配任务提交等方式进行。这将导致装配作业人员高频次往返装配区和计算机之间，劳动强度大、差错率高、效率低下，已经成为制约其装配效率的瓶颈环节。随着“高质量、高效率、高效益”要求的提出,该厂希望引入可实时访问服务端装配系统的无线平板电脑（PAD）,实现装配图纸的在线、清晰、可缩放、终端不留存式查看。同时通过PAD对每道工序的实际装配参数录入到服务端装配系统，通过PAD对装配效果进行拍照并上传到服务端装配系统。整个装配作业一气呵成，减少纸质阅读、离线抄录可能引入的误差风险和效率成本，从而进一步提高装配效率。而PAD的便捷要求、灵活机动幅度大的特点决定了其难以采用有线方式实现实时通信。

5、AR（增强现实）类无线应用场景根据对X院总体部的调研，在其智能工厂建设规划中，拟引入AR设备提高装配作业的质量和效率，降低技术门槛。由于多数型号研制十分复杂，AR设备（如眼镜、头盔等）可给予工厂人员更直观性的指导，以往工厂人员常需要在纸本与数个屏幕中来回，AR可直接将指导讯息传递到眼前，省去这些麻烦。以AR眼镜在装配作业的应用场景为例，针对XX发动机组装人员的培训，可实现培训时间的大幅降低，由于AR眼镜会在组装人员眼前显示组装步骤，新人仅需在45分钟内就能完成一堂原本需要一天时间的训练实操。

而AR设备的便捷要求、灵活机动幅度大的特点决定了其难以采用有线方式实现实时通信。