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2021-05-28

《“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”十個典型應用場景和五個重點行業(yè)實踐》(第一批)發(fā)布

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一、典型場景

(一)協(xié)同研發(fā)設計

場景描述:協(xié)同研發(fā)設計主要包括遠程研發(fā)實驗和異地協(xié)同設計兩個環(huán)節(jié)。遠程研發(fā)實驗是指利用 5G 及增強現(xiàn)實 / 虛擬現(xiàn)實(AR/VR)技術建設或升級企業(yè)研發(fā)實驗系統(tǒng),實時采集現(xiàn)場實驗畫面和實驗數(shù)據(jù),通過 5G 網(wǎng)絡同步傳送到分布在不同地域的科研人員;科研人員跨地域在線協(xié)同操作完成實驗流程,聯(lián)合攻關解決問題,加快研發(fā)進程。異地協(xié)同設計是指基于 5G、數(shù)字孿生、AR/VR 等技術建設協(xié)同設計系統(tǒng), 實時生成工業(yè)部件、設備、系統(tǒng)、環(huán)境等數(shù)字模型,通過 5G 網(wǎng)絡同步傳輸設計數(shù)據(jù), 實現(xiàn)異地設計人員利用洞穴狀自動虛擬環(huán)境(CAVE)仿真系統(tǒng)、頭戴式 5G AR/VR、5G 便攜式設備(Pad)等終端接入沉浸式虛擬環(huán)境,實現(xiàn)對 2D/3D 設計圖紙的協(xié)同修改與完善,提高設計效率。

基礎條件:企業(yè)具有較為豐富的數(shù)字化研發(fā)與設計經(jīng)驗、較完善的數(shù)字化管理流程, 具備跨地域 5G 網(wǎng)絡接入能力,以及 AR/VR 等基礎設施的建設條件。


(二)遠程設備操控

場景描述:綜合利用 5G、自動控制、邊緣計算等技術,建設或升級設備操控系統(tǒng), 通過在工業(yè)設備、攝像頭、傳感器等數(shù)據(jù)采集終端上內(nèi)置 5G 模組或部署 5G 網(wǎng)關等設備,實現(xiàn)工業(yè)設備與各類數(shù)據(jù)采集終端的網(wǎng)絡化,設備操控員可以通過 5G 網(wǎng)絡遠程實時獲得生產(chǎn)現(xiàn)場全景高清視頻畫面及各類終端數(shù)據(jù),并通過設備操控系統(tǒng)實現(xiàn)對現(xiàn)場工業(yè)設備的實時精準操控,有效保證控制指令快速、準確、可靠執(zhí)行。

基礎條件:企業(yè)工業(yè)設備已完成自動化改造,具備開放的工業(yè)通信協(xié)議接口,具備穩(wěn)定可靠的 5G 網(wǎng)絡環(huán)境。


(三)設備協(xié)同作業(yè)

場景描述:綜合利用 5G 授時定位、人工智能、軟件定義網(wǎng)絡、網(wǎng)絡虛擬化等技術, 建設或升級設備協(xié)同作業(yè)系統(tǒng),在生產(chǎn)現(xiàn)場的工業(yè)設備,以及攝像頭、傳感器等數(shù)據(jù)采集終端上內(nèi)置 5G 模組或部署 5G 網(wǎng)關,通過 5G 網(wǎng)絡實時采集生產(chǎn)現(xiàn)場的設備運行軌跡、工序完成情況等相關數(shù)據(jù),并綜合運用統(tǒng)計、規(guī)劃、模擬仿真等方法,將生產(chǎn)現(xiàn)場的多臺設備按需靈活組成一個協(xié)同工作體系,對設備間協(xié)同工作方式進行優(yōu)化, 根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、可編程邏輯控制器(PLC)等工業(yè)系統(tǒng)和設  備下發(fā)調(diào)度策略等相關指令,實現(xiàn)多個設備的分工合作,減少同時在線生產(chǎn)設備數(shù)量, 提高設備利用效率,降低生產(chǎn)能耗。

基礎條件:企業(yè)工業(yè)設備支持遠程操控,設備間協(xié)同作業(yè)流程和調(diào)度邏輯清晰, 生產(chǎn)現(xiàn)場可實現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡覆蓋。


(四)柔性生產(chǎn)制造

場景描述:數(shù)控機床和其他自動化工藝設備、物料自動儲運設備通過內(nèi)置 5G 模組或部署 5G 網(wǎng)關等設備接入 5G 網(wǎng)絡,實現(xiàn)設備連接無線化,大幅減少網(wǎng)線布放成本、縮短生產(chǎn)線調(diào)整時間。通過 5G 網(wǎng)絡與多接入邊緣計算(MEC)系統(tǒng)結(jié)合,部署柔性生產(chǎn)制造應用,滿足工廠在柔性生產(chǎn)制造過程中對實時控制、數(shù)據(jù)集成與互操作、安全與隱私保護等方面的關鍵需求,支持生產(chǎn)線根據(jù)生產(chǎn)要求進行快速重構(gòu),實現(xiàn)同一條生產(chǎn)線根據(jù)市場對不同產(chǎn)品的需求進行快速配置優(yōu)化。同時,柔性生產(chǎn)相關應用可與企業(yè)資源計劃(ERP)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、倉儲物流管理系統(tǒng)(WMS)等系統(tǒng)相結(jié)合,將用戶需求、產(chǎn)品信息、設備信息、生產(chǎn)計劃等信息進行實時分析、處理, 動態(tài)制定最優(yōu)生產(chǎn)方案。

基礎條件:企業(yè)生產(chǎn)設備高度自動化、智能化,生產(chǎn)線可根據(jù)要求進行設備自主組合和參數(shù)自動配置,現(xiàn)場實現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡覆蓋,設備具有 5G 網(wǎng)絡接入能力。


(五)現(xiàn)場輔助裝配

場景描述:通過內(nèi)置 5G 模組或部署 5G 網(wǎng)關等設備,實現(xiàn) AR/VR 眼鏡、智能手機、PAD 等智能終端的 5G 網(wǎng)絡接入,采集現(xiàn)場圖像、視頻、聲音等數(shù)據(jù),通過 5G 網(wǎng)絡實時傳輸至現(xiàn)場輔助裝配系統(tǒng),系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析處理,生成生產(chǎn)輔助信息,通過5G 網(wǎng)絡下發(fā)至現(xiàn)場終端,實現(xiàn)操作步驟的增強圖像疊加、裝配環(huán)節(jié)的可視化呈現(xiàn),幫助現(xiàn)場人員進行復雜設備或精細化設備的裝配。另外,專家的指導信息、設備操作說明書、圖紙、文件等也可以通過 5G 網(wǎng)絡實時同步到現(xiàn)場終端,現(xiàn)場裝配人員簡單培訓后即可上崗,有效提升現(xiàn)場操作人員的裝配水平,實現(xiàn)裝配過程智能化,提升裝配效率。

基礎條件:企業(yè)具有 AR/VR 應用基礎,具備設備數(shù)采、設備系統(tǒng)運維管理經(jīng)驗, 現(xiàn)場可實現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡覆蓋,智能終端具備 5G 網(wǎng)絡接入能力。


(六)機器視覺質(zhì)檢

場景描述:在生產(chǎn)現(xiàn)場部署工業(yè)相機或激光器掃描儀等質(zhì)檢終端,通過內(nèi)嵌 5G 模組或部署 5G 網(wǎng)關等設備,實現(xiàn)工業(yè)相機或激光掃描儀的 5G 網(wǎng)絡接入,實時拍攝產(chǎn)品質(zhì)量的高清圖像,通過 5G 網(wǎng)絡傳輸至部署在 MEC 上的專家系統(tǒng),專家系統(tǒng)基于人工智能算法模型進行實時分析,對比系統(tǒng)中的規(guī)則或模型要求,判斷物料或產(chǎn)品是否合格,實現(xiàn)缺陷實時檢測與自動報警,并有效記錄瑕疵信息,為質(zhì)量溯源提供數(shù)據(jù)基礎。同時,專家系統(tǒng)可進一步將數(shù)據(jù)聚合,上傳到企業(yè)質(zhì)量檢測系統(tǒng),根據(jù)周期數(shù)據(jù)流完成模型迭代,通過網(wǎng)絡實現(xiàn)模型的多生產(chǎn)線共享。

基礎條件:企業(yè)對產(chǎn)品 / 物料缺陷種類有明確定義,具有一定數(shù)量的缺陷樣本用于機器算法模型訓練,現(xiàn)場環(huán)境開闊,具備穩(wěn)定的光源條件及視覺質(zhì)檢設備安裝條件, 現(xiàn)場可實現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡覆蓋,質(zhì)檢終端具備 5G 網(wǎng)絡接入能力。


(七)設備故障診斷

場景描述:在現(xiàn)場設備上加裝功率傳感器、振動傳感器和高清攝像頭等,并通過內(nèi)置 5G 模組或部署 5G 網(wǎng)關等設備接入 5G 網(wǎng)絡,實時采集設備數(shù)據(jù),傳輸?shù)皆O備故障診斷系統(tǒng)。設備故障診斷系統(tǒng)負責對采集到的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)和現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)進行全周期監(jiān)測,建立設備故障知識圖譜,對發(fā)生故障的設備進行診斷和定位, 通過數(shù)據(jù)挖掘技術,對設備運行趨勢進行動態(tài)智能分析預測,并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)報警信息、診斷信息、預測信息、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等信息的智能推送。

基礎條件:企業(yè)設備具備數(shù)字化、網(wǎng)絡化基礎,具備豐富的設備故障診斷知識和數(shù)據(jù)樣本,現(xiàn)場可實現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡覆蓋,設備具備 5G 網(wǎng)絡接入能力。


(八)廠區(qū)智能物流

場景描述:廠區(qū)智能物流場景主要包括線邊物流和智能倉儲。線邊物流是指從生產(chǎn)線的上游工位到下游工位、從工位到緩沖倉、從集中倉庫到線邊倉,實現(xiàn)物料定時定點定量配送。智能倉儲是指通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算和機電一體化等技術共同實現(xiàn)智慧物流,降低倉儲成本、提升運營效率、提升倉儲管理能力。通過內(nèi)置 5G 模組或部署5G 網(wǎng)關等設備可以實現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)自動導航車輛(AGV)、自動移動機器人(AMR)、叉車、機械臂和無人倉視覺系統(tǒng)的 5G 網(wǎng)絡接入,部署智能物流調(diào)度系統(tǒng),結(jié)合 5G MEC+ 超寬帶(UWB)室內(nèi)高精定位技術,可以實現(xiàn)物流終端控制、商品入庫存儲、搬運、分揀等作業(yè)全流程自動化、智能化。

基礎條件:企業(yè) AGV、AMR、叉車等物流類設備已完成自動化改造,具備 5G 網(wǎng)絡接入能力;物流調(diào)度系統(tǒng)具備豐富的接口,可實現(xiàn)各種自動化設備的對接。全廠區(qū)實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的 5G 網(wǎng)絡覆蓋。


(九)無人智能巡檢

場景描述:通過內(nèi)置 5G 模組或部署 5G 網(wǎng)關等設備,實現(xiàn)巡檢機器人或無人機等移動化、智能化安防設備的 5G 網(wǎng)絡接入,替代巡檢人員進行巡邏值守,采集現(xiàn)場視頻、語音、圖片等各項數(shù)據(jù),自動完成檢測、巡航以及記錄數(shù)據(jù)、遠程告警確認等工作;相關數(shù)據(jù)通過 5G 網(wǎng)絡實時回傳至智能巡檢系統(tǒng),智能巡檢系統(tǒng)利用圖像識別、深度學習等智能技術和算法處理,綜合判斷得出巡檢結(jié)果,有效提升安全等級、巡檢效率及安防效果。

基礎條件:企業(yè)巡檢設備(機器人、無人機等)已完成自動化改造,具備 5G 網(wǎng)絡接入能力;巡檢環(huán)境無明顯遮擋,實現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡覆蓋,網(wǎng)絡傳輸環(huán)境良好。


(十)生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測

場景描述:在工業(yè)園區(qū)、廠區(qū)、車間等現(xiàn)場,通過內(nèi)置 5G 模組或部署 5G 網(wǎng)關等設備,各類傳感器、攝像頭和數(shù)據(jù)監(jiān)測終端設備接入 5G 網(wǎng)絡,采集環(huán)境、人員動作、設備運行等監(jiān)測數(shù)據(jù),回傳至生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng),對生產(chǎn)活動進行高精度識別、自定義報警和區(qū)域監(jiān)控,實時提醒異常狀態(tài),實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的全方位智能化監(jiān)測和管理, 為安全生產(chǎn)管理提供保障。

基礎條件:企業(yè)具備精益管理基礎,監(jiān)測方法、監(jiān)測指標明確,現(xiàn)場可實現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡覆蓋,各類監(jiān)測終端具備 5G 網(wǎng)絡接入能力,具備整合各類垂直監(jiān)測系統(tǒng)應用的能力。


二、重點行業(yè)

(一)電子設備制造業(yè)

電子設備制造業(yè)自動化水平高,數(shù)字化、網(wǎng)絡化基礎好,產(chǎn)品迭代速度快,存在降低勞動力成本、減少物料庫存、嚴控產(chǎn)品質(zhì)量、快速響應客戶差異化要求等迫切需求, 發(fā)展智能化制造、個性化定制、精益化管理等模式潛力大。

華為、海爾、格力、中興等利用 5G 技術積極實踐柔性生產(chǎn)制造、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質(zhì)檢、廠區(qū)智能物流等典型應用場景,顯著提高了生產(chǎn)制造效率、降低了生產(chǎn)成本、提升了系統(tǒng)柔性,為電子設備制造行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進行了有益探索。 

案例 1:華為與中國移動合作,在廣東省松山湖工廠利用 5G 技術實現(xiàn)了柔性生產(chǎn)制造場景的應用。華為松山湖工廠原有手機生產(chǎn)車間需要布線 9 萬米,每條生產(chǎn)線平均擁有 186 臺設備,生產(chǎn)線每半年隨新手機機型的更新需要進行升級和調(diào)整,物料變更、工序增減等要求車間所有網(wǎng)線的重新布放,每次調(diào)整需要停工 2 周,以每 28 秒一部手機計算,一天停工影響產(chǎn)值達 1000 多萬。通過 5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應用,華為松山湖工廠把生產(chǎn)線現(xiàn)有的 108 臺貼片機、回流爐、點膠機通過 5G 網(wǎng)絡實現(xiàn)無線化連接, 完成“剪辮子”改造,每次生產(chǎn)線調(diào)整時間從 2 周縮短為 2 天。同時,在手機組裝過程中的點隔熱膠、打螺釘、手機貼膜、打包封箱等工位部署視覺檢測相機,通過 5G 網(wǎng)絡連接,把圖片或視頻發(fā)送到部署在 MEC 上的(人工智能)AI 模塊中進行訓練,一方面多線共享樣本后縮短了模型訓練周期,另一方面實現(xiàn)了從“多步一檢”到“一步一檢” 模式改變,及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題。

案例 2:海爾與中國移動合作,在山東省青島市利用 5G 技術實現(xiàn)了精密工業(yè)裝備的現(xiàn)場輔助裝配場景的應用。青島海爾家電工廠結(jié)合海爾卡奧斯工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,打造基于 5G+MEC 的互聯(lián)工廠,開展了基于 AR 眼鏡的 5G 遠程輔助裝配,工人通過佩戴 AR 眼鏡采集關鍵工業(yè)裝備的現(xiàn)場視頻,同時從后臺系統(tǒng)調(diào)取產(chǎn)品安裝指導推送到 AR 眼鏡上,實現(xiàn)了一邊查閱操作指導一邊裝配的目的。當工人發(fā)現(xiàn)無法自行解決問題時,還可以通過 5G 網(wǎng)絡聯(lián)系遠程專家,實現(xiàn)實時遠程指導。另外,通過將算力部署在MEC 側(cè), 降低了 AR 眼鏡算力要求與眼鏡重量,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地計算,保障視頻數(shù)據(jù)不出園區(qū), 一方面解決了以往 Wi-Fi 連接產(chǎn)生的信號不穩(wěn)定、暈眩感和 AR 眼鏡偏重的困擾,另一方面也節(jié)省了維修時間和成本。 

案例 3:格力與中國聯(lián)通合作,在廣東省利用 5G 技術部署了機器視覺質(zhì)檢場景的應用。在格力電器的總裝車間,聯(lián)通以一套獨立 MEC 為格力打造了工業(yè)虛擬專網(wǎng),實現(xiàn)生產(chǎn)控制網(wǎng)與生產(chǎn)管理網(wǎng)融合,在模擬場景中基于樣本訓練建立數(shù)據(jù)模型,在需要自動檢測的工位上安裝 5G 高清攝像頭,與自動化生產(chǎn)線同頻聯(lián)調(diào),在實際生產(chǎn)中利用5G 網(wǎng)絡將待檢內(nèi)容自動拍照,照片視頻流上傳至部署在 MEC 平臺的機器視覺質(zhì)檢應用, 運用圖形處理單元(GPU)大算力資源與數(shù)據(jù)模型做實時比對分析檢查,實現(xiàn)設備自動識別,檢測結(jié)果以毫秒級時延返回現(xiàn)場端,自動化生產(chǎn)線與質(zhì)檢系統(tǒng)關聯(lián)做出不良品分離操作。5G 虛擬專網(wǎng)、MEC 平臺與檢測系統(tǒng)深度融合,為機器視覺質(zhì)檢應用的數(shù)據(jù)傳輸和信息處理提供了強大保障。目前格力已在其總部總裝生產(chǎn)線的空調(diào)外觀包裝、壓縮機線序、空調(diào)自動電氣安全測試等環(huán)節(jié)中部署了 5G 機器視覺質(zhì)檢應用,單車間機器視覺每年可為企業(yè)節(jié)約人工成本 160 萬元。 

案例 4:中興與中國電信合作,在江蘇省利用 5G 技術實現(xiàn)了廠區(qū)智能物流場景的應用。中興在南京濱江 5G 智能制造基地,建設 5G 網(wǎng)絡,自研集成 5G 模組的 AGV 載重平臺,在下沉至園區(qū)的 MEC 端部署 AGV 調(diào)度管理系統(tǒng),與企業(yè)既有的數(shù)字化生產(chǎn)和物流管理系統(tǒng)業(yè)務融合,實現(xiàn)近 40 臺 AGV 的自動化調(diào)度,以及多車聯(lián)動、調(diào)度指令、實時位置、任務完成等信息的穩(wěn)定可靠下達。同時,利用 5G 網(wǎng)絡的大上行改造,在部分 AGV 上使用了基于 MEC 視頻云化的 AI 障礙物分析技術,實現(xiàn)智慧避障,在控制 AGV 硬件成本的前提下彈性擴展了 AGV 的功能。通過 5G 廠區(qū)智能物流應用,中興南京濱江工廠一方面解決了既有 Wi-Fi 連接信號不穩(wěn)定問題,使得熱點切換區(qū)域掉線率降低80% 以上,另一方面實現(xiàn)了制造基地物料周轉(zhuǎn)的完全無人化,廠區(qū)內(nèi)貨物周轉(zhuǎn)效率提升

15%。


(二)裝備制造業(yè)

裝備制造業(yè)涉及航空制造、船舶制造、汽車制造與工程機械制造等重要領域。其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)高度復雜、產(chǎn)品體型偏大,具有技術要求高、生產(chǎn)安全標準嚴格、資本投入大、勞動力密集等行業(yè)特點,對成品件、結(jié)構(gòu)件、化工材料、工藝輔料和標準件等百萬量級生產(chǎn)資源的協(xié)同設計和泛在感知需求較高。同時,面臨“用工荒、高成本”的困境,  需要更加精密的裝配加工能力以及質(zhì)量檢測手段支撐企業(yè)長期發(fā)展,發(fā)展數(shù)字化研發(fā)、網(wǎng)絡化協(xié)同、智能化制造、精益化管理等模式潛力大。

中國商飛、上海外高橋造船有限公司、三一重工、福田汽車等應用 5G 技術積極探索協(xié)同研發(fā)設計、設備協(xié)同作業(yè)、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質(zhì)檢、廠區(qū)智能物流等典型應用,取得明顯成效,為裝備制造行業(yè)的高速發(fā)展注入新動力。 

案例 1:中國商飛與中國聯(lián)通合作,在上海浦東新區(qū)開展了“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能大飛機智能制造”項目建設,搭建了 5 座宏基站和 150 余套室分小站,實現(xiàn)了協(xié)同研發(fā)設計現(xiàn)場輔助裝配場景的應用。在協(xié)同研發(fā)設計方面,商飛基于 5G 網(wǎng)絡服務,通過 AR/VR 數(shù)據(jù)實時上傳,支持產(chǎn)品研發(fā)實驗階段的跨地區(qū)實時在線協(xié)同與遠程診斷, 有效提升了研發(fā)設計環(huán)節(jié)的協(xié)同問題定位和快速研發(fā)迭代能力,壓縮研發(fā)實驗成本達到 30%。通過 AR/VR 提供的可視化、云化數(shù)據(jù)共享能力,整合研發(fā)資源,借助設計軟件實現(xiàn)多地遠程協(xié)同設計和改裝,有效解決研發(fā)過程中問題處理節(jié)奏慢、跨地域聯(lián)合研發(fā)信息共享不及時的問題,充分提高了企業(yè)的研發(fā)效率、破除了信息壁壘,縮短了 20% 的設計周期。在現(xiàn)場輔助裝配方面,商飛在裝配車間中存在大量飛機線纜連接器裝配工作的工位,通過引入 5G+AR 輔助裝配系統(tǒng),工人利用 AR 虛擬信息實現(xiàn)虛實疊加,根據(jù)顯示的指導畫面完成裝配操作。通過 5G 高速率和低時延特性,讓工人準確、快速地對線纜連接器進行查找和裝配,并保障數(shù)據(jù)的有效性,解決了傳統(tǒng)人工作業(yè)效率低、容易出錯等問題,顯著提高了裝配效率達 30%,每工位所需裝配人員由 2 人減少為 1 人。

案例 2:上海市外高橋造船有限公司與中國聯(lián)通合作,在上海市開展“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在船舶行業(yè)的落地應用,搭建 5G 專網(wǎng),融合 MEC 技術,實現(xiàn)了基于 5G 的機器視覺檢測場景的應用。使用工業(yè)相機 + 靶點的測量模式進行大型鋼結(jié)構(gòu)精度測量,通過 5G 專網(wǎng)及邊緣云,實時回傳、解算現(xiàn)場拍攝圖片,生成點位文件。基于 5G 的視覺精度測量替換了傳統(tǒng)的全站儀離線測量方式,將測量時間從原來的 3-4 小時,縮短至30 分鐘內(nèi),測量效率提升了 400%。

案例 3:三一重工與中國電信、華為合作,在北京市三一南口產(chǎn)業(yè)園開展了 5G 工業(yè)互聯(lián)專網(wǎng)項目建設,5G 技術與機械制造生產(chǎn)工藝流程深度結(jié)合,實現(xiàn)了設備協(xié)同作業(yè)場景的應用。通過 5G 技術搭建車間自組網(wǎng),基于大帶寬低時延的 5G 網(wǎng)絡傳輸了 AGV 的 3D 圖像和狀態(tài)信息,利用 5G MEC 平臺和 GPU 算力集成能力,降低了 AGV 單機功能復雜度和成本,采用視覺導航替代傳統(tǒng)激光導航,有效實現(xiàn)多臺 AGV 協(xié)同控制,提高了 AGV 的智能化能力和標準化水平,提升生產(chǎn)調(diào)度效率,節(jié)約成本 80% 以上。

案例 4:福田汽車與中國聯(lián)通合作,在山東省濰坊諸城打造超級卡車工廠基地, 利用 5G 網(wǎng)絡,實現(xiàn)了廠區(qū)智能物流場景的應用。在入廠車輛調(diào)度環(huán)節(jié),開發(fā)集虛擬電子圍欄、車輛自動識別、車輛探測等多種技術于一體的入廠協(xié)同系統(tǒng),利用 5G 技術將廠區(qū)車輛泊位狀態(tài)等信息實時傳遞到各種智能顯示終端及信息系統(tǒng),在物流收貨時保管員掃描司機應用程序(APP)上的電子發(fā)運單二維碼,通過 5G 網(wǎng)絡實現(xiàn)無紙化收貨。


(三)鋼鐵行業(yè)

鋼鐵行業(yè)主要包括鐵前、煉鋼、鑄鋼、軋鋼、倉儲物流等環(huán)節(jié)。鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)流程長、生產(chǎn)工藝復雜,當前主要面臨設備維護效率低、生產(chǎn)過程不透明、下游需求碎片化、綠色生產(chǎn)壓力大等痛點,發(fā)展智能化制造、精益化管理等模式潛力大。

華菱湘鋼、鞍鋼、寶鋼、馬鋼等應用5G 技術積極探索遠程設備操控、機器視覺質(zhì)檢、設備故障診斷、生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景,覆蓋鋼鐵生產(chǎn)全流程,取得了提質(zhì)降本增效、綠色發(fā)展的顯著效果,推動了產(chǎn)業(yè)升級及行業(yè)轉(zhuǎn)型。

案例 1:華菱湘鋼與中國移動合作,在湖南省依托 5G 技術實現(xiàn)天車、加渣機械臂的遠程設備操控場景的應用。天車的操控通常需要兩人協(xié)同操作,作業(yè)效率低,工作環(huán)境差。通過天車遠程操控,利用 5G 超大上行與下載速率,為操作員提供第一視角的高清視頻,操作人員可在遠程操控室實時操控天車卸車、吊運裝槽、配合檢修等作業(yè), 保障遠程操控的精準度和實時性,兩人協(xié)同變?yōu)橐蝗瞬倏匾慌_或多臺天車。另外,加渣機械臂和控制系統(tǒng)可以通過 5G 網(wǎng)絡互通,利用 5G 手機遠程一鍵啟動,自動運行, 降低工人在高溫鍋爐旁作業(yè)風險,提升作業(yè)安全性。疫情期間通過 5G+AR 遠程輔助的應用,助力完成 90% 生產(chǎn)線裝配,車間生產(chǎn)總效率提升 20%。

案例 2:鞍鋼與中國移動合作,在遼寧省開展了“基于 5G 的機器視覺帶鋼表面檢測平臺研發(fā)與應用”項目建設,實現(xiàn)了機器視覺質(zhì)檢生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測場景的應用。在機器視覺質(zhì)檢方面,通過部署工業(yè)相機拍攝高清圖片、采集質(zhì)檢數(shù)據(jù),利用 5G 網(wǎng)絡將采集到的冷軋現(xiàn)場 4K/8K 等高清圖像數(shù)據(jù)回傳至操作室平臺,通過平臺的視覺 AI 分析能力對圖像進行處理分析,完成帶鋼表面缺陷的實時檢測;同時,帶鋼軋制速度極高, 通過帶鋼表面的反光斑馬條紋反饋帶鋼的平整度,用于帶鋼生產(chǎn)質(zhì)量的實時檢測,為張力輥等調(diào)節(jié)提供依據(jù)。方案部署完成后,帶鋼常規(guī)缺陷檢出率達 95% 以上,在線綜合缺陷分類率超過 90%,提高成材率的同時減少了帶鋼缺陷造成的斷帶和傷輥換輥停機時間。在生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測方面,煉鐵廠皮帶通廊粉塵大、光線昏暗、過道狹窄,人員作業(yè)危險性高,存在嚴重安全隱患。通過在皮帶通廊部署 4K 高清攝像監(jiān)控系統(tǒng),覆蓋皮帶通廊出入口與皮帶作業(yè)重點區(qū)域,利用5G 網(wǎng)絡實時回傳人員目標及動作、環(huán)境、原料、皮帶檢測等信息至云平臺,實現(xiàn)人員作業(yè)安全檢測、作業(yè)調(diào)度信息化、施工作業(yè)的安全管理、環(huán)境中可能出現(xiàn)的跑氣、冒水、漏液等情況檢測,保障現(xiàn)場工作人員的安全。通過現(xiàn)場采集的圖片分析,檢測準確率達 99.99% 以上。同時對攝像頭進行單獨分析,判斷攝像頭是否存在大量粉塵覆蓋,及時進行鏡頭清理,每年可節(jié)省皮帶維修費約 100 萬元。

案例 3:寶鋼與中國聯(lián)通合作,在廣東省湛江市開展“流程行業(yè) 5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高質(zhì)量網(wǎng)絡和公共服務平臺”項目建設,利用 5G 技術實現(xiàn)了連鑄輥、風機等設備故障診斷場景的應用。采集連鑄輥編碼、位置、所處區(qū)段受到的熱沖擊溫度、所處區(qū)段的夾緊力與鑄坯重力的合力等數(shù)據(jù),通過 5G 網(wǎng)絡實時傳輸至設備故障診斷等相關系統(tǒng),采用人工智能和大數(shù)據(jù)技術對不同區(qū)段的連鑄輥的壽命進行預測,減少了現(xiàn)場布線的工作量,提高了壽命預測的準確率。同時,采集風機振動、電流、電壓、溫度、風量等運行數(shù)據(jù),通過 5G 網(wǎng)絡實時傳輸至設備故障診斷等相關系統(tǒng),實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)過程中風機設備運行情況的在線監(jiān)控,提前預警設備故障,通過對風機設備的在線監(jiān)控,員工點檢負荷率明顯下降,點檢效率提升 81%。 

案例 4:馬鋼與中國聯(lián)通合作,在安徽省依托 5G 技術實現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測場景的應用。在生產(chǎn)現(xiàn)場部署 4K 高清攝像監(jiān)控系統(tǒng),通過 5G 網(wǎng)絡實時將生產(chǎn)現(xiàn)場人員著裝和行為動作等高清視頻回傳至后臺系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)合深度 AI 學習視覺技術,識別生產(chǎn)現(xiàn)場人員未佩戴安全帽、現(xiàn)場操作行為不規(guī)范等問題,進行抓拍記錄、實時告警,實現(xiàn)對人員生產(chǎn)行為智能監(jiān)管。解決了人工監(jiān)管客觀性不足、成本高等問題,預防不規(guī)范行為導致的各類安全事故,避免事故造成重大人身傷害、設備損失。


(四)采礦行業(yè)

安全生產(chǎn)是采礦行業(yè)的紅線。在露天礦環(huán)境中,因礦山石墜落易引起開采人員傷亡, 多層重疊采空區(qū)常出現(xiàn)塌方、滑坡、瓦斯爆炸、沖擊地壓等事故風險。在井工礦環(huán)境中, 存在高溫、高濕、粉塵等惡劣的工作環(huán)境,工人長時間高強度井下作業(yè)對健康造成較大威脅,發(fā)展智能化制造、網(wǎng)絡化協(xié)同、精益化管理等模式潛力大。

新元煤礦、千業(yè)水泥、龐龐塔煤礦、鮑店煤礦等利用5G 技術積極實踐遠程設備操控、設備協(xié)同作業(yè)、無人智能巡檢、生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景,成效顯著。

案例 1:新元煤礦與中國移動合作,在山西省開通 5G 煤礦井下網(wǎng)絡,建成井下“超千兆上行”煤礦 5G 專用網(wǎng)絡,實現(xiàn)了遠程設備操控場景的應用,取得 5G 網(wǎng)絡設備隔爆認證。5G 技術實現(xiàn)了對掘進機、挖煤機、液壓支架等綜采設備的實時遠程操控,實現(xiàn)了對爆破全過程的高清監(jiān)測與控制,解決了傳統(tǒng)人工作業(yè)操作危險系數(shù)大、勞動強度高的問題,改善一線工人的工作環(huán)境,大幅降低安全風險,顯著提升采掘效率。利用 5G 技術實現(xiàn)綜采面無人操作,解決了井下設備運行過程中線纜維護量大、信號經(jīng)常缺失等問題,有效降低危險作業(yè)區(qū)域安全事故發(fā)生率。

案例 2:千業(yè)水泥與中國移動合作,在河南省焦作市開展“千業(yè) 5G 礦山綠色智能及礦產(chǎn)資源綜合利用”項目建設,實現(xiàn)了設備協(xié)同作業(yè)場景的應用。項目搭建 5G 網(wǎng)絡, 融合北斗高精度定位、車聯(lián)網(wǎng)技術、純電礦卡能量回收技術,實現(xiàn)了無人礦車的自動駕駛和協(xié)同編隊、作業(yè)區(qū)域內(nèi)車輛的集群調(diào)度,實現(xiàn) 1 人操控多臺設備、運輸車完全無人化操作,有效解決礦區(qū)安全駕駛問題,設備作業(yè)效率提升 10% 以上。

案例 3:龐龐塔煤礦與中國聯(lián)通合作,在山西省開展“5G+ 智能礦山”項目建設, 實現(xiàn)了無人智能巡檢場景的應用。項目在井下變電硐室和水泵房的排水、供電等設備遠程集中監(jiān)控的基礎上,增加安裝 5G 模組的巡檢機器人,通過 5G 網(wǎng)絡進行硐室 4K 高清視頻回傳、機器人監(jiān)測數(shù)據(jù)回傳和機器人實時控制,5G 技術支撐實現(xiàn)運輸機、皮帶等設備的無人巡檢,降低運輸環(huán)節(jié)的人工成本,提高巡檢效率,實現(xiàn)了井下固定崗位無人值守和無人巡檢,減少了井下作業(yè)人員,提升了作業(yè)安全性。

案例 4:鮑店煤礦與中國聯(lián)通合作,在山東省濟南市開展“礦用高可靠 5G 專網(wǎng)系統(tǒng)及應用”項目建設,實現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測場景的應用。項目研發(fā)建設礦用高可靠 5G 專網(wǎng)系統(tǒng)及應用,針對極端嚴苛的煤礦生產(chǎn)控制場景,通過 5G+ 機器人、5G+ 視覺識別等手段對設備狀態(tài)、氣體濃度、綜合環(huán)境進行實時監(jiān)測,實時回傳至調(diào)度指揮中心, 提升危險環(huán)境下的安全生產(chǎn)管理能力,提高了安全生產(chǎn)的預測效率和管理水平。


(五)電力行業(yè)

電力行業(yè)主要涉及發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個環(huán)節(jié),存在安全監(jiān)管不到位、環(huán)保要求高、信息孤島、設備實時監(jiān)管難、精細化管理難等痛點,面臨向“清潔、低碳、  高效、安全、智能”的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn),發(fā)展智能化制造、精益化管理等模式潛力大。

中核集團、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等利用 5G 技術,實踐在發(fā)電環(huán)節(jié)的現(xiàn)場輔助裝配、輸電環(huán)節(jié)的無人智能巡檢、配電環(huán)節(jié)的設備故障診斷、用電環(huán)節(jié)的生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景,取得了明顯成效。

案例 1:中核集團與中國移動合作,在福建省福清開展 5G+ 核電項目建設,實現(xiàn)了現(xiàn)場輔助裝配場景的應用。在“華龍一號”六號機組的裝配建設現(xiàn)場,通過 5G 專網(wǎng)+AR 等技術,工人佩戴 AR 眼鏡在專家遠程指導下成功裝配設備組件,解決了因疫情等因素導致專家無法到現(xiàn)場等問題,有力推動了專家資源共享和輔助裝配效率的提升。

案例 2:國家電網(wǎng)與中國電信合作,在山東省青島市開展“5G+ 北斗智能巡檢無人機”項目建設,實現(xiàn)了無人智能巡檢場景的應用。項目新建 5G 獨立組網(wǎng)(SA)網(wǎng)絡, 完成了 5G SA 專網(wǎng)的圖傳模塊的研發(fā),引入北斗服務,實現(xiàn)無人機巡檢數(shù)據(jù)安全、實時、可靠回傳。解決了傳統(tǒng)輸變線路巡檢耗時長、耗人多、工作環(huán)境惡劣的問題,改善一線工人的工作環(huán)境,大幅降低安全風險。同時,采用圖像智能識別技術,實現(xiàn)無人機自主巡檢、圖像實時傳輸、缺陷智能識別、輔助決策輸出等功能,解決了困擾無人機巡檢操作難、回傳難、分析難的問題,大尺寸缺陷識別準確率達 99%、小尺寸識別準確率達 40%,工作效率提升百倍以上。

案例 3:南方電網(wǎng)與中國移動合作,在廣東省廣州市開展了“5G+ 智能電網(wǎng)”項目建設,實現(xiàn)了設備故障診斷場景的應用。在配網(wǎng)差動保護應用中,利用電力專用 5G 用戶前置設備(CPE)進行高精度網(wǎng)絡授時,通過 5G 網(wǎng)絡低時延特性,采集配電網(wǎng)電流相量數(shù)據(jù),傳輸至配電自動化主站,及時掌握線路情況,并進行在線監(jiān)測和診斷,發(fā)現(xiàn)故障區(qū)段后,依靠配電自動化主站進行故障隔離和供電恢復,解決了傳統(tǒng)配電自動化故障發(fā)現(xiàn)時間長、故障隔離區(qū)域大的問題,將故障隔離時間大幅縮短,最大程度減少故障停電范圍和時間 

案例 4:國網(wǎng)北京市電力公司與中國聯(lián)通、中國電科院合作,在北京市開展了“5G 虛擬測量平臺”項目建設實現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測場景的應用。用電環(huán)節(jié)通過 5G 虛擬測量平臺,以 12.8K 的采樣率,對電能質(zhì)量進行監(jiān)測。利用 5G 大帶寬、低時延技術特點, 將儀表的分析部分云化部署,前端只保留采集裝置,解決了傳統(tǒng)采集裝置功能復雜、成本高的問題,將儀表設備成本降低 90%。有效解決了電力運行監(jiān)測成本行業(yè)性難題, 有力推動了電能質(zhì)量監(jiān)測的規(guī)模部署。項目已在服貿(mào)會、石景山、延慶冬奧測試賽中廣泛應用。


中英文對照表

簡稱

中文對照

英文對照

3D

三維

Three Dimensions

5G

第五代移動通信技術

5th-Generation Mobile Communication Technology

AGV

自動導引車

Automated Guided Vehicle

AMR

自主移動機器人

Autonomous Mobile Robot

APP

應用程序

Application Program

AR

增強現(xiàn)實

Augmented Reality

CAVE

洞穴狀自動虛擬系統(tǒng)

Cave Automatic Virtual Environment

CPE

客戶前置設備

Customer Premise Equipment

ERP

企業(yè)資源計劃(系統(tǒng))

Enterprise Resource Planning

GPU

圖形處理單元

Graphics Processing Unit

MEC

多接入邊緣計算

Multi-access Edge Computing

MES

制造執(zhí)行系統(tǒng)

Manufacturing Execution System

PAD

便攜式裝置

Portable Device

PLC

可編程邏輯控制器

Programmable logic Controller

SA

5G)獨立組網(wǎng)

(5G)Standalone

UWB

超帶寬無線脈沖技術

Ultra Wide Band

VR

虛擬現(xiàn)實

Virtual Reality

Wi-Fi

無線保真技術

Wireless Fidelity

WMS

倉庫管理系統(tǒng)

Warehouse Management System