一、企业简介

       中国一汽集团研发总院，是中国第一汽车集团公司的主体研发机构，在前瞻技术、工程设计、仿真分析、试制和试验验证等方面处于国内领先行列；主要负责红旗品牌整车、动力总成、电子电控、底盘等产品开发，并负责集团公司的乘用车研发体系建设工作,同时负责《汽车振动噪声与安全控制综合技术》国家重点实验室等国家科研平台运行。当前自主研发完成L、S、H、Q四大平台整车，近年来陆续投放了多款全新红旗产品，包括中型豪华轿车红旗H5、中型豪华SUV红旗HS5、中大型豪华SUV红旗HS7、C级豪华轿车红旗H9、纯电动SUV红旗E-HS3、纯电动智能SUV红旗E-HS9、首款针对移动出行领域定制化开发的红旗E-QM5、红旗L5专属定制版、豪华礼宾车-红旗国悦等。

二、企业在智能制造方面的现状

       一汽研发总院构建以长春为全球研发中心，北京、湾区、南京、德国慕尼黑协同互补的“两国五地”一体化全球研发布局。长春研发总部聚焦科技创新、红旗品牌整车集成和关键总成产品开发。面对汽车“新四化”的产业变革环境，汽车研发的数智化转型成为掌控核心竞争力的关键路径。现有研发中心2017年投入使用，虽然物联网、柔性预批量产线、自动化焊装线等一部分智能制造技术已经应用，但仍无法满足高速发展的研发、试验需求。

       2022年起科技创新基地陆续投入使用，基于大数据的智能服务、5G视觉检测与人脸识别、AI视觉识别的安防、5G+边缘的试验设备在线监测等科技手段，在园区建设、试验测试、装备管理、能源管理等多场景应用全覆盖，四大智慧平台的上线，为汽车研发数智化转型提供优秀解决方案。

       智慧园区管理平台F·IOC主要应用于智慧园区内通行、会议、餐饮、安全、服务、摆渡车及无线充电道路等场景，为员工与访客在园区办公提供极致体验。

       研发装备智慧管理平台F·IOT是覆盖装备全生命周期的数字孪生系统，主要应用于装备资产、运维、备件等关键数据多维度统计、分析、评价，辅助顶层科学决策，为装备运维数智化转型提供了完美的解决方案。

       研发试验无人值守平台F·UMS是全国首创，自主研发的COMI接口技术，突破了进口装备原厂通讯“卡脖子”，突破了重点装备集成通信技术瓶颈。主要应用于设备运行状态的线上监控、智能预警、预测性维护等场景，为试验资源的统筹管控提供了创新性解决方案。

       智慧能源管理平台F·SEMS主要应用于各系统能源数据进行监测、整合、统计，可视化的能源流向图、组态分层图等，可清晰把握能源结构及去向，为能源精细化管理，构建低碳环保、节能高效的能源体系提供了最佳的解决方案。

       智慧装备及柔性化装备在试验场景中也得到了广泛的应用，如基于“数字-物理”环境融合模拟理念，搭建不同环境条件下复杂动静态交通流场景的智能驾驶环境模拟VIL试验室；宽范围、高精度、高覆盖、高柔性的先进电芯研制平台等试验室，由于核心技术保密，不做过多陈述。 

       智慧系统的上线运行，实现研发、管理、服务一体化从0到1的突破。新型研发设计、前沿智慧探索、绿色低碳应用，加快了研发数智化转型的脚步，也推动了未来汽车产业核心技术变革。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1.项目背景介绍

       随着汽车产业的转型升级，如何快速应对市场发展，保障产品质量，提升制造效率，支撑产品开发验证成为了亟需解决的问题。长春研发总部老园区数字化应用较低，精细化管理落后，导致研发能力受限，如何快速数智化转型成为“重中之重”。为提升研发能力，提高精细化管理水平，由传统研发制造向数智化转型，中国一汽集团研发总院建设“中国第一，世界一流”的科技创新基地。以数据驱动业务发展，让数据直达客户，树立国车品牌形象，推动汽车行业发展迈向新高度。 

       2.项目实施与应用情况详细介绍

       智慧园区以四大平台F·IOC、F·IOT、F·UMS、F·SEMS为基础，构建人行、车行、会议、设备、能源等园区运维模块，达到模块间互联互通的一体化管理模式，打造汽车研发特色智慧园区标杆，构建园区大数据平台，向下汇聚园区各类业务子系统数据，向上为园区业务提供数据支撑，通过数据能力、数据管理、数据决策，实现园区“数据全融合、状态全可视、业务全可管、事件全可控”。

       2.1 智慧园区管理平台F·IOC

       为打造极致的服务质量与办公环境，提高管理效率，智慧园区管理平台IOC采用3D可视化技术，展示园区、楼宇、安防、天气、通行、服务等各类实时信息，实现园区环境宏观尽在掌握，微观逐层缩放的可视化呈现，打造智慧园区数字孪生，将物理设备与业务场景应用数据模型化，建立物理世界与虚拟世界的数字映射，将物理园区抽象为数字园区，通过数字园区打通互联网人的数据和物联网物的数据，形成新的管理与运维模式，实现运行可视、管理可控、体验可感的智慧园区。

       “数据”之旅：员工乘坐班车、小巴、通行、用餐，会议、健身、智享雨伞等场景丰富体验，进行数据模型全过程采集；VIP访客驾驶车辆入园、智能停车、一汽EASY智能协同、智慧订餐、会议，进行数据模型采集，打造员工办公、VIP访客的数字孪生，提升办公、生活、健康极致体验。

       2.1.1 平台架构设计

       2.1.1.1 整体业务架构

       以智慧园区平台IOT、IOC能力为基础，构建人行、车行、会议、公用设备等园区运维模块，达到模块间互联互通的一体化管理模式。

       2.1.1.2 整体数据架构

       智慧园区管理平台采用SpringCLoud的主流架构，具备低耦合，低配置，跨平台，不同库等架构优点。园区的设备通过适配器接入IOT平台，向F·IOC平台提供统一数据接口，3rd云平台的数据通过RESP API方式接入到F·IOC平台，再经过平台数据清洗与处理，为3D可视化展示和业务应用提供数据支撑。

       2.1.1.3 3D可视化及综合态势大屏

       F·IOC管理平台搭建3D可视化技术，展示园区、楼宇、公用设备、安防、天气等各类实时信息，打造智慧园区数字孪生。人员信息与集团IDM实时对接，确保信息准确和人员鉴权，记录所有门禁通行记录以及门禁控制记录，当发生特殊情况时，确保问题追溯。对园区车辆进行统一管理，车辆信息注册，车辆特征提取，支撑智慧车行。平台实时展示人员车辆情况、人车概览、人车流量、出入口流量、人车告警事件、主要卡口实时视频监控、实时流量信息，可实现系统联动、全域覆盖、全网共享、全时可用、全程可控。

       2.1.2 场景建设及功能

       2.1.2.1 智慧通行

       利用感知设备采集通行基础数据，结合人车识别、AI智能分析、精准反向寻车等技术，畅享安全无感高效通行。为不同角色用户提供实时、多维服务，车行管理从园区入口、园区道路行驶到停车楼全过程引导、监控及车位导引。

       2.1.2.2 智慧会议

       涵盖会议管理、餐饮管理、班车信息查询、健身中心流量查询、自助储物柜服务、共享雨伞服务等内容。园区具备会议室状态查看、预约等功能，会议可随时进行交互、讨论及视频等功能，操作简单、高效。

       2.1.2.3 智慧餐饮

       打通线上现下订餐服务，满足加班餐、会议餐、商务餐等多场景订餐，并能现场加工，保温存放，智能结算，让每一位员工吃上“暖心饭”。智能结算设备具备高峰期员工分流结算功能，减少就餐等待；智能取餐柜可以将员工订餐菜品分别存放，减少人为接触，有效避免错拿订餐的风险；菜品计价实现RFID智盘快速计价，结算采用刷卡、人脸识别方式方便快捷。

       2.1.2.4 智慧安全

       利用感知设备采集图像基础数据，结合后端AI智能分析、AR全景等技术打造园区公共区域、试验区域、园区周界的视频识别及AI分析能力。筑建园区全方位、多维度实时安全防范网，安全管理通过视频巡逻、告警信息紧急联动，由被动处理变为主动预防。

       2.1.2.5 智慧服务

       班车信息查询、健身中心流量查询、自助储物柜服务、共享雨伞服务，为员工提供贴心服务，注重人文关怀，提升员工满意度。班车、健身中心信息采用钉钉线上发布，随时查看，方便快捷；自主储物柜具备员工、访客智能人脸识别功能，免费使用，方便存储；园区提供免费共享雨伞服务，主要设置在门卫、试验室、办公楼等区域，与F·IOC平台互联互通，轻松实现借还伞功能，随时查看借还伞记录。

       2.1.2.6 智慧摆渡

       红旗小巴通过无人驾驶技术在园区循环摆渡，员工及访客可以移动端智能约车实现园区摆渡及园区参观，提升园区智能化体验。F·IOC平台与红旗小巴的管理后台系统进行接口对接，获取到园区每辆小巴车的运行数据，在园区的综合态势大屏上，可以展示小巴车实时运营数据，充分体现红旗小巴车的使用率与运营情况。

       2.1.2.7 智慧道路

       全球首条基于5G+自动驾驶的电气化动态充电道路，实现电动车辆在线自动补给电能。整体设计采用共直流母线、一拖多线圈级联耦合工作模式，具有耦合范围宽、性价比高等特点，系统通过光纤组网实现控制低延时响应，打造车-路-网协同工作创新模式，革新未来交通出行方式，为汽车无人驾驶、自动泊车等先进智能化控制技术提供有力基础，实现电动汽车动态充电的智能化控制与信息智能交互。

       2.2 研发装备智慧管理平台F·IOT

       鉴于研发院装备全生命周期运维管理痛点，综合运用工业互联网、大数据、人工智能分析等创新技术，国内首创F.IOT装备智慧管理一体化平台，实现装备资产、运维、备件等关键数据多维度统计、分析、评价，辅助顶层科学决策，为国内汽车研发装备的数字化运维技术发展提供了完整的创新解决方案。

       2.2.1 平台系统架构设计

       F·IOT装备智慧管理平台系统架构按照云平台的架构设计思想进行规划与设计，分为五层：基础设施层、数据采集层、数据层、应用及服务层、战略层，如图所示：

       基础设施层：基础设施层主要包括运维平台基础框架和数据采集层，其中运维平台基础框架是针对云平台的IAAS层，服务器、存储设备、网络等基础设备，通过虚拟化管理、负载均衡、HA管理，为用户提供安全、稳定、可扩展的“云”存储服务。

       数据采集层：主要是指从ERP系统、F·IOC系统、F·UMS系统、F·SEMS系统调度数据，实现数据互联互通。

       数据层：平台中涉及到的数据包括有：设备运行状态的实时数据、管理业务数据、GIS地图数据、设备档案、技术资料、运行数据、能耗监测数据等。资源中心及时对这些数据进行集中统计、分析、存储、发布等。

       应用及服务层：F·IOT装备智慧管理平台中包含主动报修、资产管理、库房管理、巡检管理、保养管理、辅助分析等业务功能，这些业务功能，按照不同的粒度，以服务的形式发布出去，以方便用户进行查询、调用、装配、应用。

       战略层：主要是面向公司中高层用户，通过底层的数据采集、数据处理、业务建模，为部门综合调度指挥提供设备运行监控、预测维护、辅助决策等智能化功能，有力支撑部门业务战略管控。

       2.2.2平台主要功能设计

       F·IOT装备智慧管理平台主要功能包括安保管理系统、机电管理系统、能耗管理系统、移动办公管理、重点区域三维管理、知识库系统、辅助决策系统、备品备件管理系统。

       2.2.2.1 装备主动化报修管理

       基于自主开发COMI接口程序采集的装备故障信息，自动形成维修工单，并从数据库中检索维修三要素（维修指导、维修备件、维修工具），同步推送至维修负责人，打破人工报修模式，大幅缩短维修响应时间，提高维修效率。针对未知故障代码，在故障诊断维修完成后，编写标准维修指导手册，系统迭代更新，为后续故障处理提供完备的解决方案。维修工单中特别设定维修工时和维修配件字段，以便实现维修数据多维度统计分析及维修备件消耗追踪。所有装备维修指导手册在平台共享，方便调取学习，全面提高部门整体维修技能水平。

       维修工单中实时更新维修进度（流转节点、完成状态、预计完成时间等），过程透明，支撑试验计划动态更新。 

       2.2.2.2 多维度辅助智能决策

       基于装备全生命周期运维数据，构建多维度统计分析评价体系，实现资产分布、工作负荷、运维费用、故障趋势等关键管理信息可视化展示，为维修预算管控、人力资源匹配、装备投资评价等优化提供数据支撑。

       2.2.2.3 资产实物GIS管理

       以财务台账为基础，依据账实相符、定人定机的管理原则，构建F·IOT实物管理系统，采用三级权限管理机制实现固定资产归口管理、滚动更新，保障资产实物管理台账准确性、实时性。辅以二维GIS地图，实现固定资产定置定位可视化展示。

       2.2.2.4 运维信息智慧管理

       以传统巡检、保养计划为依据，构建线上管理机制。开发移动办公APP，实现任务定时推送、结果填报。创新的管理模式既开创线上巡检及保养预警模式又摆脱办公空间限制，取得“节能将本，提质增效”良好效果。

       2.2.2.5 备件库存优化管理

       以研发总院费用控制管理规则为指导，构建完善的备品备件出入库管理流程，实现管理合规、高效，并制定安全库存策略，降低资金占用。

       2.2.2.6 轻量APP数据互通

       手机APP应用与F·IOT装备智慧管理平台Web服务器之间采用基于TCP/IP协议的Socket通信方式，Web服务器作为Socket服务器端（Server），智能手机作为Socket客户端(Client)。

       Socket客户端和Socket服务器之间通过IP地址和服务器端口组合设置套接字建立连接，以JSON格式进行数据传输。手机APP的人机交互界面界面采用Android Studio平台进行开发，底层采用Java语言编写。

       2.3 研发试验无人值守平台F·UMS

       鉴于试验过程中装备和试件都存在故障、失效等异常情况，尤其是在新能源测试领域甚至存在起火等安全风险。传统安全管控模式是通过人工巡检和设备基本报警功能识别异常情况。针对上述研发试验自身实际需求与痛点，以试验的“更高效、更安全、更准确”为关键目标，首创了5种复杂装备无人值守控制模型、创建了2类试验管理与装备运维标准的无人值守数字化管理模式，实现了研发装备运行自动化、安全智能化、运维精细化等三方面的集成技术应用，有效提升了研发试验效率与安全等级。

       2.3.1 研发试验无人值守平台架构

       一方面建立基于装备物联技术和工业摄像头等先进传感器感知网络，获取装备故障报警信息并制定严谨的异常情况安全处理策略，实现自动紧急处理，另一方面开发集成控制系统，实现相关设备的协同联动，保证试验过程安全、可靠。

       2.3.2 研发试验无人值守物联方案

       通过自主开发COMI接口程序突破重点装备集成通信技术瓶颈，打破国外进口装备系统的“黑匣子”，实现试验间全套试验装备的通讯物联。

       通过机器视觉与图像数据挖掘，搭建智能传感器感知网络，实现漏液、火情等致命故障精确识别与自动处置，同时基于边缘云与5G技术开发系统的报警远程发布及消防联动功能，改变传统安全管理模式，提升试验室整体安全等级。

       2.3.3 研发试验无人值守预测方案

       感知网络采集到完整的特征信号后，需要根据不同诊断目的搭建模型，对于故障诊断类模型，一般采取小波变换+CNN+全连接+深度学习的故障模型。小波变换将多通道数据转换为多通道RGB图像，然后通过CNN卷积神经网络进行卷积、激活、池化，逐渐提取图像特征，将运算结果输入全连接神经网络，经过不断的数据投喂和训练，输出最终故障预测结果。对于寿命预测类模型，一般采取LSTM+全连接+损失修正+深度学习的故障模型。LSTM长短期记忆神经网络将多通道特征数据通过长时记忆和遗忘形成多维寿命拟合曲线，通过全连接网络进行标签数据的投喂训练，不断计算结果残差并通过损失函数逐渐更新最优解，得到最优寿命预测模型。

       在模型训练完成后，部署到设备边缘系统中，不断地接收从设备层采集到的数据，进行数据分析及故障预警，可准确预测当前转毂装备不对中、不平衡、电机轴承磨损等故障并估算剩余寿命。

       2.3.4 研发试验无人值守功能实现

       通过对试验信息的全系统交互，根据新能源、智联等不同试验场景定制开发试验管理界面，实现设备运行状态的线上监控，智能预警，预测性维护等信息线上发布，为试验计划的编制、测试项目的管控提供了智慧化管理手段。为实现试验资源的统筹管控，试验效率大幅提升提供了创新性解决方案。  

       2.4 智慧能源管理平台F·SEMS

       自“双碳”战略提出以来，推进能源智能化发展，构建低碳环保、节能高效的能源体系已成为现阶段工业企业创新突破、绿色发展的核心目标。随着企业能源智能化、可视化管理需求的提升，汽车研发基地秉承能源数智化的设计理念，提出了智慧用电等方案，并利用先进软硬件工具，打造智慧能源管理平台F·SEMS，对各系统能源数据进行监测、整合、统计，实现能源监控、能源优化、绿色能源应用、能源可视化等功能。

       2.4.1 系统架构设计

       园区选用先进的智能仪表，基于能源计量需求配置各试验区的计量仪表，能够实现能源三级计量，计量仪表是所有数据的来源，计量数据通过RS485物理通讯上传至采集器，采集器完成数据处理后通过数据匹配上传至网络层，在上传界面发现并处理异常数据，最终在网络平台进行数据、界面配置工作。

       2.4.2 3D可视化能源统计

       智慧能源管理平台F·SEMS部署基础功能及界面，并搭建园区及楼层的高清三维仿真模型，运用数字孪生技术将能源数据融入仿真模型，展现出画面精美、数据直观的能源驾驶舱，在能源驾驶舱主界面配有试验基地的全景3D图像，并设置了整体的能耗及碳排放等数据，同时设计能源流向图、组态分层图等，可清晰把握能源结构及去向。

       2.4.3 智慧用电

       2.4.3.1 智能照明系统

       智能照明是指利用物联网技术、有线、无线通讯技术、电力载波通讯技术、嵌入式计算机智能化信息处理，以及节能控制等技术组成的分布式照明控制系统，来实现对照明设备的智能化控制，具有较高的节能效果，主要利用灯具（部分使用感应器）发出多普勒波检测人员运动，输出信号进行滤波及放大处理后，通过控制模块点亮该区域灯具，达到人过灯亮的效果。智能照明系统，其中配备了完善的控制系统，在非感应状态下，可选择全亮灯或部分区域亮灯，根据试验室及办公区不同特点划分区域大小及数量，适用于办公区工作时间等情况。感应状态适用于走廊及非工作时间，人过则亮，常态不亮，不但满足照明条件，同时具备节能效果。

       2.4.3.2 智慧太阳能路灯系统

       太阳能路灯采用光伏及市电两路输入，能够进行互补切换，同时满足稳定性和节能性，后台系统具备地图信息展示功能，能够显示每条道路的路灯安装位置及实时开关状态；系统控制模块支持远程遥控，可实现单灯控制或批量控制，同时支持远程调节路灯参数。除控制功能外，系统还具备巡检功能，实时报警，同时能够生成统计报表，用户端可通过手机app、微信或电脑查看。

       2.4.3.3电力智能运维系统

       电力智能运维系统中运用了先进的智能处理器及高精度的数模转化系统，对配电过程中产生的各类常量都进行了数字化的模型处理，直观地将数据采集与人机交互密切结合，实时状态监测有效提升了配电系统的安全稳定性。

       该系统具有在线监测与数据传输、远程操作与控制、主动防御与故障清除等特点，可对电力运行参数、电气质量参数、供电设备状态进行实时诊断与监测，同时具备智能分析、异常预警功能。通过该系统对电能的精细化管理，不仅提高了试电气系统的稳定性也为节能提供数据支撑。

       3.效益分析

       本项目打造了国际一流“智能制造+智慧管理”科技创新基地，具备多项国际一流汽车研发能力，为红旗产品研发提供强劲动力，同时创新打造F·IOC、F·IOT、F·UMS、F·SEMS四大数智化管控平台，实现研发阵地管理和研发业务全数据入湖，各平台数据互联互通，支撑各部门、层级战略决策，极大提升红旗高端产品研发效率，经可研测算年度节约成本过亿元，研发效率提升10%以上，为国内汽车研发阵地的数字化建设提供了完整的创新解决方案，做到了全球首发、崭新独创。这对推进研发资源统筹综合管控，加快汽车制造业高端化、智能化、绿色化发展，提升产业链韧性和安全水平，支撑制造强国、质量强国和数字中国建设具有重要意义。

       本项目成果在提升园区智慧服务、统筹装备研发资源、开拓智慧安全试验、强化能源低碳管控等领域取得了一系列重大突破，形成了面向汽车行业新四化发展需求的多场景覆盖、高动态响应、大数据驱动的数字型园区，经过半年运行，超额完成规划目标，完全满足了红旗高端产品开发需求，为红旗产品的技术跃迁提供了坚实的保障，形成了一汽乃至汽车行业的战略方案储备，有效提升了行业应对国际形势变化的能力和科技水平。

       相关成果发表论文4篇，申报专利12项，项目成果荣获一汽集团科技创新奖及吉林省科学技术奖。培养了一批专精于智慧园区建造、智慧园区运维、装备智慧管理、能源智慧管控等业务的国际领先专业团队。