中国5G垂直行业应用案例

版权所有2020GSMA5G202002030710121419212427303234374042前言基于5G边缘计算的智能柔性生产天津海尔洗衣机工厂5G智慧园区中国商飞5G+8K飞机表面质量监测新凤鸣基于MEC的智能车间三一重工5G智能制造湖南华菱湘钢5G智慧工厂天津港5G智慧港口应用武汉5G智能网联汽车测试示范区5GBRT智能网联车路协同系统5G在智能电网中的应用咪咕5G快游戏江西南昌红谷滩5G云VR精品示范区基于AIQoE的5G云VR教育应用中国慕课大会5G+超远程虚拟仿真实验基于5G技术的医院网络建设标准目录03中国5G垂直行业应用案例2020基于5G边缘计算的智能柔性生产5G为“万物互联”而来。爱立信积极参与5G技术和产品研发、标准制定和产业推广。罗博特科项目是爱立信与中国移动江苏公司联合垂直行业合作伙伴罗博特科公司在5G智能制造领域开展的合作创新。我们希望通过项目发现5G对垂直行业的潜在价值，完善端到端产品和解决方案，培养产业合作伙伴和探索有竞争力的商业模式，并完善面向垂直行业的服务和交付能力。该项目从开展至今已经在上述方面取得了显著进展。陈明博士爱立信中国移动业务部CTO合作单位案例综述罗博特科是专业的智能制造系统提供商，专注于为光伏、汽车电子、电子半导体、食品及药品等领域提供智能制造解决方案，包括智能自动化设备、智能检测设备、智能仓储设备、智能物料转运系统及智能制造执行系统，致力于通过创新技术让工业制造更柔性、更智能、更高效。经过罗博特科与江苏移动和爱立信工业调研联合团队的多次探讨，三方都认为通过5G网络改造智能工厂是未来的方向。5G可以释放无线技术在工业领域的应用空间，为智能制造带来重大赋能支撑。为此江苏移动、爱立信与苏州罗博特科公司于2018年11月28日签署5G智能制造联合创新战略合作协议，积极探讨在5G工业应用领域的合作，以“基于5G的智能工厂”为目标，在江苏省苏州市罗博特科工厂搭建小型化离散制造产线原型，用5G无线网络替代工业现场OT层的有线和WiFi连接，从而提升设备智能化水平，助力工业软件云化部署加速迭代，昀终实现柔性制造、智能制造。为AGV小车和智能接驳台提供稳定可靠的无线连接，提高AGV小车行进稳定性和可靠性，提高产线布局柔性。为汽车电子精密加工设备、AGV提供通信连接，并通过和MES(制造执行系统），RMS(机器人调度系统）实时数据交互，实现自动化产线及生产可视化。通过5G网络来完成相机拍照图片上传边缘云，云端检测后结果下发控制，将硅片按质量等级进行分选。AGV搭载高清摄像头，在行进过程中，实时对工厂环境进行拍摄，视频实时回传监控中心，远程对工厂车间环境进行监控，可有效降低人工成本，提高管理效率。并通过AR技术实现远程设备巡检。智能物料转运汽车电子精密加工自动化智能图像质检智能AR巡检机器人基于5G边缘计算的智能柔性生产04中国5G垂直行业应用案例2020行业挑战解决方案目前国内制造业面临技术改造和转型升级等问题，因此推动制造业数字化、智能化、柔性化生产成为转型方向。项目开始之初，通过对超过百家工业企业的调研，总结出制造企业向智能柔性制造升级过程中存在着以下挑战：工厂网络多样化，协议众多，层间集成度不高，难以融合互通；难以实现柔性生产：有线方式部署困难，影响产线柔性；工业WiFi存在众多弊端，其可靠性不高、覆盖范围有限；现有网络对高带宽低时延类应用支撑不足；数据采集不畅，控制多部署在现场，设备间协同不足，在本项目中，江苏移动和爱立信为罗博特科建设了5G企业专网。爱立信5G企业级移动通信解决方案可针对不同工业客户对网络安全性、独立性、可靠性的不同需求，以及运营商对于企业级网络的管理，为企业控制投资成本、降低建设难度的诉求提供一整套网络解决方案。在智能AGV的调度、智能故障应急处理等场景，需要网络端到端时延要控制在毫秒级。本项目充分利用5G技术优势，项目中空口用户面时延由20ms降低至4ms，影响效率；5G作为支撑智能制造转型的重要使能技术，结合云计算、大数据、人工智能等技术，助力企业实现生产设备更智能以及生产管理更智能，打造更柔性的生产线，并将分布广泛的人、机器和设备连接起来，构建统一的工业互联网络。引入5G边缘计算、网络切片等新技术，运营商可以为工业客户提供更专业、更安全的云网一体化新型智能基础设施和轻量级、易部署、易管理的解决方案，助力企业向柔性制造、自动化生产、智能化方向演进。并且将利用边缘云进一步降低时延，以满足调度等应用场景要求。同时，利用5G大带宽满足对于现场高清图像实时识别和处理的要求，单路摄像头实时视频回传需要上行约20Mbps带宽，VSLAM3D实时地图重建需要上行100Mbps以上带宽，CCD质检需上行数十兆至数百兆（取决于工业摄像头分辨率），且需要高可靠、高稳定的网络传输，这些都是现有无线技术无法支撑的。基于5G边缘计算的智能柔性生产不需要企业本地部署硬件设备，可降低成本；适用于数据敏感性要求不是很严苛的用户；可根据企业性需求，配置不同网络切片；企业网切片（S-NSSA1#2)基站射频单元IMSAPNInternetAPNDOT运营商切片（S-NSSA1#1)运营商核心网网络切片（优享）纯5G网络逻辑切片01本项目采用分阶段实施方案，第一阶段完成了无线替代WiFi和有线的技术验证；第二阶段完成了5G企业专网的部署，将工厂设备全部接入5G网络；第三阶段实现了完整的5G太阳能柔性产线搭建，探索云AGV，云质检等创新的智能化工业设备和应用，打造智能化解决方案，为下游光伏制造企业赋能。05中国5G垂直行业应用案例2020本项目的创新性体现在四个方面：探索IT/CT/OT超融合的工业互联网解决方案。基于同一IT环境，承载CT网络与OT应用。推进5G边缘计算的进一步落地，实现时延可控，数据本地卸载、本地管理。软硬解耦，智能上移，形成统一的工业控制大脑，工业现场只保留机械动作部分，从而实现集中控制和灵活统一的调度。将多个应用打通和协同，实现产线整体升级。本项目不仅在方案上实现了技术创新，在商业模式和合作模式上也进行了深入探索。罗博特科作为智能制造解决方案商，辐射电子、机械、汽车、新能源等多个下游行业，三方可携手实现5G的快速推广及共赢。江苏移动也将借此提升自身能力，探索向运维服务、数据增值等商业模式的转型升级。本项目通过多家企业的合作试点，实现了生产效率提升30%，人工成本降低40%，同时有效帮助企业提升成品率和产品质量。基于5G边缘计算的智能柔性生产控制面在公网核心网，数据面在本地控制数据本地卸载适用于对于数据安全要求本地管理的企业本地边缘云可配置各类本地服务运营商RAN(PLMN-x)运营商核心网IMSAPNInternetAPN专有网络(PLMN-y)LTE/5G基带Router6000企业Core/5G(MME,SGW,PGW,PCRF)企业业务服务中心(Enterprise-OSS,CustomerAccessSecure,MissionCriticalPushToTalk,GradeofService)运营商网络(PLMN-x)企业用户Auth(S6a)MBB,IMSO&MDOT基站射频单元微站射频单元IRU所有网元均在企业本地部署适用于对于数据及管理安全最苛刻的大型企业本地边缘云可配置各类本地服务可开放网络能力运营商RAN(PLMN-x)运营商核心网专有网络(PLMN-y)LTE/5G基带企业Core/5G(MME,SGW,PGW,PCRF)企业通信中心(IMS)企业业务服务中心(Enterprise-OSS,CustomerAccessSecure,MissionCriticalPushToTalk,GradeofService)DOT基站射频单元微站射频单元IRURouter6000企业专网（专享）公网，私网共用基站设施02企业私网（尊享）所有网络本地独立0306中国5G垂直行业应用案例2020经验总结与后续计划经过一年多的实践探索，我们非常有信心，5G作为昀优的无线技术，可凭借高带宽、高可靠、低时延、移动性助力工厂实现设备智能化、生产管理智能化、控制迭代智能化、以及OT和IT的深度融合。在迈向工业互联网的过程中，安全、可靠是昀重要的考虑因素。我们以企业专网作为切入点，无线替有线，蜂窝替WiFi，再结合5G边缘计算、网络切片等新技术，实现一网多用，打造网云一体化基础设施，充分发挥运营商在通信领域的专业性，为企业提供更专业的服务。企业可以按需使用网络和运营商云资源，更弹性、更便捷、更灵活，实现管理、业务等方面的数字化转型，向柔性制造、自动化生产、无线数字化方向演进。将有线+WiFi的工业物联网升级为基于5G专网的工业物联网，解决了工厂设备走线和摆位对IT部门的挑战，为柔性生产所需添加的更多物联网设备提供优异的网络基础。将部分现场设备计算能力上移（如AGV，图像质检，VSLAM建模等现场设备的计算单元集中上移)，基于5G边缘云实现综合调度和快速迭代。将与5G结合紧密的工业AR、车间巡检等场景成功落地。在项目执行过程中，我们也有以下收获：5G进工厂需要对工业客户做培训，保守的客户需要较长的培训周期，罗博特科对新技术嗅觉敏锐，可以快速形成合作。5G行业客户拓展需要注意企业的新技术创新基因。江苏移动、爱立信与罗博特科探索5G云AGV方案创新，将昀初本地激光惯导AGV升级为基于5G边缘云集中调度导航的V-SLAM云AGV，5G成为AGV内部控制总线，未来AGV的大量开发集中在云计算环节而不是AGV硬件本身，大大降低了AGV的开发、迭代难度，集控能力大幅增强。其AGV也得到其他工厂的采购与认可。对现场基于有线组网的通信类型做了区隔，每个机台内部PLC与I/O,传感，促动器等之间的交互属于设备内部组网，协议多样，时延要求极低。机台与外部系统的通信整体时延可控，可通过5G大规模实现工业物联网。5G终端的生态成熟尚需时日，项目实施进度受终端影响较大，5G行业应用拓展需保持耐心。江苏移动、爱立信和罗博特科公司技术创新的同时，努力将项目的成功经验商业落地。伴随着5G技术和生态的不断成熟，未来，5G还会有更多的变革和创新意义：基于5G专网的SA组网，探索5GSA专网对实时自动化等场景的支持；探索5GSA专网的切片能力，帮助工厂将现有的工控网、工控补充网络（WiFi等）、视频监控网、访客WiFi、办公网络等通过切片方式实现一网多用，安全区隔。基于5G边缘计算的智能柔性生产实时智能云质检方案智能上下料方案精密装配方案生产大脑方案智能AR巡检方案CT设备提供高可靠、大带宽的蜂窝网络连接及管理工具OT应用部署IT环境提供数据本地管理，解决企业安全顾虑多用途服务器路由器基带单元企业核心网（5GEPC,E-0SS)私有网络（PLMN-x)5GNR专网边缘云07中国5G垂直行业应用案例2020海尔衣联网天津洗衣机工厂是我们在5G时代践行中国智能制造的一个实践，未来在家庭端，5G实践应用的场景也将会有快速的爆发，为用户智慧家庭的场景体验作出巨大的贡献！李洋海尔智家平台副总裁，海尔洗衣机产品总经理合作单位案例综述海尔洗衣机天津互联工厂是海尔集团全球第15个互联工厂，工厂建设秉承海尔集团海尔衣联网创新发展的理念，在工厂内将5G通信、人工智能、云计算等当前昀新的信息通信技术与实际生产及管理相结合，实现工厂生产质量检测、生产安全监控、仓储物流、设备监控等十余项应用场景解决方案，致力于将其打造成为5G+云平台的智慧工厂。天津海尔洗衣机工厂5G智慧园区以上智能应用场景均接入构建在云上的5G智能工厂统一平台，实现统一接入、统一管理和统一展示。该项目由国内首家互联网型工业智能研究院-青岛海尔工业智能研究院发起，并由中国电信集团有限公司天津分公司协同支撑完成。针对海尔洗衣机天津互联工厂项目，双方达成共识并于2019年9月26日签署战略合作协议、落地智能制造5G创新实验基地。实现园区安全管理的地面无人巡逻车和立体安全协同的无人机解决生产一线工人技术难题的AR远程指导帮助检测工人实现质检流程标准化的AR作业指导