隨著國家政策紅利逐漸釋放，工業(yè)能源企業(yè)收入空間也不斷擴大，但傳統(tǒng)的工業(yè)能源企業(yè)普遍利潤率低，行業(yè)差異化大，呈現(xiàn)區(qū)域性分布，各企業(yè)需求離散度高等問題。隨著5G時代的來臨，為了利用5G技術讓工業(yè)能源企業(yè)快速提高生產(chǎn)力，破解5G在垂直行業(yè)應用發(fā)展的難題，中國移動（上海）產(chǎn)業(yè)研究院致力于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設，開展工業(yè)及能源領域平臺及端到端解決方案研發(fā)，上海中煙機械智能制造工廠就是上海產(chǎn)業(yè)研究院落地的典型案例。

圖1：中煙機械5G智慧工廠AGV機器人

01傳統(tǒng)制造業(yè)的華麗轉型

上海中煙機械為上海傳統(tǒng)的機械制造企業(yè)，近年來也逐步開展了智能制造探索，但是工廠在生產(chǎn)、售后運維及數(shù)據(jù)安全的三個方面均存在一定問題。

一是AGV機器人基本通過WiFi進行控制信號和數(shù)據(jù)傳輸，存在著WiFi信號同頻干擾、漫游切換易掉線（重連）、覆蓋死角等問題。

二是作為一家設備制造商，上海煙機在傳統(tǒng)的售后模式中，需要工程師上門檢測設備，加上上海煙機設備的用戶遍布全國，存在售后周期長，成本高，響應速度慢的問題。

三是制造型企業(yè)的核心生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以說是企業(yè)中最重要的部分，在過去海量數(shù)據(jù)不能得到有效的保存，存在著數(shù)據(jù)安全問題。

針對這些問題上海產(chǎn)業(yè)研究院工業(yè)能源研發(fā)團隊利用5G的高帶寬低時延特點，著手端到端解決方案研發(fā)，實現(xiàn)了對車間的多臺AGV小車任務調度，導航，交管等功能，同時實現(xiàn)了智能產(chǎn)線5G遠程控制，在控制中心對遠程的設備進行控制，設備的運行狀態(tài)通過參數(shù)和數(shù)字孿生模型實時傳回，遠程監(jiān)測設備運行故障。研發(fā)團隊還通過5G+邊緣計算實現(xiàn)了云計算本地化部署，數(shù)據(jù)不出廠，在提高計算能力的同時，保障了數(shù)據(jù)的安全性。

02?“5G+智慧工廠”超炫來襲

上海中煙機械工業(yè)及能源領域平臺及端到端解決方案選取上海煙草機械西廠區(qū)的智能車間進行業(yè)務的示范測試，5G基站（BBU）安裝在東廠區(qū)，通過光纖接入西廠區(qū)的第一個RHUB，第一個RHUB負責了AGV活動區(qū)域的7臺pRRU，同時串聯(lián)了第二臺RHUB，也就是ZB415區(qū)域的兩臺pRRU。

圖2.西廠區(qū)5G通信網(wǎng)絡拓撲

（一）、AGV的5G組網(wǎng)改造

在設備側，AGV機器人改用網(wǎng)關加5G CPE的方式取代WIFI組網(wǎng)。在控制端，AGV 服務器（MES系統(tǒng)服務器）連接網(wǎng)關，網(wǎng)關有線連接本地機房內交換機進入公網(wǎng)，網(wǎng)絡拓撲如圖3所示。利用5G組網(wǎng)，打通了MES服務器與車間AGV機器人的實時通訊，MES服務器可通過AGV機器人對現(xiàn)場的物料實現(xiàn)智能調度。同時，利用移動5G網(wǎng)絡抗干擾、低時延、大帶寬的優(yōu)勢，技術人員可對AGV機器人及生產(chǎn)線進行指令實時下達和操控，完成對AGV機器人和生產(chǎn)線的精準遠程管控。

圖3.AGV通信網(wǎng)絡拓撲

（二）、ZB415煙機5G聯(lián)網(wǎng)改造

ZB415煙機由主機加輔機組成，體積龐大。煙機組旁的機柜放置工控機，PLC，交換機和電源等設備。機柜內的兩套倍福PLC控制整個煙機的運行。ZB415煙機聯(lián)網(wǎng)方案與AGV機器人的方案相同，采用設備端與控制端均安裝網(wǎng)關加CPE方式進行通信，選用sniff通訊類型連接。控制中心的操作人員可對產(chǎn)線進行遠程控制，而產(chǎn)線的各類運行參數(shù)會通過5G實時傳回在控制系統(tǒng)里，同時，數(shù)字孿生模型的應用將現(xiàn)場設備可視化呈現(xiàn)在控制中心里，大幅提高了遠程故障定位可行性。網(wǎng)絡拓撲圖如圖4所示。

圖4.ZB415網(wǎng)絡拓撲圖

圖5：5G CPE及視頻回傳系統(tǒng)實景

（三）、ZB415產(chǎn)線電機的AR拆解

基于AR技術，將儲存模型的應用服務器部署在云端，終端設備，如pad，與云端服務器建立通訊，利用終端設備的攝像頭對現(xiàn)場設備進行識別，增強現(xiàn)實技術可將設備的數(shù)字模型拆解，最終定位設備中的故障零件，之后通過拆解引導，協(xié)助現(xiàn)場工程師對故障的零件進行維修或更換。

圖6：基于5G的AR遠程協(xié)作系統(tǒng)架構

（四）、5G+邊緣計算部

利用5G+邊緣計算設備，實現(xiàn)設備端到控制端的端到端網(wǎng)絡切片，建立無線局域網(wǎng)。網(wǎng)絡切片是5G最重要的創(chuàng)新技術，上海中煙機械目前打造的5G智慧工廠應用場景區(qū)別于其他項目中通過5G CPE再轉WiFi的模式，規(guī)避了WiFi段的不穩(wěn)定和冗余時延，是真正意義上端到端的5G應用場景，也只有端到端的5G應用場景才能實現(xiàn)網(wǎng)絡切片的功能。

03?寫在最后

通過5G實現(xiàn)工廠多設備、多車間統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運維、安全隔離，能夠帶來巨大的經(jīng)濟效益。

一方面，減少現(xiàn)場有線組網(wǎng)的建設難度和管理難度，除了少許自動控制的場景仍需要硬接線保障安全性和極低的時延需求，大部分工廠局域網(wǎng)走線可以用5G替代，大幅降低了走線布設的成本和后期運維的難度。

另一方面，降低用工成本，提高生產(chǎn)效率。5G+機器人的應用可以實現(xiàn)工廠無人化，不僅降低了人員的成本，而且提高了操作的規(guī)范性，現(xiàn)場生產(chǎn)的安全性。將所有生產(chǎn)步驟程序化，提高了生產(chǎn)的效率。

最終，通過5G在智能工廠的應用探索出智能工廠的新業(yè)務、新業(yè)態(tài)和新模式，推動行業(yè)制造技術進步，為5G在其他行業(yè)的垂直應用提供典范，給社會經(jīng)濟與生活帶來革命性的影響。