金濤　鄭治強(qiáng)　劉彥榮

摘 要：本文以某新能源汽車研發(fā)驗(yàn)證中心為研究對象，結(jié)合當(dāng)前智能化前沿技術(shù)，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、系統(tǒng)平臺及應(yīng)用場景等方面出發(fā)，給出整體設(shè)計(jì)思路及方案建議，以促進(jìn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：研發(fā)驗(yàn)證 模塊化組網(wǎng) 管理平臺 智慧應(yīng)用

1 引言

隨著消費(fèi)者需求的不斷變化以及國內(nèi)新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)品正在邁向全新的設(shè)計(jì)研發(fā)階段，不少汽車企業(yè)為了適應(yīng)市場、提升研發(fā)能力，規(guī)劃或建設(shè)了先進(jìn)的研發(fā)中心，旨在不斷提升研發(fā)能力、提高市場競爭力。汽車研發(fā)中心作為推動汽車行業(yè)技術(shù)向前發(fā)展的的主要載體，是實(shí)現(xiàn)行業(yè)數(shù)字化和智能化的關(guān)鍵一環(huán)。只有智能化和數(shù)字化框架下的研發(fā)中心才符合行業(yè)發(fā)展潮流，才能促進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

本文提出的數(shù)字研發(fā)中心是在研發(fā)中心的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營全生命周期中系統(tǒng)性融入智慧、安全、效率、節(jié)能、保密等理念，以數(shù)字化技術(shù)手段推動研發(fā)中心的統(tǒng)一調(diào)度和模塊化管理，促進(jìn)企業(yè)低碳發(fā)展、高效管理、安全運(yùn)營、智慧創(chuàng)新，形成全面優(yōu)化、高度創(chuàng)新、深度探索的新型數(shù)字化研發(fā)中心。

數(shù)字研發(fā)中心不是局部的創(chuàng)新與智能，而是多場景全流程聯(lián)動，體現(xiàn)在數(shù)據(jù)融合、場景聯(lián)動、敏捷創(chuàng)新、高效管理等方方面面，數(shù)字研發(fā)中心的實(shí)現(xiàn)離不開新型智能化基礎(chǔ)設(shè)施的硬件支撐，也離不開智慧平臺、智慧應(yīng)用、智能聯(lián)動等層面的軟件實(shí)現(xiàn)。

2 需求分析

本文以某新能源項(xiàng)目的電驅(qū)動總成試驗(yàn)室為研究對象，分析數(shù)字化汽車研發(fā)驗(yàn)證中心的模塊化組網(wǎng)方式及一些典型的應(yīng)用場景，以充分應(yīng)用數(shù)字化或智能化手段保障試驗(yàn)安全、提高試驗(yàn)效率。

該電驅(qū)動總成試驗(yàn)室一層主要進(jìn)行新能源電動車及油電混合類車的電機(jī)及動力總成的性能和匹配類試驗(yàn)；二層主要為設(shè)備間，根據(jù)試驗(yàn)需要放置配套的工藝輔助設(shè)備以及空調(diào)機(jī)組等公用設(shè)備。試驗(yàn)室三層及四層主要為帶載綜合試驗(yàn)區(qū)、高壓部件試驗(yàn)區(qū)、電機(jī)控制器試驗(yàn)區(qū)等，試驗(yàn)對象為控制器以及單體電機(jī)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)置溫度箱等試驗(yàn)設(shè)備。同時(shí)，三層設(shè)置了專用倉庫，用于存放試驗(yàn)儀器、試件、工具等。各區(qū)域功能劃分較為明顯。

經(jīng)調(diào)研了解，試驗(yàn)室各區(qū)域由不同部門或不同試驗(yàn)小組進(jìn)行管理。試驗(yàn)及各輔助系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，無相應(yīng)連鎖機(jī)制，針對突發(fā)事件或安全性事件均無可靠保障系統(tǒng)，試驗(yàn)儀器、試件、工具出入庫沒有有效管控，經(jīng)常發(fā)生試驗(yàn)人員找不到儀器的情況，影響實(shí)驗(yàn)效率。項(xiàng)目在試驗(yàn)安全管理、試驗(yàn)設(shè)備網(wǎng)聯(lián)、能源監(jiān)測及試件管理等方面存在較高的智能化要求。

為符合項(xiàng)目整體定位，滿足汽車研發(fā)中心在安全管理、業(yè)務(wù)效率提升、高效運(yùn)營方面的整體需求，有必要規(guī)劃好基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施系統(tǒng)，為試驗(yàn)室的數(shù)字化管理及智能化運(yùn)行形成強(qiáng)大的基礎(chǔ)支撐。

同時(shí)針對這些傳統(tǒng)問題，基于試驗(yàn)室綜合管理平臺，本研究提出了幾種典型的應(yīng)用場景，以彌補(bǔ)多系統(tǒng)聯(lián)動的空缺，為汽車測試試驗(yàn)可靠、安全運(yùn)行提供保障，同事提高試驗(yàn)室的運(yùn)行效率和試驗(yàn)效率。

3 系統(tǒng)組網(wǎng)及管理平臺

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，本試驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)分為業(yè)務(wù)網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)。有線網(wǎng)絡(luò)、無線AP、IP電話、信息發(fā)布等，需要連接外網(wǎng)的設(shè)備或網(wǎng)口，均部署在業(yè)務(wù)網(wǎng)；視頻監(jiān)控、門禁、試驗(yàn)設(shè)備、能源管理等，基本不需要外網(wǎng)支撐或?qū)ΡＣ苄砸筝^高的設(shè)備或網(wǎng)口，均布署于安防網(wǎng)。同時(shí)通過劃分VLAN將不同用途的末端設(shè)備進(jìn)行相互隔離，切將視頻監(jiān)控系統(tǒng)布署于固定帶寬的專用VLAN，以解決視頻監(jiān)控的大流量對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來的不良影響。

園區(qū)業(yè)務(wù)網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)均采用核心-匯聚-接入三層架構(gòu)。核心交換機(jī)設(shè)置于網(wǎng)絡(luò)主機(jī)房，匯聚交換機(jī)設(shè)置在各建筑內(nèi)。用戶服務(wù)器系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)等設(shè)置于網(wǎng)絡(luò)主機(jī)房，提供整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理功能。接入交換機(jī)按照試驗(yàn)管理單元，模塊化布署。試驗(yàn)區(qū)域業(yè)務(wù)網(wǎng)需求相對明確，本文不做探討。對于設(shè)備網(wǎng)，模塊化組網(wǎng)架構(gòu)示意如下圖1所示。

根據(jù)需求調(diào)研，試驗(yàn)區(qū)域組網(wǎng)設(shè)備可以分為四類：安全設(shè)備、公用設(shè)備、工藝設(shè)備、能耗計(jì)量設(shè)備，系統(tǒng)總體實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)組網(wǎng)，并根據(jù)末端設(shè)備的通訊及控制接口類型，設(shè)置相應(yīng)數(shù)據(jù)采集模塊或控制模塊，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分類采集功能。

同時(shí)，以分類及清洗的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過搭建園區(qū)智慧檢測管理平臺，不僅可以實(shí)現(xiàn)可以提供園區(qū)統(tǒng)一入口、統(tǒng)一管理、應(yīng)用接口開放、可視化展示、移動應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析等服務(wù)，還可實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，統(tǒng)一管理，使它們協(xié)調(diào)工作，做到充分?jǐn)?shù)據(jù)共享，并根據(jù)管理需 要形成試驗(yàn)安全、智慧檢測、智慧能源、倉儲管控等應(yīng)用功能。 當(dāng)然，可以根據(jù)管理需要擴(kuò)展一些智慧應(yīng)用功能。本文主要介紹試驗(yàn)安全、智慧檢測、倉儲管控三個(gè)典型應(yīng)用場景。

4 典型應(yīng)用

4.1 智慧檢測

本文所述智慧檢測，可以包括從委托申請到報(bào)告發(fā)布的所有環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)可對應(yīng)相應(yīng)的功能模塊，比如試驗(yàn)管理、設(shè)備管理、人員管理、樣品管理、數(shù)據(jù)管理、運(yùn)營管理等功能模塊，按實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。

以試驗(yàn)管理為例，又可以包括智能排程、自動巡檢、自動報(bào)告生成等功能。智能排程功能是用于監(jiān)控試驗(yàn)排程的優(yōu)先級、工藝流程、人員的空閑情況、設(shè)備的占用情況、物料的沖突情況、樣品的到樣情況；自動巡檢功能用于設(shè)備、物料、樣品、夾具以及試驗(yàn)環(huán)境的試前巡檢，及識別試驗(yàn)開啟的條件、到檢驗(yàn)的方法、檢驗(yàn)的大綱和檢驗(yàn)樣品和人員的確認(rèn)。報(bào)告自動生成功能，是通過自動采集加工并存儲試驗(yàn)數(shù)據(jù)、自動生成報(bào)告、報(bào)告按規(guī)范化流程進(jìn)行審批、發(fā)布報(bào)告、分配人員查看權(quán)限等，自動報(bào)告生成模式如圖2所示。

4.2 試驗(yàn)安全

試驗(yàn)室安全運(yùn)行管理主要包含試驗(yàn)消防管理、試驗(yàn)安防管理、安消聯(lián)動等，從試驗(yàn)設(shè)備到試驗(yàn)環(huán)境，全面監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程的全流程安全保障。

對于試驗(yàn)消防管理，除了設(shè)置火災(zāi)探測、危險(xiǎn)氣體探測、報(bào)警及警報(bào)裝置、聯(lián)動控制裝置外，針對新能源車輛試驗(yàn)的特殊工藝需求，可以根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)置工藝消防設(shè)施。比如在本文例舉的項(xiàng)目中，電池充電測試的相關(guān)試驗(yàn)室內(nèi)，設(shè)有水池或自動撤離機(jī)構(gòu)，當(dāng)試驗(yàn)中發(fā)生起火時(shí)，通過聯(lián)動設(shè)置自動停止試驗(yàn)并自動將事故電池或車輛沉入水池，或拖拽到室外空地進(jìn)行處理。

試驗(yàn)安防管理主要是通過選擇人臉識別功能攝像機(jī)，將前端攝像頭中人臉圖片和注冊庫中的人臉進(jìn)行實(shí)時(shí)比對及布防，如果非本試驗(yàn)室人員進(jìn)入該管理區(qū)，可進(jìn)行軌跡跟蹤且可調(diào)閱，同時(shí)黑名單人員可自動報(bào)警提示，或直接上墻。系統(tǒng)可按試驗(yàn)單元對人臉進(jìn)行布防，每個(gè)試驗(yàn)單元可以單獨(dú)配置人臉庫，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)布防并聯(lián)動視頻進(jìn)行目標(biāo)跟蹤。當(dāng)前端觸發(fā)報(bào)警后，系統(tǒng)會聯(lián)動監(jiān)控點(diǎn)對警情現(xiàn)場進(jìn)行錄像及抓圖，事后通過查看錄像文件和圖片來還原報(bào)警時(shí)現(xiàn)場的情況。

安消聯(lián)動主要是根據(jù)火災(zāi)報(bào)警控制器的火災(zāi)報(bào)警信號，設(shè)定該區(qū)域相關(guān)的攝像機(jī)聯(lián)動，當(dāng)火災(zāi)報(bào)警發(fā)生后聯(lián)動查看關(guān)聯(lián)的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，監(jiān)控大屏自動彈窗，通過視頻監(jiān)控快速核實(shí)；也可通過平臺聯(lián)動設(shè)置，當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，自動聯(lián)動門禁解鎖，方便人員在緊急情況下進(jìn)行疏散和逃生；同時(shí)可通過統(tǒng)一的管理平臺發(fā)出多種形式的報(bào)警提示信息。試驗(yàn)安全管理平臺界面示例如圖3。

4.3 倉儲管理

倉儲管理模塊主要針對試驗(yàn)區(qū)域涉及的試件樣品、工具儀表、備品備件等形式多樣的物品。

本文研究對象的倉儲區(qū)，采用了多種形式RFID 電子標(biāo)簽，賦予物品唯一電子身份識別碼，可綁定或修改對應(yīng)物品明細(xì)、規(guī)格、型號、借還、報(bào)廢、轉(zhuǎn)移、調(diào)撥等操作信息，將電子標(biāo)簽和物品信息綁定，實(shí)現(xiàn)了物碼合一。

同時(shí)，通過識別員工卡，并利用高性能手持終端對RFID 電子標(biāo)簽進(jìn)行掃簽出入庫，生成電子化明細(xì)傳入后臺或?qū)С霰镜?，便于管理?/p>

而且，系統(tǒng)利用RFID出入檢測裝置，將進(jìn)出入物資數(shù)據(jù)無感識別后傳入至系統(tǒng)管理平臺解析，授權(quán)出庫。異常出庫時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警并就近聯(lián)動攝像機(jī)抓拍，出庫記錄可實(shí)時(shí)查詢。

5 綜述

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)地調(diào)研，汽車研發(fā)驗(yàn)證企業(yè)在智慧檢測、試驗(yàn)安全、倉儲管理方面的智能化或智慧化非常重視，且需求較為迫切，本文以此為背景，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及管理平臺方面進(jìn)行簡單分析，并例舉幾種典型的應(yīng)用場景，以拋磚引玉，探索新型研發(fā)中心的數(shù)字化轉(zhuǎn)型模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚艷青，劉海鳳，閆子杰.從智能化向智慧化邁進(jìn)的會展建筑—以天津國家會展中心為例[J].建筑科學(xué)，2020，9，（36）：80-85.

[2]劉彥榮，吳芳.基于POL網(wǎng)絡(luò)的汽車研發(fā)中心智能化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)研究[J].智能建筑與智慧城市，2022，03：143-145.

[3]劉彥榮，石華軍.汽車研發(fā)中心智能化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)研究[J].車時(shí)代，2021，10：143-145.

[4]GB 50314-2015.智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]GB 50348-2018.安全防范工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].