小米：打造手机数字化制造协同平台

一、企业简介

    小米集团（简称：小米）成立于2010年4月，2018年7月9日在香港交易所主板挂牌上市(1810.HK)，是一家以手机、智能硬件和IoT平台为核心的互联网公司。

    目前，小米集团是全球第三大智能手机品牌，同时建立起全球领先的消费级AIoT物联网平台，AIoT平台连接设备数达到2.89亿台智能设备（不含智能手机及个人计算机）。小米集团的业务已进入全球逾90个国家和市场。2020年8月，小米集团继续进入美国《财富》杂志2020年「世界500强排行榜」(FortuneGlobal 500) ，与上次相比前进了46位，位列422名。

图1 小米科技园

二、企业在智能制造方面的现状

    小米作为一家以高端智能手机为核心业务的互联网公司，开创了“升级完善硬件+新零售+互联网”的商业模式。公司将人工智能、智慧物联、创新孵化作为战略重心，公司基于手机的互联网与制造业融合发展经验，构建了一个开放创新、协同发展的智能生态圈，致力于推动更多行业和领域进行供给侧结构性改革，将发展积累的用户研究能力、产品研发设计能力、资金资源、供应链资源、销售渠道和品牌资源等，赋能中小型创新企业，建立协同创新的合作关系，解决合作企业发展遇到的瓶颈，提供互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能的通用能力，提升合作伙伴的智能化效率，增加产品附加值和竞争力。在过去十年里为了能给消费者带来极致性价比的电子产品，一直致力于扶持“制造中的制造”——以资本带动消费电子供应链的卓越创新。在成立十年之际，小米创始人雷军更提出了在未来十年智能制造将进一步助力中国品牌的崛起，小米将成为中国制造业不可忽视的新兴力量。

    小米集团在智能制造数字化建设中，依托“未来工厂”布局，目前已经完成智能工厂的智能产线及信息化运营等方面，同时正在向智能制造和智慧协同方向发展。目前，小米在智能制造领域建设了PLM、MES、EWMS、SCM、ER以及工业智能应用平台等。

图2 小米智能制造系统架构

    经过两年建设，目前小米亦庄智能工厂完成了厂区自动化设备上线和投产，以及厂区信息化和5G网络化建设，相比电子传统行业生产效率提升60%，加工成本节省40%的优异成绩。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    为助力实现中国制造2025“制造业整体素质大幅提升，创新能力显著增强”的宏伟目标，小米集团结合自身情况，发现小米与同EMS工厂及关键器件供应商的合作已从简单的业务协作转变为管理的深度融合，一方面是从生产计划到排程、工单审核需要精细管理，另一方面是各生产线、制程车间乃至整体工厂运行情况需要实时数字化展现和分析，共同满足小米柔性化生产管理需求，并进一步支撑研发设计领域及质量管理领域。

    “小米手机数字化制造协同平台”作为小米2020年重点数字化创新项目，是小米在智能制造领域的重要里程碑，也是小米产品决胜千里的关键技术。制造协同平台实现与小米手机数字化研发，全寿命周期质量管理，供应链计划等业务系统实现深度融合，打造国内一流，国际领先的生产智能示范协同平台。平台产品设计思路，主要分为两个方面；第一部分是业务干预，在平台上实现业务功能，EMS工厂端用户直接登录平台进行业务操作和业务数据提交，实现小米和工厂之间的信息交互。例如工厂提报标准产能，排产计划，售后计划，生产资料信息等；第二部分是数据监控，通过API接口直接和EMS工厂生产执行系统进行对接，建立虚拟工厂，全面镜像EMS工厂工作站层级，生产线层级，制程层级的各类生产数据。例如过站数据，工单数据，装配数据，测试数据，物料数据，设备数据。

    项目建设的基本内容为：

    供应链生产计划协同管理，实现小米/EMS生产集成供应链管理。根据S&OP需求计划，进行生产计划、排程、工单、DOS审核管理。

    生产管理，EMS线体生产数据孪生，实时获取EMS工厂每条生产线基本情况，通过智能机器人实时预警生产线异常，及时进行生产管理干预处理。

    产研协同管理，关键器件性能一致性评价功能集成。根据关键器件核心测试指标，计算、比较、分析各器件性能，生产线体参数差异。

    生产服务协同类功能，支持产品全链路追溯查询，过站，测试，装配，关键器件及下阶物料一站式查询。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    1）项目规划

    根据小米集团研产供方向未来发展规划，按照“步步为营，深根细作，横向拉通，商业变现”的策略，分步实施“数字孪生+智能管理+辅助决策”的生产协同平台。

    2）供应链计划协同功能

    总体方案：管理工厂计划，排程，工单到执行的投入和产出。

    具体实施方案中，实现EMS工厂作业流和作业数据流与小米实时同步，小米审核计划与实际排程的关系，管控半成品库存水位，工单与批准的排程挂钩，管控投入(含耗损)产出及进度，排程及工单纳入 MRP 计算物料需求时间及数量，制定返工维修管理规则、管理返工工单进度及耗损。

图3 集成供应链方案架构

    系统功能设计时，充分考虑到实际作业情况，利用小米移动办公软件中机器人进行系统提示及审核，支持手机端操作，大大缩短了审批链条及运行处理效率。

图4 移动端审核功能

    3）EMS线体看板孪生映射

    总体方案：将EMS每条制造线体中，按照“人机料法环”管理原则，对线体数据进行镜像。

    针对关键元素（投入产出，良率，人员认证，设备宕机等）报警规则可配置并触发相应处理流程，使得小米生产管理人员坐在北京即可掌握全球各EMS工厂实时生产情况，通过手机便可进行远程线体生产管理。

图5 线体看板

    4）产研协同类关键器件性能分析

    总体方案：针对关键器件厂商生产类数据，利用大数据实时计算算力，进行数据挖掘，智能分析，CPK计算，离群点甄别，以生产数据推动研发电池设计、制程改善、交付管控。

图6 过程能力分析功能

图7 不同厂商关键性能参数对比

    3.效益分析

    小米手机代工厂数字孪生平台是小米数字化转型的核心应用平台，同时也是电子高科技行业探索数字孪生和大数据管理的典范应用，不仅能为小米带来巨大的管理及经济价值，同时也是为建设电子行业工业互联网的基础保障——为构建生态数据提供全面探索和管理经验。

    小米手机代工厂数字孪生平台的创新性和新技术主要体现在以下方面：

    1）缩短产品交付周期

    通过数字孪生平台生产数据的实时计算呈现，可以快速发现生产过程中的瓶颈环节并寻求改善，进而验证改善效果，提升整个手机生产过程中的效率。对生产过程流程进行优化及调整，缩短新品上市时间。

    2）提升产品质量表现

    通过针对制程直通率，工站测试数据进行统计学分析，能够预测并快速发现质量缺陷趋势，辅助进一步采取敢于措施，控制质量问题并提升整体质量表现。

    3）透明追溯产品数据

    建立全套手机生产的数据档案，记录关键物料，生产过程结果。能够协助有效追踪产品以及发生重大风险时召回产品。

    4）构建数据孪生生态

    未来小米供应链IT团队将进一步打通全生命周期数据链条，从概念到商品，从计划到生产链，通过集中多个平台的数据并进行融合，在数据层面解决物理层面的互联互通问题，最终使得数据价值集中爆发呈现，从数据和信息层面为企业赋能。

    5）提升大数据处理能力

    实时展示方面，采用消息队列+多消费者的模式。利用消息队列高性能的顺序读写能力，下游的数据消费者程序可以持续解析数据做聚合，减少了大屏展示结果在计算端的延时。

    综上，小米手机代工厂数字孪生平台建设具备行业内主流管理方式，并且结合了小米自有的互联网及人工智能技术，极具商业推广价值和示范效应。