引言/導(dǎo)讀

施耐德電氣無(wú)錫工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品大多應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，有上百個(gè)產(chǎn)品家族，近10000+型號(hào)的產(chǎn)品，產(chǎn)品最小批量為1pcs，平均每張定單金額僅2萬(wàn)人民幣，是典型的小批量多品種離散型制造企業(yè)。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，公司面臨如下業(yè)務(wù)痛點(diǎn)：1）原材料種類(lèi)繁多，難以及時(shí)掌握供應(yīng)商物料信息；2）廠內(nèi)物流、人流復(fù)雜，難以精確管控；3）設(shè)備柔性、可用率要求高；4）客戶(hù)參觀、審核頻次高。

在過(guò)往的管理實(shí)踐中，公司已搭建完整的IT/OT網(wǎng)絡(luò)、超融合數(shù)據(jù)中心;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及產(chǎn)線基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化邊緣控制，同時(shí)基于EcoStruxure平臺(tái)實(shí)施了不少的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。為了更好地應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)痛點(diǎn)，公司計(jì)劃打造5G全連接工廠，具體的建設(shè)場(chǎng)景如下：1）5G + 智能AGV；2）5G + CCTV現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)；3）5G + 柔性制造；4）5G + AI 機(jī)器視覺(jué)全中心化推理；5）5G + AR眼鏡遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)維。

依托5G專(zhuān)網(wǎng)的三大特點(diǎn)：eMBB、mMTC、uRLLC，可顯著提高公司在物流、人流方面的管控能力，同時(shí)也可提高設(shè)備柔性、設(shè)備可用率方面的管理能力。

關(guān)鍵詞

5G全連接工廠

測(cè)試床項(xiàng)目承接主體

發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式

無(wú)錫普洛菲斯電子有限公司

王天明:18519830672

閻新華:18627988867

合作公司

中國(guó)移動(dòng)無(wú)錫分公司

華為技術(shù)有限公司

中科創(chuàng)達(dá)軟件股份有限公司

測(cè)試床項(xiàng)目目標(biāo)

智能運(yùn)營(yíng)是基于數(shù)字化的現(xiàn)代管理理念，利用端到端的管理系統(tǒng)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)與工廠運(yùn)營(yíng)管理深度融合，實(shí)現(xiàn)物流、倉(cāng)儲(chǔ)、制造、測(cè)試、維護(hù)、質(zhì)檢、安全管理等全過(guò)程的智能化運(yùn)營(yíng)。5G網(wǎng)絡(luò)以其大帶寬、低延時(shí)、廣連接的特性，與智能工廠越來(lái)越多的移動(dòng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、控制的場(chǎng)景非常契合，適合作為智能運(yùn)營(yíng)工廠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

施耐德電氣無(wú)錫工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品大多應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，制造上百個(gè)產(chǎn)品家族，近10000+型號(hào)的產(chǎn)品，產(chǎn)品最小批量為1pcs，平均每張定單金額僅2萬(wàn)人民幣，是典型的小批量多品種的離散型制造企業(yè)。少量多樣、大規(guī)模定制的離散制造企業(yè)，普遍面臨廠內(nèi)物流、人流復(fù)雜，難以精確管控；設(shè)備柔性、設(shè)備可用率要求高等行業(yè)痛點(diǎn)，施耐德電氣定義的智能運(yùn)營(yíng)管理體系下的數(shù)字化管理平臺(tái)可有效解決上述問(wèn)題。

本測(cè)試床主要基于施耐德電氣自主研發(fā)的EcoStruxure工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，構(gòu)建測(cè)試產(chǎn)線柔性配置、智能在線檢測(cè)、智能物流、安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)檢測(cè)與識(shí)別、智能維護(hù)管理5大場(chǎng)景，驗(yàn)證5G技術(shù)在運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域應(yīng)用的可行性、可靠性、必要性，形成可規(guī)模復(fù)制推廣的智能運(yùn)營(yíng)解決方案，切實(shí)解決運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域面臨的倉(cāng)儲(chǔ)管理、安全管理、生產(chǎn)作業(yè)管理、質(zhì)量管理、資產(chǎn)管理等方面的問(wèn)題。

測(cè)試床方案架構(gòu)

測(cè)試床應(yīng)用場(chǎng)景

本測(cè)試床應(yīng)用在電子設(shè)備制造生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),涉及以下五個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。

1)   5G + 柔性制造

2)   5G + AI 機(jī)器視覺(jué)全中心化推理    

3)   5G + 智能AGV

4)   5G + CCTV現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

5)   5G + AR眼鏡遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)維

測(cè)試床架構(gòu)

本測(cè)試床架構(gòu)如圖7所示，充分利用5G的大帶寬，低時(shí)延,高可靠性等優(yōu)點(diǎn),將各終端都連入到5G專(zhuān)網(wǎng)里面。有效避免了因使用Wi-Fi而導(dǎo)致設(shè)備不穩(wěn)定，甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)功能的情況。其與施耐德電氣現(xiàn)有的EcoStruxure架構(gòu)完全吻合,很好地進(jìn)行了數(shù)據(jù)的采集,清洗，存儲(chǔ)并最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合管控。為各應(yīng)用場(chǎng)景(產(chǎn)線柔性配置/智能在線檢測(cè)/智能物流/安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)檢測(cè)與識(shí)別/智能維護(hù)管理)提供了一體化服務(wù)，助力提升工廠效率，保障生產(chǎn)安全。

測(cè)試床架構(gòu)圖

本測(cè)試床符合AII 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)，可以驗(yàn)證AII 總體架構(gòu)中的功能架構(gòu)，包括網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)互連、數(shù)據(jù)互通；平臺(tái)體系架構(gòu)中的邊緣層、PaaS 層和應(yīng)用層功能；安全體系架構(gòu)中的設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全等。

測(cè)試床方案

1.工廠網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>

公司傳統(tǒng)OT網(wǎng)絡(luò)和基本的IT網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成熟。本測(cè)試床部署中國(guó)移動(dòng)5G專(zhuān)網(wǎng)方案，保證工廠范圍內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，5G網(wǎng)絡(luò)可助力解決IT/OT網(wǎng)絡(luò)融合的問(wèn)題。

工廠廠房?jī)?nèi)部署新型華為室分LAMPSITE，采用SA獨(dú)立組網(wǎng)模式。無(wú)線頻率為中國(guó)移動(dòng)5G授權(quán)頻段2.6GHz下的2515-2675MH。在工廠機(jī)房部署入駐式邊緣UPF，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本地分流和數(shù)據(jù)不出廠，產(chǎn)線設(shè)備通過(guò)5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)接入5G企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)。數(shù)據(jù)出口接入工廠IT/OT防火墻，進(jìn)行訪問(wèn)策略管控。

圖8為工廠定制化5G專(zhuān)網(wǎng)拓?fù)鋱D。

工廠定制化5G專(zhuān)網(wǎng)拓?fù)鋱D

平臺(tái)方案

施耐德電氣無(wú)錫工廠數(shù)字化管理平臺(tái)是基于EcoStruxure架構(gòu)打造，可接入測(cè)試床工廠運(yùn)營(yíng)設(shè)備，并集成已有運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，如MES、ERP、WMS等，打通信息孤島，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。

智能運(yùn)營(yíng)平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)ETL工作流管理、元數(shù)據(jù)管理、主數(shù)據(jù)管理等工具，將所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)以備分析使用。經(jīng)過(guò)機(jī)理建模、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化等分析操作后，最終為柔性制造、智能檢測(cè)、智能物流、安全管理、遠(yuǎn)程維護(hù)等應(yīng)用服務(wù)。

施耐德電氣無(wú)錫工廠智能運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)工廠“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)采集，利用邊緣計(jì)算、云計(jì)算提供算力，借助專(zhuān)家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法輔助運(yùn)營(yíng)決策，從而實(shí)現(xiàn)了工廠的智能運(yùn)營(yíng)管理。

應(yīng)用方案

應(yīng)用1：5G + 柔性制造

硬件的柔性化：積木式柔性生產(chǎn)單元將各生產(chǎn)工作站做成蜂窩狀模塊化生產(chǎn)單元(AGV移動(dòng)的通用物料架/可高度兼容測(cè)試平臺(tái)/寬適用性的協(xié)同機(jī)械臂)，然后通過(guò)5G專(zhuān)網(wǎng)接入，擺脫線纜的束縛；各生產(chǎn)單元之間可進(jìn)行快速連接、任意組合，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及功能需求。

軟件的柔性化：開(kāi)放自動(dòng)化系統(tǒng)是整個(gè)小批量、多品種制造的核心，結(jié)合5G專(zhuān)網(wǎng)的三大特點(diǎn)（eMBB、mMTC、uRLLC），可快速配置，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)單元硬件的耦合，并能針對(duì)生產(chǎn)制造所涉及的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行低延時(shí)傳輸、反饋。系統(tǒng)軟件負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控各單元模塊的組裝進(jìn)度，并保證所有的步驟按照設(shè)計(jì)要求和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)完成。

5G+ 柔性制造方案示意圖

應(yīng)用2：5G + AI 機(jī)器視覺(jué)全中心化推理

5G + AI 機(jī)器視覺(jué)全中心化推理方案是由產(chǎn)線邊緣設(shè)備進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的采集,通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)傳輸至云平臺(tái),通過(guò)AI模型推理出結(jié)果并反饋給邊緣設(shè)備.AI模型的集中管理及推理使得資源得到了利用最大化.多個(gè)AI視覺(jué)的場(chǎng)景部署也更快速便捷,費(fèi)用也更低.

5G+ AI 機(jī)器視覺(jué)全中心化推理方案

應(yīng)用3：5G + 智能AGV

   5G + 智能AGV解決了使用Wi-Fi所面臨的信號(hào)易受干擾導(dǎo)致AGV行駛緩慢或停止，或短時(shí)間掉線的痛點(diǎn)，配合廠內(nèi)物流管理系統(tǒng)RDS將工單分發(fā)指令發(fā)送到指定的AGV，實(shí)現(xiàn)物流配送的自動(dòng)化，極大的提高了流程效率。

 5G+ 智能AGV方案示意圖

應(yīng)用4：5G + CCTV現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

5G + CCTV通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)攝像頭的高清數(shù)據(jù)連入5G網(wǎng)絡(luò),利用其大帶寬，低時(shí)延的特點(diǎn),高清數(shù)據(jù)回傳至部署在MEC邊緣平臺(tái)的視頻智能分析系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并智能同步分析倉(cāng)庫(kù)樓層死角的人員生產(chǎn)活動(dòng)。如人員是否佩戴安全防護(hù)裝置，或有無(wú)人員暈倒等不安全行為，從而觸發(fā)異常報(bào)警，提高生產(chǎn)作業(yè)的安全性、可靠性。

5G+  CCTV現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)示意圖

應(yīng)用5： 5G + AR眼鏡遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)維

5G + AR眼鏡遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)維通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，疊加遠(yuǎn)端專(zhuān)家指導(dǎo)數(shù)據(jù)形成端云協(xié)同,在設(shè)備側(cè)獲得實(shí)時(shí)運(yùn)維操作指導(dǎo), 減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提升運(yùn)維服務(wù)的效率和質(zhì)量。

5G + AR眼鏡遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)維示意圖

方案重點(diǎn)技術(shù)

1.云化PLC

與華為共同探索測(cè)試工業(yè)環(huán)境下的5G穩(wěn)定信號(hào)(CPK>1.33)的最佳時(shí)延能

力。云化PLC的最優(yōu)組網(wǎng)及終端連接方案，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)PLC通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)，安全可靠的控制多臺(tái)設(shè)備(取決于PLC的通信能力及IO擴(kuò)展能力)。

2.視覺(jué)中心化推理
以往工廠的AI影像推理，主要部署在工位現(xiàn)場(chǎng)。公司有多少個(gè)影像檢測(cè)工

位，就需要部署多少個(gè)AI推理站點(diǎn)。現(xiàn)在將AI影像推理，集中部署到云端，現(xiàn)

場(chǎng)工位需要時(shí)，可以遠(yuǎn)程調(diào)用，可以大大減少AI推理點(diǎn)位，節(jié)約成本(取決于應(yīng)

用場(chǎng)景的節(jié)拍時(shí)間、相機(jī)圖片大小、相機(jī)數(shù)量)。

3.IoT Box MEC服務(wù)器集成
將傳統(tǒng)的IoT box集成到MEC服務(wù)器,使設(shè)備數(shù)據(jù)采集更加穩(wěn)定，高效。

4.DMIMO
DMIMO是華為的創(chuàng)新性技術(shù)，最大可以整合3個(gè)小區(qū)的資源(最大上行帶寬

1.44G），以滿(mǎn)足超大視覺(jué)圖形處理場(chǎng)景(節(jié)拍時(shí)間極短，圖片高清且數(shù)量多）所

需的大帶寬要求。

5.5G LAN
5G LAN是基于5G終端連接能力和5G基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（如大帶寬低時(shí)延性能，

遠(yuǎn)程訪問(wèn)，移動(dòng)性，安全性）的定制化業(yè)務(wù),其本質(zhì)是私有移動(dòng)局域網(wǎng)，可以實(shí)

現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)不出工廠，工業(yè)領(lǐng)域?qū)佣鼓埽瑵M(mǎn)足工業(yè)制造等5G to B的場(chǎng)景的相

關(guān)訴求。5G LAN的實(shí)施為企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)提供以下能力：

1）新增層二組網(wǎng)，使能5G進(jìn)入OT/工業(yè)垂直領(lǐng)域；

2）專(zhuān)網(wǎng)管理，讓5G網(wǎng)絡(luò)像有線專(zhuān)網(wǎng)一樣方便地自管理。

方案自主研發(fā)性及行業(yè)先進(jìn)性

1.自主研發(fā)性
本測(cè)試床平臺(tái)及應(yīng)用方案，由施耐德電氣自主研發(fā)完成，網(wǎng)絡(luò)部分由中國(guó)

移動(dòng)、中國(guó)華為與施耐德電氣合作研發(fā)完成。

2.行業(yè)先進(jìn)性

1)   產(chǎn)線設(shè)計(jì)：本5G + 柔性產(chǎn)線測(cè)試床通過(guò)積木式柔性生產(chǎn)單元及開(kāi)放式的系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)不同的產(chǎn)品家族的快速切換組合，預(yù)計(jì)投資相比傳統(tǒng) U 型線減少了47%，換線時(shí)間縮短了60%以上，使得產(chǎn)品成本得到了很大程度地降低。

2)   網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：對(duì)于需要低時(shí)延/大帶寬/高穩(wěn)定性的終端采用5G連接，其余那些沒(méi)有特殊要求的終端保留Wi-Fi連接的方式。通過(guò)5G技術(shù)與Wi-Fi技術(shù)互為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)搭配傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)融合。

3)   數(shù)據(jù)管控：通過(guò)將傳統(tǒng)的邊緣側(cè)的IoT Box集成到MEC服務(wù)器端。使得設(shè)備數(shù)據(jù)的采集更加的穩(wěn)定高效，為質(zhì)量提升奠定了良好的基礎(chǔ)。

方案安全風(fēng)險(xiǎn)控制

1.網(wǎng)絡(luò)安全

基于網(wǎng)絡(luò)解決方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施，為了增強(qiáng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全性，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)無(wú)錫移動(dòng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的傳輸數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)部署特點(diǎn)將其劃分成不同的安全域，并在這些不同的安全域部署不同級(jí)別的安全策略。項(xiàng)目部署雙機(jī)熱備的防火墻保護(hù)流量，并采用盒式交換機(jī)保障業(yè)務(wù)流量，部署IPS，抗D保護(hù)核心網(wǎng)；施耐德電氣無(wú)錫工廠的中心DC部署HiSec平臺(tái)，提供所有MEC安全設(shè)備統(tǒng)一管理，簡(jiǎn)化運(yùn)維；MEC安全設(shè)備上送安全事件和特定流量到HiSec平臺(tái)，進(jìn)行異常行為分析，建立主動(dòng)防御的安全體系，提升整個(gè)方案防御能力。此外，MEC上還部署了AntiDDoS和 IPS 以提供本地應(yīng)用和數(shù)據(jù)保護(hù)能力，雙機(jī)熱備提供會(huì)話(huà)級(jí)別實(shí)時(shí)備份，提升整個(gè)系統(tǒng)可靠性和帶寬利用率，最大程度保障生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的安全可靠。

2.數(shù)據(jù)傳輸安全

對(duì)于不同類(lèi)型的接入，項(xiàng)目制定了多種不同的策略，具體如下。

1）非3GPP終端的安全保障

?   WLAN加密WEP/WPA /WPA2

?   IPsec VPN加密&完保

?   應(yīng)用層加密&完保

其整體的策略控制示意圖如下：

非3GPP終端接入示意圖

2）5G終端的安全保障

?   開(kāi)啟空口PDCP加密&完保及用戶(hù)隱私保護(hù)SUCI

?   IPsec VPN加密&完保。

?   應(yīng)用層加密&完保

3）分段傳輸加密

無(wú)錫移動(dòng)配合施耐德電氣無(wú)錫工廠在無(wú)線空口、承載網(wǎng)提供管道加密，以保護(hù)用戶(hù)通信數(shù)據(jù)安全，分段傳輸加密見(jiàn)圖15；RAN和UPF在該解決方案的通信系統(tǒng)中定位為透?jìng)鞴艿溃唤馕鲇脩?hù)數(shù)據(jù)，不存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)，最大程度確保用戶(hù)數(shù)據(jù)安全、業(yè)務(wù)可靠。

分段傳輸加密示意圖

3.UPF/MEC 設(shè)備安全

項(xiàng)目中各硬件產(chǎn)品均按照方案要求進(jìn)行安全加固，主要的加固內(nèi)容包括操作系統(tǒng)加固、數(shù)據(jù)庫(kù)加固、應(yīng)用層加固、軟件包防病毒掃描等，如圖16所示。

加固安全策略示意圖

控制面/管理面設(shè)備部署在江蘇移動(dòng)的中心機(jī)房，網(wǎng)絡(luò)安全性高，是安全可信的網(wǎng)絡(luò)；用戶(hù)面的UPF、MPF和APP部署在施耐德電氣無(wú)錫工廠邊緣機(jī)房側(cè)，組網(wǎng)上充分考慮與接入設(shè)備和工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全隔離，不同業(yè)務(wù)保障獨(dú)立性和安全性，終端用戶(hù)訪問(wèn)園區(qū)業(yè)務(wù)（APP應(yīng)用）嚴(yán)格進(jìn)行安全控制，如圖17所示。

分層安全控制示意圖

此外，為提升UPF容災(zāi)可靠性，項(xiàng)目中的UEG支持與中心UPF聯(lián)動(dòng)，UEG故障時(shí)，通過(guò)中心UPF迂回保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性，也可以通過(guò)UEG負(fù)荷分擔(dān)部署，保障網(wǎng)元級(jí)的可靠性。不僅如此，項(xiàng)目還提供了冗余模式故障保護(hù).在冗余模式下當(dāng)其中某個(gè)UEG發(fā)生故障時(shí)，SMF基于N4接口探測(cè)實(shí)時(shí)感知故障，并從與其形成冗余組網(wǎng)的其他UEG中選擇一個(gè)正常的UEG來(lái)快速恢復(fù)用戶(hù)的業(yè)務(wù)，如圖18所示。

冗余模式故障保護(hù)示意圖

測(cè)試床實(shí)施部署

公司計(jì)劃在2022年測(cè)試5G + 柔性制造、5G + 智能AGV及5G + AR眼鏡遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)維三個(gè)場(chǎng)景；在2023年測(cè)試5G + AI 機(jī)器視覺(jué)全中心化推理及5G + CCTV現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。其中1條5G + 柔性制造生產(chǎn)線已開(kāi)始測(cè)試，另一條柔性線已開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)組裝調(diào)試，其余4條加強(qiáng)型柔性線按照項(xiàng)目規(guī)劃有序開(kāi)展。為了配合第一條柔性線的測(cè)試，工廠5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)同步基本建成。工廠車(chē)間已經(jīng)實(shí)現(xiàn)100% 5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，為其他測(cè)試床場(chǎng)景提供基礎(chǔ)保障。

   5G全連接工廠測(cè)試床規(guī)劃示意圖如下：

5G全連接工廠測(cè)試床規(guī)劃示意圖

測(cè)試床預(yù)期成果

測(cè)試床的預(yù)期可量化實(shí)施結(jié)果

通過(guò)引入5G通信技術(shù)及初期的智能化實(shí)踐，最終預(yù)估工廠產(chǎn)品上市時(shí)間將縮短25%，準(zhǔn)時(shí)交貨率可提升30%，設(shè)備維護(hù)效率可增長(zhǎng)20%，綜合生產(chǎn)效率將提升33%，安全事故的0發(fā)生率。

測(cè)試床的商業(yè)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益

5G+的AI 視覺(jué)全中心化推理算法:為制造環(huán)節(jié)增加了雙保險(xiǎn)，通過(guò)不斷迭代的算法，將大量的案例進(jìn)行學(xué)習(xí)、演化，并將訓(xùn)練的模型存儲(chǔ)于服務(wù)器端。使用時(shí)，得益于5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬，可同時(shí)連接多臺(tái)設(shè)備，將最先進(jìn)的算法擴(kuò)大到更為廣闊的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，提升了投資回報(bào)率。

5G賦能的智能AGV:實(shí)現(xiàn)智能AGV的實(shí)時(shí)定位、智能運(yùn)算，從而達(dá)到AGV的智能化運(yùn)轉(zhuǎn)、路徑實(shí)時(shí)優(yōu)化、效率實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的,可以將AGV的利用率達(dá)到最優(yōu)，減少項(xiàng)目的投資。原本按照路線、場(chǎng)地來(lái)計(jì)算的需求，通過(guò)算法、路徑的優(yōu)化，預(yù)計(jì)可以得到30%稼動(dòng)率的提升，為AVG大范圍應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。

5G AI Camera:能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能監(jiān)控及自動(dòng)報(bào)警的功能。通過(guò)CCTV的全時(shí)段、無(wú)死角監(jiān)控，將高風(fēng)險(xiǎn)操作區(qū)域的監(jiān)控變得更加可靠、高效及智能，在需要高可靠、低延時(shí)的操作環(huán)境下，通過(guò)AI分析自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，儲(chǔ)如此類(lèi)的應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)論是行業(yè)內(nèi)外均具有普遍的推廣意義。

5G + AR眼鏡遠(yuǎn)程運(yùn)維:在全球后疫情狀態(tài)下，遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程維護(hù)的需求日益增長(zhǎng)，5G AR的技術(shù)運(yùn)用，使得遠(yuǎn)程維護(hù)的效率得到了質(zhì)的飛躍。現(xiàn)場(chǎng)員工可通過(guò)5G AR眼鏡與線上專(zhuān)家進(jìn)行在線溝通，5G的大帶寬，可以支持實(shí)時(shí)畫(huà)面的在線抓取、標(biāo)識(shí)以及海量數(shù)據(jù)及時(shí)在線搜索、查看，讓現(xiàn)場(chǎng)的溝通、遠(yuǎn)程支持的效率不再受工程師、專(zhuān)家物理距離的影響，對(duì)于跨國(guó)企業(yè)或者集團(tuán)公司等，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)專(zhuān)家資源共享。此方案可推廣至各行各業(yè)，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)家在線指導(dǎo)、資源共用，從而大大減少企業(yè)在人力方面的投資，減少因人員不能到場(chǎng)造成的各類(lèi)問(wèn)題的延后處理，提升維護(hù)的綜合水平。

測(cè)試床的社會(huì)價(jià)值

此類(lèi)應(yīng)用可廣泛適用于各個(gè)行業(yè)的相似場(chǎng)景，尤其是多品種小批量的離散制造業(yè)。5G賦能的柔性制造 、5G+ AI中心算法視覺(jué)檢測(cè)、5G AI Camera 的實(shí)時(shí)智能監(jiān)控等應(yīng)用的推廣，使傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程中的枯燥的、機(jī)械性的、重復(fù)勞動(dòng)得到大幅度的替代，制造環(huán)節(jié)更具有技術(shù)性、安全性，這將吸引更多的年輕人才加入制造領(lǐng)域，培養(yǎng)出新一代的高水平復(fù)合型制造人才。

同時(shí)，此類(lèi)解決方案將算法模型集中部署于服務(wù)器端，由多個(gè)邊緣側(cè)調(diào)用，可將更多資金投入到高性能的軟、硬件上。在保證產(chǎn)品功能、質(zhì)量的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率，有效減少設(shè)備報(bào)廢數(shù)量，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害。

測(cè)試床成果驗(yàn)證

測(cè)試床成果驗(yàn)證計(jì)劃

如下為各測(cè)試床場(chǎng)景的驗(yàn)證計(jì)劃:

測(cè)試床成果驗(yàn)證方案

1.驗(yàn)證如下測(cè)試床試驗(yàn)驗(yàn)證點(diǎn)中的1、2、3、6、7、8、10、11、14、16、17項(xiàng)及生產(chǎn)功能云化部署方案的內(nèi)容。

5G全連接工廠測(cè)試床主要的試驗(yàn)驗(yàn)證點(diǎn)：

1)  5G全連接工廠架構(gòu)驗(yàn)證。

2)  工廠內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)部署方案驗(yàn)證。

3)  5G與廠內(nèi)多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通方案驗(yàn)證。

4)  工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和管理系統(tǒng)建設(shè)方案驗(yàn)證。

5)  機(jī)器、設(shè)備、產(chǎn)品的5G網(wǎng)絡(luò)化改造方案驗(yàn)證

6)  人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等生產(chǎn)要素全連接方案及連接率驗(yàn)證

7)  5G網(wǎng)絡(luò)連接的生產(chǎn)要素方案及連接率驗(yàn)證。

8)  通過(guò)5G技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集方案驗(yàn)證。

9)  數(shù)據(jù)湖建設(shè)及應(yīng)用方案驗(yàn)證。

10)5G全連接工廠IT/OT融合架構(gòu)驗(yàn)證。

11)邊緣計(jì)算系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用方案驗(yàn)證。

12)企業(yè)級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)及應(yīng)用方案驗(yàn)證。

13)生產(chǎn)功能云化部署方案驗(yàn)證。

14)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息模型應(yīng)用方案驗(yàn)證。

15)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析應(yīng)用方案驗(yàn)證。

16)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)施方案驗(yàn)證。

17)工廠內(nèi)安全方案驗(yàn)證。

18)其他擬驗(yàn)證的內(nèi)容。

2.5G通用性能驗(yàn)證參數(shù)

3.5G+AI 機(jī)器視覺(jué)全中心化推理的應(yīng)用驗(yàn)證

開(kāi)發(fā)及優(yōu)化圖片壓縮算法，以驗(yàn)證壓縮耗時(shí)以及對(duì)算法效果的影響

1)  通過(guò)不同分辨率及個(gè)數(shù)的相機(jī)分別驗(yàn)證不同幀率下對(duì)帶寬的要求

2)  通過(guò)不同分辨率及個(gè)數(shù)的相機(jī)分別驗(yàn)證不同壓縮率下成像質(zhì)量對(duì)算法的影響

3)  通過(guò)不同分辨率及個(gè)數(shù)的相機(jī)分別驗(yàn)證壓縮耗時(shí)、傳輸圖片耗時(shí)

最終我們將得出在不同的應(yīng)用場(chǎng)景(不同的相機(jī)分辨率,不同的相機(jī)個(gè)數(shù),不同的生產(chǎn)時(shí)間等等）,其對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求及對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);哪些視覺(jué)場(chǎng)景是現(xiàn)有5G無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

4.5G+云化PLC的應(yīng)用驗(yàn)證內(nèi)容

1) 對(duì)不同的5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證其對(duì)數(shù)據(jù)的承載能力及時(shí)延差異

2) 與華為共同制定5G時(shí)延穩(wěn)定性的判斷標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證在現(xiàn)有工業(yè)環(huán)境下，其高穩(wěn)定性時(shí)延(CPK>1.33)的最優(yōu)能力

3) 使用現(xiàn)有的施耐德工業(yè)PLC組網(wǎng)方式，驗(yàn)證5G網(wǎng)絡(luò)可以替代傳統(tǒng)有線網(wǎng)的能力

最終我們將得出云化PLC哪些功能可以通過(guò)5G通訊，哪些功能必須使用有線網(wǎng)絡(luò)；未來(lái)工業(yè)控制部件的發(fā)展方向

測(cè)試床成果交付

5G網(wǎng)絡(luò)硬件交付清單如下, 測(cè)試床成功標(biāo)準(zhǔn):最終各測(cè)試床需要能夠成功落地運(yùn)行且實(shí)驗(yàn)點(diǎn)達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)，取得若干國(guó)家專(zhuān)利.

工廠業(yè)務(wù)架構(gòu)方案

在數(shù)字化時(shí)代背景下，用戶(hù)需求日趨多樣化、定制化，企業(yè)訂單呈現(xiàn)出小型化、碎片化的發(fā)展趨勢(shì)，引進(jìn)與應(yīng)用智能化制造解決方案已經(jīng)成為企業(yè)滿(mǎn)足新時(shí)代發(fā)展需要的重要著力點(diǎn)。

公司在進(jìn)行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能化制造需求調(diào)研時(shí)，從企業(yè)組織、業(yè)務(wù)流程和信息技術(shù)現(xiàn)狀三個(gè)方面對(duì)企業(yè)的制造現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，形成需求調(diào)研報(bào)告和業(yè)務(wù)流程報(bào)告。

在需求調(diào)研的基礎(chǔ)上，形成了施耐德電氣無(wú)錫工廠的智能化制造業(yè)務(wù)需求，即有效提升智能化裝備的使用比例、進(jìn)一步打通不同系統(tǒng)的信息孤島問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的融會(huì)貫通和使用，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)模式的變革和管理模式的改進(jìn)。由此形成了以下智能運(yùn)營(yíng)管理體系:

施耐德電氣智能運(yùn)營(yíng)管理體系

在整體規(guī)劃方案實(shí)施的過(guò)程中，施耐德電氣無(wú)錫工廠依托集團(tuán)公司的EcoStruxure平臺(tái)三層架構(gòu)，來(lái)打造智能工廠。

第一層：互聯(lián)互通的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通，關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集

第二層：邊緣控制，實(shí)現(xiàn)安全、操作員優(yōu)先的本地控制

第三層：應(yīng)用，分析和服務(wù)實(shí)現(xiàn)云計(jì)算。

施耐德電氣EcoStruxure平臺(tái)

基于施耐德電氣智能運(yùn)營(yíng)管理體系及EcoStruxure平臺(tái)實(shí)現(xiàn)如下成效：

第一、基于集團(tuán)的EcoStruxure平臺(tái)，通過(guò)融合IT和OT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源使用和自動(dòng)化過(guò)程的全面優(yōu)化，從而讓目標(biāo)實(shí)現(xiàn)起來(lái)更加高效。

第二、打造端到端的供應(yīng)鏈及質(zhì)量預(yù)測(cè)管理方案。打通從客戶(hù)、分銷(xiāo)中心、工廠再到供應(yīng)商的價(jià)值鏈網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)供應(yīng)鏈端到端的價(jià)值傳遞，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)共享和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)。

    第三、實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程中數(shù)字化管理與控制，包括生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)作業(yè)、庫(kù)存、質(zhì)量等管理，以及設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)自動(dòng)實(shí)時(shí)采集、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析、決策支持和現(xiàn)場(chǎng)看板展示等功能。

第四、在工廠車(chē)間廣泛使用高精度組裝機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人、全自動(dòng)產(chǎn)品功能測(cè)試平臺(tái)、智能化物流等智能設(shè)備。車(chē)間智能設(shè)備應(yīng)用比例達(dá)到90%以上，產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。

高精度組裝機(jī)器人（左）和工業(yè)機(jī)器人（右）

全自動(dòng)產(chǎn)品功能測(cè)試平臺(tái)

智能物流設(shè)備（AGV）
第五、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所有制造設(shè)備均具備聯(lián)網(wǎng)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控及異常報(bào)警、生產(chǎn)運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、制造過(guò)程質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，所有數(shù)據(jù)均能夠上傳至服務(wù)器，實(shí)時(shí)監(jiān)控各工序運(yùn)行狀況。如1)設(shè)備管理SAP PM模塊可用于設(shè)備信息、設(shè)備備件、維修記錄、維修績(jī)效等設(shè)備管理；2)EcoStruxure設(shè)備顧問(wèn)系統(tǒng)通過(guò)邊緣控制設(shè)備，將設(shè)備參數(shù)采集到云端，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)的判斷和監(jiān)控，并提供反饋。

設(shè)備管理及顧問(wèn)系統(tǒng)

工廠內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)方案及數(shù)據(jù)說(shuō)明

施耐德電氣無(wú)錫工廠作為行業(yè)內(nèi)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的先行者，基于精益生產(chǎn)的基石，從頂層規(guī)劃到執(zhí)行層實(shí)踐，全面規(guī)劃工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并層層推進(jìn)。

1.自上而下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體規(guī)劃

工廠在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)中，依托集團(tuán)的EcoStruxure平臺(tái)和施耐德電氣績(jī)效體系（簡(jiǎn)稱(chēng)：SPS），構(gòu)建從基礎(chǔ)管理至工廠運(yùn)營(yíng)的各功能模塊架構(gòu)，形成了智能運(yùn)營(yíng)管理體系并有序進(jìn)行各項(xiàng)系統(tǒng)的建設(shè)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍涵蓋安全、能源管理、先進(jìn)資產(chǎn)管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、生產(chǎn)作業(yè)管理、先進(jìn)質(zhì)量管理、智能計(jì)劃調(diào)度、數(shù)字化工廠設(shè)計(jì)、智能供應(yīng)鏈管理等九大工廠職能模塊。各模塊之間既是業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)，又包含數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，從產(chǎn)線布局、智能設(shè)備分布到系統(tǒng)集成、智能物流、商業(yè)管理等來(lái)打造智能工廠。

2.工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成-垂直方向

工廠通過(guò)精益數(shù)字系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)：LDS）進(jìn)行工廠生產(chǎn)作業(yè)的全面的數(shù)據(jù)掌控：E-Performance可實(shí)時(shí)展示產(chǎn)能損失的問(wèn)題點(diǎn); E-Versatility實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線人員的最佳配置；Andon模塊可實(shí)時(shí)處理產(chǎn)線產(chǎn)生的問(wèn)題；LDS電子化訂單模塊(E-Working Order Management)的應(yīng)用，全面打通從客戶(hù)需求到發(fā)貨的整體需求，通過(guò)精益系統(tǒng)的導(dǎo)入，并與其他功能模塊數(shù)據(jù)的集成、交互，使得生產(chǎn)過(guò)程透明化；基于工廠數(shù)倉(cāng)（CDS）數(shù)據(jù)整合，通過(guò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，針對(duì)瓶頸工位進(jìn)行重點(diǎn)改善，線體變得更為高效。

工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成-垂直方向

3.工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成-水平方向

由于公司業(yè)務(wù)種類(lèi)繁多、小批量、多品種的特征，物料多、產(chǎn)線多、設(shè)備多的特點(diǎn)，在運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)可預(yù)測(cè)性的供應(yīng)鏈管理尤為重要。公司智能運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，將供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)收集、清洗和整合，對(duì)不同業(yè)務(wù)模型進(jìn)行分析，尋求最優(yōu)方式，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商端至客戶(hù)端的信息聯(lián)通。

供應(yīng)商端：通過(guò)施耐德供應(yīng)商平臺(tái)(簡(jiǎn)稱(chēng):SSP平臺(tái))實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商的認(rèn)證、評(píng)價(jià)；供應(yīng)商競(jìng)價(jià)；供應(yīng)商交付溝通三大模塊管理。

工廠端：通過(guò)SAP+MES+LDS的集成實(shí)現(xiàn)從原材料入廠至產(chǎn)品生產(chǎn)入庫(kù)的過(guò)程管控。

物流中心：通過(guò)施耐德自研MySE 平臺(tái)+SAP的組合，實(shí)現(xiàn)下單環(huán)節(jié)的客戶(hù)與工廠無(wú)縫對(duì)接，及物流進(jìn)度的全過(guò)程追蹤。

客戶(hù)端：通過(guò)客戶(hù)滿(mǎn)意度系統(tǒng)（Medellia）進(jìn)行各類(lèi)產(chǎn)品的客戶(hù)評(píng)價(jià)管理、獲取客戶(hù)心聲，有效為工廠持續(xù)改善提供明確的方向。

工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成-水平方向

4.數(shù)據(jù)收集與使用

在數(shù)據(jù)采集及運(yùn)用上，工廠針對(duì)不同的需求，定義不同的數(shù)據(jù)采集策略，并且針對(duì)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)定義了展示及分析的方法：

1）時(shí)序型制程類(lèi)數(shù)據(jù)：使用InfluxDB進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)工廠數(shù)倉(cāng)（CDS）進(jìn)行匯總分享，調(diào)取集團(tuán)統(tǒng)一的EMB平臺(tái)的算法模型，進(jìn)行深度分析、過(guò)程監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)。

2）關(guān)系型數(shù)據(jù)：使用傳統(tǒng)類(lèi)型的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)多種數(shù)據(jù)清洗軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由系統(tǒng)內(nèi)置計(jì)算模型進(jìn)行處理。例如電子元器件質(zhì)量偵測(cè)平臺(tái)采集從供應(yīng)商到工廠及客戶(hù)端的制程不良數(shù)據(jù)，通過(guò)預(yù)測(cè)模型快速感知單個(gè)質(zhì)量問(wèn)題的影響級(jí)別，快速響應(yīng)處理，提高客戶(hù)滿(mǎn)意度。工廠持續(xù)推廣全供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘，對(duì)影響供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的各個(gè)重要因素進(jìn)行監(jiān)控、分析、判斷、決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物料的市場(chǎng)波動(dòng)預(yù)測(cè)，提前調(diào)整采購(gòu)策略。