国家电网EIP平台铁塔品类接入实践与应用

前言

       党的十九大提出，要“在现代供应链领域培育新增长点、形成新动能”。国家电网有限公司（以下简称“国家电网”）积极落实中央“在现代供应链领域培育新动能”的决策部署，深化泛在电力物联网建设，打造现代智慧供应链，秉承“开放、共享、合作、共赢”理念，于2019年启动开展了电工装备智慧物联平台（EIP）建设。平台基于互联网和物联网技术，实现电网企业、电工装备制造商、第三方服务机构互联互通和信息共享，打造“透明工厂”，引领电工装备产业升级，推动产业创新发展，提升电工装备行业智能制造水平。目前，电工装备智慧物联平台V2.0版本已上线运行，覆盖线圈、开关、线缆、二次、表计、铁塔、抽水蓄能七大主网品类和开关柜、配电变压器、低压线缆三大配网品类。国家电网免费发布统一数据互联标准与接口规范，供应商达到互联标准后就可实现与平台互联互通和数据交换。铁塔品类已接入近30家铁塔供应商，其订单详情、排产计划、订单/工单进度、原材料质量检验、生产过程检验、试验过程检验、生产出入库等信息以及相应的视频信息与国家电网EIP平台实时数据交互，实现了订单跟踪、智能监造、产能分析、质量评价、行业对标、履约协同等功能。

1 国家电网EIP平台技术架构

       电工装备智慧物联平台主要包括：工厂侧供应商数据采集中心、智慧物联网关、智慧物联品类管理中心、智慧物联管理系统、智慧物联数据汇聚与应用五部分。

       其中工厂侧供应商数据采集中心是供应商根据国网公司下发的接入标准，在工厂内部建立生产数据采集中心；汇集生产线实时生产工艺数据以及出厂试验数据；并根据标准向国网开放标准接口。

       智慧物联网关是国网产权的数据采集及边缘计算装置，由国网公司根据不同工厂不同种类设备部署在供应商工厂端，和供应商采集中心对接。

       智慧物联品类管理中心按照电工装备智慧物联平台的建设规划，根据不同品类进行管理，平台上线后由责任牵头单位负责业务运营。

       智慧物联管理系统、智慧物联数据汇聚与应用实现对物联数据的汇集及分发，所有智慧物联网关的统一管理、监控、日志查询及远程升级等功能。

       系统框架见图1。

       所有品类供应商接入遵循统一接入标准，获取供应商订单信息、排产信息，抓取设备信息、出厂试验信息，保证数据不失真，严格管控数采中心管理权限，供应商采集系统拓扑图见图2。

2 铁塔品类接入接口内容

       所有品类接入接口均按照业务接口和物联接口、视频监控系统三大部分，铁塔品类根据其产品特性，自行设计其物联接口规范，视频监控采集点。

       2.1 铁塔品类业务接口

       铁塔品类业务接口主要有：获取国网采购订单信息接口、销售订单及行项目信息维护（新建、更新）接口、生产订单信息维护（新建、更新）接口、工单信息维护（新建、更新）接口、排产计划信息维护（新建、更新）接口、报工信息维护（新建、更新）接口、供应商重点原材料库存（新建、更新）接口、实物ID信息维护接口、产成品库存信息维护接口（新建、更新）接口九大部分。

       供应商先通过“获取国网采购订单信息接口”获取合同、采购订单、采购订单行项目ID等数据，然后再通过其他信息上传接口推送其销售订单、生产订单、生产工单、排产计划、重点原材料库存、报工单以及实物ID、产成品库存信息等数据，并挂接到与之对应的采购订单行项目上。

       2.2 铁塔品类物联接口

       铁塔品类物联接口是指供应商原材料/组部件检验数据、生产工艺及过程检验数据、试验数据等。具体接口包括：原材料检验采集数据信息接口、生产/试验过程采集数据信息接口、原材料/生产/试验过程采集附件信息接口、生产订单原材料库存接口、生产工单原材料库存接口、铁塔质量追溯信息数据采集接口、镀锌温度信息采集接口、成品入库管理信息（新建、更新）接口、采购订单综合信息维护（新建、更新）接口、原材料检验数据信息直传接口共计十个接口。

       物联接口所有需要的采集数据，都应挂靠在对应的工单信息下。供应商应尽量准确提供数据的检测时间信息，并应与相应工单信息相协调。物联接口采集中原材料检验部分力学性能、化学成分分析检验数据实现自动采集，生产过程数控设备的生产工艺及检验数据实现自动采集。自动采集的设备具备通信接口，与供应商系统具备信息互通，实现数据自动交互，其他非数控设备的生产及检验试验数据采用手工输入供应商系统，通过系统将数据推送至供应商数采中心。网关服务器将按照一定频率调用这些接口，将对应的信息推送到国网EIP平台。

       2.3 铁塔品类视频采集

       铁塔品类视频采集点主要有：原材料仓库、下料制孔工位、焊接工位、镀锌工位、化学实验室、力学实验室、出厂试组装场地、机房共计八个部分。摄像头使用H264或H265标准视频码流。配备相应的NVR设备，且NVR设备具备liunx64位版本SDK。在部署视频网络时，采用视频专网进行,不要将视频网络和生产网络进行混建，否则在视频多路播放时，会导致内网拥堵。供应商应为网关服务器提供独立的带宽，具体方式可以通过划分独立带宽或为网关服务器的单独拉一个具有独立IP的宽带，尽量不要让网关服务器直接共享已有带宽资源，可能会已有系统产生网络冲击。

       组建网关服务器相关网络参考图3：

3 企业信息化系统改造

       铁塔企业申请通过后，对企业内部的信息化系统（ERP、MES）进行升级改造。系统改造一般由塔厂根据国网要求提出相应的需求，软件厂商进行开发，严格按照国网接口规范文件进行。

       3.1 系统改造数据调用方案

       系统改造数据调用方案示意图见图4。

       3.2 数据组织形式

       结合国网公司接口规范的文件要求，并根据行业特点及企业实际情况，制订了包含国网采购订单、排产计划、销售订单、生产订单、生产工单和报工信息在内的数据关联组织方式。系统改造中的对接数据只针对在国网公司中标的的采购订单，与国网的采购物资无关的订单，拆分成单独的销售订单进行排产，不予考虑系统对接。

       在国网中标的采购合同中，一条国网采购订单是可以包含多条行项目信息的，其中每条行项目信息代表某一种采购物资及相关明细信息。当EIP系统从国网电子商务（ECP）平台获得“国网采购订单”信息之后，将会以“行项目”数据为基准，由公司ERP系统发出的请求，获取数据并将数据推送到公司ERP系统中；ERP系统接到数据后，保存在ERP系统并进行管理。围绕EIP推送的“国网采购订单”信息，公司信息化系统再继续组织业务订单数据及生产试验数据等信息。

       销售订单数据由ERP系统进行推送，将销售订单的明细数据，与国网采购订单的行项目数据相关联，且系统支持双方多对多的关联方式。当出现多对多关联时，ERP系统根据自身实际情况在一条销售订单数据内描述多个销售订单行项目和国网采购订单行项目的关联关系或上传多条数据。

       系统支持“国网采购订单行项目”数据和“排产计划”数据之间为多对多的关系。在推送排产计划数据的时候，可以为每一条排产计划数据信息关联多条国网采购订单的行项目信息。正常情况下，应尽可能为每一条国网采购订单行项目信息进行单独排产，如果在生产过程中无法避免合并排产时，可以通过多次上传排产计划信息分别对应到不同的采购订单行项目ID即可。

       生产订单信息须和“国网采购订单行项目”信息建立关联关系。在EIP系统中，“国网采购订单行项目”信息和“生产订单”信息之间是1对多的关系。铁塔企业一般采用MTO（面向订单生产）的生产组织策略，需要将“排产计划”及“生产订单”数据同“国网采购订单行项目”信息相关联。

       生产工单，属于MES系统管理范畴，它只是某一级的车间任务分解。“生产订单”和“生产工单”之间，是1对1或1对多的关联关系。“报工信息”和“生产现场采集数据”(包原材料检测、生产过程、检测试验及现场视频等)都与“生产工单”产生直接关联。

       3.3 数据推送机制

       公司建立完善ERP和MES等信息化系统，并维护好数据的一致性、完整性、相关性和精确性。并根据订单的实际进度情况，选择合适的时机进行数据组织和数据推送，确保所推送数据的完整性、及时性和正确性。ERP系统推送数据后，品类管理中心（物联管理平台）将保持连接，直到将回文信息返回给数采中心；信息中心在接收到回文信息后，一方面应记录日志，另一方面要根据回文反馈信息，判断本次推送数据是否受理成功，若未成功则应有合理机制进行重新发送，直到确认品类管理中心收到并成功受理了所推送的数据。同时需要采取技术手段确保及时发现并处理“丢包”、“处理失败”、“关联失败”等异常情况。公司建立完善的推送机制，确保推送的数据被品类管理中心收到并成功受理。

       3.4 数据更新

       系统上传信息时应同时提供“新建”和“更新”两种功能的接口，在尝试进行“更新”操作时，结合国网接口规范中《参数说明》章节中描述的更新时的“必填项”，是程序用来确定（定位）待更新数据项用的，这些字段在尝试“更新”操作时，必须正确填充在Json的body体中。而其他字段，在“更新”操作时也需要完整体现在Json的body体中，不能因为某个字段不用更新就不写在body体中。但对于不需要更新的字段信息，则只需要有“key”而不需要填写“value”。

       在“更新”操作时，对于字段信息，如下规则填充body体：

       ——不需要更新的字段，数值填写空字符串(即不写任何内容)。此时系统不对数据库中的相关数据进行任何操作；

       ——对于想要修改的字段，数值填写新的数据内容。此时系统用新的内容替换掉相关的原数据；

       ——对于原来存在数据，但希望清空的字段，“Value”部分填写字符串“null”。此时内容为“null”的字符串相当于一个转义字符串，系统接收到这种内容的更新信息时，会将相关数据清空（或者说置为“空”）。

       3.5 接口安全认证

       为了满足国网安全要求，EIP系统对外开放接口遵循国网安全标准，采用多条件认证，一次一密等安全策略作为安全认证方案；为了减少供应商的工作量和工作难度，国网公司EIP项目组为供应商提供了安全认证代理组件。安全认证代理组件使用Java语言开发，组件有两种使用方式，两者均需在组件所在的服务器安装JDK1.8U23以上版本：一种是直接启动jar包，使用URL访问代理服务器，该使用方式可以跨平台、跨语言、跨服务器，只需要通过URL访问启动服务器的相关接口并提交相关数据即可实现与EIP系统接口交互。第二种是直接使用java程序，以lib方式导入jar包，以内部依赖包方式调用，这种方式需要使用java语言或者能够直接引入jar包的编程语言。

       可以根据自身情况选择第一种方式直接使用代理模块作为本地程序启动或者基于第二种模式对代理模块提供的服务进行二次开发。系统开发改造完成，提交对接申请后，联系EIP数据对接人员下发代理模块、代理组件说明文档及技术支持人员联系方式，代理模块会绑定供应商信息和指纹信息。

4 实施效果

       系统改造完成后，业务接口通过国网提供的阿里云测试环境进行联调测试，物联接口通过Docker软件进行联调测试，视频数据查看实际传输效果。各项接口联调成功后提交联调确认书，并提交验收申请，由国网项目组组织进行验收。验收后系统对接效果如下：

       4.1 业务接口展示

       获取国网采购订单接口-国网EIP平台订单：

       获取EIP平台订单到ERP系统：

       排产计划接口-ERP排产计划：

       排产计划推送到国网EIP平台：

       4.2 物联接口及视频EIP平台展示

       原材料、组部件检验信息

       生产工艺及过程检验：

       出厂试验：

       成品入库信息：

       4.3 EIP平台数据汇聚与应用

       质量评价

       行业对标

5 结论

       国网EIP平台接入应用后，能够及时获取国网公司中标的采购订单，同时将厂家的生产信息、物料采购信息、检验试验信息、库存信息等实时推送国网EIP平台，实现了数据互联互通，及时交互。促进了国家电网以电工装备供应链为主线，以要求侧引领供给侧及配套服务第三方等合作伙伴的核心利益为诉求，形成社会化的协同生产方式和组织模式，全方位促进内外部资源共享及上下游高效协同。同时也有效提升了铁塔企业的数字化制造能力，加快推进了铁塔行业数字化转型和智能制造建设进程，为下一步铁塔行业实现“智能制造”打下坚实的基础。