基于5G工业互联网的电子元器件智能检测研究与应用

李 凌 杨灵运 严 芸

（贵州航天云网科技有限公司，贵州 贵阳 550000）

1 在电子信息制造业研究“5G+工业互联网”融合应用意义重大

电子信息制造业是研制和生产电子设备及各种电子元件、器件、仪器、仪表的工业，是军民结合型工业[1]。除了自成体系的手机、电脑等行业，汽车、航空航天等重点产业的发展同样离不开电子信息技术的支持。其中，电子元器件、集成电路则是信息产业发展的核心和关键。当前国家已经把电子信息制造工业体系的自主发展，上升到国家的重点战略。一方面我国的电子信息制造业取得快速的发展。通过《十三五国家战略性新兴产业发展规划》、《国家集成电路产业发展推进纲要》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）》等政策的出台，电子信息制造业在国产化方面成效显著。 2017 年，中国电子元件产量为44 071 亿只，同比增长17.8%。预计到2022 年中国电子元件产量将达到7.15 万亿只；另一方面电子信息制造业受制于人的现实情况依然存在。从2013 年起，集成电路进口额超过石油成为第一进口商品，对外依存度超过 60%。2018 年“中兴事件”表明，电子信息制造的发展水平已经极大影响我国的国民经济发展，同时对信息安全带来重大的影响。因此，在电子信息制造业研究“5G+工业互联网”融合发展应用，不仅能加快推动我国制造业高质量发展，还将为5G 规模商用提供庞大的产业基础。

2 基于电子元器件检测试验场景研究“5G+工业互联网”应用

2.1 检验测试是电子信息制造不可或缺的关键环节

电子元器件的工作环境复杂多样，具有极高的可靠性要求。尤其在军民融合领域，高可靠电子元器件是否满足国军标所提出的各项应力要求，是评价其是否为合格产品的重要依据，提供判断结果的检试验环节就成为了电子元器件生产制造过程中的关键环节；而集成电路制造过程中的环境、机械、电学试验方法和试验程序则是为了保证器件满足预定用途所要求的质量和可靠性[2]，对器件的质量和可靠性保证具有重要作用，是不可或缺的关键环节。

目前电子元器件等检测试验项目主要有电性能参数测试试验和电气产品通用环境类试验两大类，包含了电性能参数测试、稳定性烘焙、老炼试验、寿命试验、恒定加速度试验等试验项目，产品筛选业务流程如图1 所示。

2.2 传统电子元器件检验测试模式存在的痛点

检验设备的信息化水平不高：由于电子元器件、集成电路检测设备厂商大多是传统设备供应商，检验设备采购成本高，迭代升级周期长。使得检测企业存在大量三哑检测设备，以及部分能初步实现局域网通信的检测设备，对新一代工业互联网技术、人工智能等信息技术的融合应用较差。

图1 电子元器件建产品筛选业务false 流程图

检测工序手工作业强度大：基于设备及检测模式的原因，检测工序中存在大量手工作业内容，使得操作人员疲于应对，对出现质量异常状况的反馈及处理往往缺乏时效性。对具体产品质量异常的原因分析依靠人工经验判断。

检验设备采集的数据与产品没有形成关联：传统检测设备仅能实现与控制计算机的通信，但无法实现与产品进行通信，测试结束后，产品即与夹具分离，数据也与产品分离，数据不能在过程中跟踪产品，最终得到的一堆数据与一堆产品，其间没有任何关联，无法进行过程追溯，数据价值不高。

2.3 智能检测是电子元器件检测发展的主要方向

电子元器件质量检测工作的发展趋势，总体呈现出全生命周期管理的特点。当前质量检测工作的现状：检验任务重，检验复杂度、技术难度增加，检验效率低且检验周期较长；检测数据量大，人工分析数据易出错，难以自动采集各类数据，不能进行统计分析和按用户需求提供PID 数据包等等，难以满足用户对检验项目扩大，交付周期缩短，全过程状态可追溯的需求。因此，利用工业互联网等新一代信息技术对传统检测试验流程进行重塑，实现数字化、网络化、智能化的实验检验创新升级，提高工作的效率和准确性，提升用户的满意度，势在必行。

3 “5G+工业互联网”为电子产业智能检测发展带来的机遇

传统的电子元器件、集成电路检测中心像一个封闭的实验室，从待测产品送检到检测报告生成，从检测设备开启到作业看板管理，整个检测流程穿插大量人工作业。为此，一些厂商研发质量检测工业软件尝试从试验任务管理、标准结构化、自动化测试、报告自动生成等几方面来实现检测过程的智能化提升。但受限于原有检测设备信息化参差不齐、业务数据中台缺失以及网络环境制约，检测数据的采集、通信及分析与实际检测业务要求尚存在一定差距，尚不具备大量数据交换、共享的能力。随着5G 逐步成熟，5G+工业物联网给智能检验测试提供了很好的技术实现条件，推动质量检测数据共享向海量数据接入、低延时传输、人工智能分析建模的2.0 版本进行升级迭代，使得自动化、信息化水平更高，数据生产能力更强的检测装备及解决方案有了用武之地。而基于5G 数据业务中台、智能终端，能支持调用大数据和云计算资源，即可以作为企业操控检验测试流程的控制台，又可以通过移动窗口在工业互联网中交互信息并分享到移动互联网，与消费者连接起来，使得检测试验知识在智能检验管理平台的沉淀和流转，不仅提升了产品检测效率，还可以释放网络化协同检测潜能，为工业制造升级提供无限可能。

4 基于“5G+工业互联网”的智能检测应用集成解决方案

4.1 应用建设思路

从电子元器件、集成电路的检验筛选环节着手，聚焦电子元器件电性能参数测试、老炼检测试验等产品必测工序，依托工业互联网平台，基于5G、工业互联网（物联网）、大数据采集及存储、大数据建模预测分析、BI 可视化等技术的研究和应用，打造高端电子元器件、集成电路智能检测解决方案。一方面研发自动化、信息化水平更高的智能检测专用设备及解决方案，实现更先进的自动测试、自动筛选，细化到每个元器件的数据获取、存储及追溯。另一方面，用新一代信息工业互联网技术的微服务和容器化技术，采用通用化、平台化、组件化的设计思路，设计工业物联数据采集系统，构建检测数据中台，利用5G 技术实时传输检验设备及产品测试数据，在APP 中实现检验设备及产品测试数据管理及应用，实现检测过程全周期的数据打通。

4.1.1 工业物联网云端解决方案

使用物联网、云计算、大数据等技术，建设物联网数据采集平台及大数据分析平台，包括：设备接入、设备管理、微服务、机理模型、监控、规则引擎、服务开放、数据传输等。

4.1.2 与质量检测工业APP数据共享

可自动匹配试验标准，通过设备仪表通信自动完成试验数据采集、试验结果判定，并可根据客户需要自主选择试验报告模板。

图2 基于5G 技术的电子元器件智能检测应用集成解决方案

4.1.3 智能检测设备研发测试与产品数据采集

将对传统电子元器件检测设备进行智能化改造，设计信息化夹具载盒、载板，植入5G 通信模组，真正将每个待测产品与检测数据一一对应，实现产品与检测设备的通信。

4.1.4 工业无线/有线网络与5G融合解决方案

基于电信运营商5G 基站部署，在4G/5G 网络环境下配置移动信息终端、5G 数据采集终端等与物联平台适配，实现检测数据高效采集与传输，提升检测数据治理效率，保障通信安全。

4.2 创新点

该解决方案运用5G、工业互联网技术，具有以下创新点。1）突破传统检测检测设备无法实现产品与检测设备通信的瓶颈。为实现检测试验数据实时监测、质量追溯打下坚实基础并解决数据来源问题。2）应用智能终端、装备及工业app 重塑检测流程。在智能终端、装备应用下，产品及设备将产生大量实时检测数据，这些数据在原有4G 网络环境及工作模式下无法得到有效的处理。而在5G 网络环境实现待测产品的实时数据传输及数据汇总记录，大数据分析及产品等级分类处理、分析及可视化展示，能极大提高检测效率以及数据治理能力。3）基于5G 测试环境实现工厂内外部数据高效传输，实现企业各系统之间的数据交互能力。可为行业内电子元器件、集成电路等主体企业提供检测服务，为后续推广全面智能检测产线、建设产教融合检验实训基地、对外输出检测能力打下坚实基础。

5 结语

基于5G 工业互联网的电子元器件智能检测解决方案将在行业龙头企业进行试点示范应用，打造5G +智能检测典型案例，促进工业互联网+5G 的应用拓展，促进检测装备智能化研发水平提升，推动电子信息制造行业创新发展。