如今,“新基建”已成為我國實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手。加快5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展,有利于提升產(chǎn)業(yè)融合創(chuàng)新水平、加快制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐,推動實體經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。
2019年7月,中國聯(lián)通廣東分公司攜手格力電器啟動“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”5G專網(wǎng)改造項目,建設國內(nèi)首個基于MEC邊緣云+智能制造領域5G SA切片專網(wǎng),標志著5G專網(wǎng)技術正式在智能制造領域展開應用。
5G入工廠,泉涌活淵魚
格力電器是國內(nèi)家電制造龍頭企業(yè)之一,具備領先的產(chǎn)品技術和豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗,工廠生產(chǎn)設備整體自動化程度較高,但存在生產(chǎn)現(xiàn)場復雜、場地狹小、無多余布線管道、施工難度大、時間窗短等問題。面對內(nèi)部的創(chuàng)新戰(zhàn)略及外部的激烈市場競爭,“迫切需要實現(xiàn)更高程度的智能化生產(chǎn)”成為格力上上下下心照不宣的共識。
此前有相關業(yè)內(nèi)人士表示,“在推動傳統(tǒng)生產(chǎn)線向智能生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)型過程中,數(shù)據(jù)傳輸是不可忽視的重要一環(huán)!眰鹘y(tǒng)有線網(wǎng)絡靈活不足,傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡Wi-Fi易受干擾,這導致大部分設備處于獨立控制、分散管理的模式,“無法實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)籌管理,就無法滿足規(guī)模生產(chǎn)設備管理、系統(tǒng)交互的需求,更難以適應當前制造領域個性化、多樣化的趨勢!
5G,帶著串聯(lián)各行業(yè)攜手進入數(shù)字化革命的良機一同到來。5G技術具備大帶寬、低時延、高可靠的特性,可充分保證工業(yè)各環(huán)節(jié)的相互融合,同時有效提升生產(chǎn)線靈活部署能力,解決了廠區(qū)光纖及帶寬資源不足、施工難度大等問題。
針對格力電器提出的網(wǎng)絡訴求及智能制造業(yè)務場景規(guī)劃,中國聯(lián)通制定了“5G+MEC邊緣云+SA切片專網(wǎng)”總體方案。方案旨在依托現(xiàn)有資源,規(guī)劃、建設格力電器工業(yè)互聯(lián)能力,搭建格力電器智能制造網(wǎng)絡,實現(xiàn)生產(chǎn)裝備、儀器儀表、傳感器、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通,為格力電器打造端到端切片的企業(yè)專網(wǎng)。
中國聯(lián)通廣東分公司承擔本項目的網(wǎng)絡實施及運營,并結合格力的網(wǎng)絡痛點及生產(chǎn)需求,實現(xiàn)了格力產(chǎn)線無線覆蓋、專網(wǎng)核心網(wǎng)建設,并持續(xù)為格力專網(wǎng)提供運維及升級服務。
專網(wǎng)建設,牽引三大應用賦能產(chǎn)線
格力專網(wǎng)整體采用5G SA架構組網(wǎng),其中核心網(wǎng)部分,控制面采用廣東聯(lián)通5GC大區(qū)商用網(wǎng)絡,與普通用戶共享,用戶面MEC(UPF)下沉到格力園區(qū)部署,由格力園區(qū)獨占,本地分流園區(qū)內(nèi)專網(wǎng)用戶流量。
通過5G專網(wǎng),中國聯(lián)通實現(xiàn)了企業(yè)業(yè)務與公眾用戶業(yè)務物理隔離,確保企業(yè)數(shù)據(jù)不出園區(qū),保障生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全和帶寬資源獨占,格力電器園區(qū)內(nèi)5G終端到企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的時延從原來的20ms降低到9ms,為無紙化首檢系統(tǒng)、AI工業(yè)視覺和AGV智慧物流三大應用落地創(chuàng)造了條件。
圖1 產(chǎn)線無紙化首檢
依托5G專網(wǎng),目前格力電器已完成產(chǎn)線無紙化首檢業(yè)務場景驗證。每個首檢PAD最大可獲得800Mbps帶寬, 1至2秒就可瞬時打開首檢文件,快速進行產(chǎn)品首檢。相較于傳統(tǒng)紙質(zhì)首檢,1份首檢需要6張紙質(zhì)檢查文檔,容易出現(xiàn)多刪物料問題,導致無法指導生產(chǎn)造成整批質(zhì)量事故發(fā)生,且存檔不易查找。4G網(wǎng)絡環(huán)境下,檢查文檔打開時延大,下行速率慢,首檢效率低。5G專網(wǎng)支持下的首檢既能減少大量紙質(zhì)文件,也能實現(xiàn)移動檢查,大大提高了首檢效率。
憑借5G網(wǎng)絡上行大帶寬能力,格力的產(chǎn)線視頻監(jiān)控業(yè)務首次實現(xiàn)將產(chǎn)線視頻接入企業(yè)內(nèi)網(wǎng),實現(xiàn)多路工業(yè)攝像頭回傳視頻,可實時監(jiān)控產(chǎn)線電子檢漏、電氣安全檢測、運轉(zhuǎn)測試、工序檢驗等多個關鍵崗位人員的動作,將產(chǎn)線實時視頻上傳到企業(yè)服務器,并從后臺進行基于AI的工藝行為識別,提升生產(chǎn)過程的產(chǎn)品質(zhì)量控制。
圖2 AI行為識別監(jiān)控
格力產(chǎn)線AI行為識別,是使用聯(lián)通為產(chǎn)線安裝的高清視頻監(jiān)控,協(xié)同質(zhì)控部、計算機中心、大數(shù)據(jù)中心,通過5G+AI行為分析模型,對員工的操作動作進行打標,實現(xiàn)崗位圖像的實時采集,并智能監(jiān)督操作規(guī)范性,代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工監(jiān)控方式,壓縮人力成本的同時提高監(jiān)控質(zhì)量。
中國聯(lián)通5G專網(wǎng)成功打通AGV集中管理平臺、MES生產(chǎn)系統(tǒng)、車間梯控系統(tǒng)以及倉庫機器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng),將AGV精準控制分流到邊緣云,具有“毫秒級時延、百Gbps級算力”特點,實現(xiàn)廠房內(nèi)線邊庫到生產(chǎn)區(qū)跨樓層物料運送。
結合5G網(wǎng)絡和MEC邊緣云,機器和設備相關生產(chǎn)數(shù)據(jù)可通過5G網(wǎng)絡到達MEC平臺,并將數(shù)據(jù)分流至本地工業(yè)云平臺。由于無需繞經(jīng)傳統(tǒng)核心網(wǎng),MEC 平臺可對采集到的數(shù)據(jù)進行本地實時處理和反饋, 具有高可靠、高安全、高帶寬、低時延等優(yōu)勢。
提質(zhì)增效,以實力講好硬道理
截至2020年底,項目已完成無線、核心網(wǎng)、傳輸?shù)染W(wǎng)絡及配套設施建設,上線無紙化首檢、5G視頻監(jiān)控、5G+AGV、關鍵數(shù)據(jù)采集等應用,實現(xiàn)無紙化首檢、視頻監(jiān)控業(yè)務端到端切片驗證。
中國聯(lián)通廣東分公司基于5G網(wǎng)絡架構引入MEC組網(wǎng)方案,將數(shù)據(jù)面核心網(wǎng)和業(yè)務應用下沉到網(wǎng)絡邊緣,降低了核心網(wǎng)的帶寬壓力,同時有效地滿足了部分現(xiàn)場指揮業(yè)務對超低時延的需求。利用邊緣計算技術對采集到的數(shù)據(jù)進行過濾、預處理等,緩解數(shù)據(jù)傳輸、計算的壓力,同時通過在邊緣云中部署AI功能,通過自動進行監(jiān)控視頻的分析、識別和告警處理,大大提升了監(jiān)管效率,節(jié)約了資源投入。
5G應用的實施提高了整體質(zhì)量管理水平,提升了工作效率,降低了運維及監(jiān)管成本,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的質(zhì)量數(shù)據(jù)無紙化,每年可節(jié)省成本900多萬元,推進了生產(chǎn)過程的安規(guī)、外觀自動測試,提升產(chǎn)品檢測精度、準度和速度,實現(xiàn)產(chǎn)品100%檢驗受控,減少人力投入,每條產(chǎn)線可節(jié)約人力成本16萬/年。電子倉實現(xiàn)貨物靈活周轉(zhuǎn)、存儲和100%先進先出管控,平均每倉節(jié)約呆料成本100萬元;通過5G實現(xiàn)快速組網(wǎng)調(diào)整,一條產(chǎn)線網(wǎng)絡改造周期縮短為2天。
據(jù)悉,格力電器5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智慧園區(qū)項目中標“2019年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程”,并榮獲“廣東省5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用示范園區(qū)”“中國聯(lián)通5G應用創(chuàng)新優(yōu)秀方案獎”等諸多殊榮,同時成功申報“MEC接入安全的控制方法和裝置”“MEC業(yè)務安全的控制方法和裝置”“作業(yè)監(jiān)測方法、裝置、電子設備及存儲介質(zhì)”“5G基站節(jié)能的方法、裝置、電子設備及存儲介質(zhì)”“巡檢機器人的控制方法、巡檢系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及電子設備 ”五項專利。
傳統(tǒng)制造新起點,工業(yè)互聯(lián)新示范
格力電器5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智慧園區(qū)項目的成功經(jīng)驗將促進5G技術與智能制造產(chǎn)業(yè)的融合,推動制造業(yè)的自動化進程與智能化轉(zhuǎn)型,優(yōu)化傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)效率與產(chǎn)品良率,激活新動能,創(chuàng)造新需求,培育新市場。
待具有示范推廣價值和行業(yè)復制便捷的企業(yè)內(nèi)5G網(wǎng)絡部署架構及相關網(wǎng)絡建設、運維、管理新模式成熟后,中國聯(lián)通有望通過5G推廣服務平臺,將格力“廣東經(jīng)驗”輻射應用至格力全國各產(chǎn)線基地,并向全國智能制造、家電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案供應商做出示范,帶動中國制造業(yè)信息化、智能化水平再上新高度。
此外記者還了解到,中國聯(lián)通將會進一步打造智能、極簡、可承諾網(wǎng)絡服務的工業(yè)專網(wǎng),同時牽引更多AI能力的部署,與合作企業(yè)共同探索資源協(xié)同、應用協(xié)同、數(shù)據(jù)協(xié)同、智能協(xié)同等多種協(xié)同模式。