智慧工厂解决方案.pdf

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1、智慧工厂解决方案 工业是5G应用最重要行业之一，工业无线快速发展 德勤预测5G应 用TOP10行业 工业市场空间 同样居榜首 051015202530352016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 业界普遍认为工业是5G最具潜力行业 工业制造无线通信连接快速增长IHS预测至2035年，制造业占5G总产出的28% 40 单位：亿45 18 无线有线 43255存量连接数 来源：Berg Insight2017年：无线连接占比6%2022年：爆发点，达27%2026年：超越点，达58%来源：HMS 2017 智能制造系统架构通过生命

2、周期、系统层级和智能功能三个维度构建完成，主要解决智能制造标准体系结构和框架的建模研究生命周期是由设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集合。生命周期中各项活动相互关联、相互影响。不同行业的生命周期构成不尽相同。 工业企业核心业务流程 物流供应目标：打通上下游、提升配送效率、 减少库存系统：SCM、WMS、立库、AGV 场景：工厂物流、园区视频监控 等高 带宽、移动性业务，基于云化部署+5G承载，以及AGV等移动控制目标：安全、高效、智能园区配套 系统：安防监控、门禁、考勤 场景：5G作为厂区大流量和大连接场 景的回传如视频监控等目标：企业内部运作管理效率提升 系

3、统：OA、财务管理、HRM、协同通信、视频会议等 场景：基于5G的云手机、高清视频会议等移动应用，提升办公效率销售服务目标：保障及提升客户满意度系统：企业网站、电商平台、CRM、 呼叫中心、预测性维护等 场景：基于云服务及5G能力，为客 户提供VR/AR等新应 用（如产品体验），更好支撑模式创新 生产制造目标：质量、效能提升，敏捷制造 系统：ERP、MES、SCADA、PLC、 数控机床、工业机器人. 场景：5G+边缘计算及未来uRLLC 支撑工业控制类应用；5G+云实现 生产制造系统云化 办公管理 智慧园区 5G为核心的工业互联网应用贯穿工业企业主业务流程 设备层级包括传感器、仪器仪表、条码

4、、射频识别、机器、机械和装置等，是企业进行生产活动的物质技术基础；控制层级包括可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集与监视控制系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等；车间层级实现面向工厂/车间的生产管理，包括制造执行系统（MES）等；企业层级实现面向企业的经营管理，包括企业资源计划系统（ERP）、产品生命周期管理（PLM）、供应链管理系统（SCM）和客户关系管理系统（CRM）等；协同层级由产业链上不同企业通过互联网络共享信息实现协同研发、智能生产、精准物流和智能服务等。智能功能包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态等五层。 工业行业对时延和带宽需

5、求高，是5G的应用的首选方向 速率低，运动慢，功耗小无线资源消耗小 业务连接/切片价值低 速率要求高，时延响应快，QoS诉求强无线资源消耗大- 业务连接/切片价值高On/off 数字/坐标 控制信息 图片信息 视频信息数十秒秒 低功耗传感位置跟踪开关控制 NB-IoT 带宽 时延10毫秒 机器视觉 UHD视频 VR/ARHD视频视频监控4G高频度传感 高精度位置 动作控制 语音通信 5G100毫秒 35 <10毫秒 能源 消费汽车 智能制造 公共交通 公共安全 零售 金融 媒体娱乐 健康医疗 农业UHD视频        VR/AR  

6、   高频度传感     动作控制     高精度位置     高清监控回传        高精度授时  系统集成是指通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂，乃至智能制造系统的集成。互联互通是指通过有线、无线等通信技术,实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。信息融合是指在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信

7、息安全的前提下，实现信息协同共享。新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。 中国工业互联网处于起步阶段，5G发牌将注入新动力 CBI II III IV V VIE H 市场启动期 (2018-2025) 应用成熟期 (2036-) 高速发展期 (2026-2035) 探索期 (2012-2017) 时间A F VIII2012 年 ， 美 国通用电气公 司 （ GE ） 首 次提出工业互 联网的概念2013年，德国政府提 出“工业4.0”战略， 建立一个高度灵活的 个性化和数字化的产 品与服务的生产模式 2015 年 ， 国务 院 颁 布  中 国制 造 2025

8、 ， 引 领 中 国制造业转型升级 D2016年， 中国 成 立了工 业 互联网产 业 联盟 。 2017 年 ， 国务 院 印发 了关于深化“互联网+先进 制造业”发展工业互联网的 指导意见，落实我国工业 互联网发展指明方向。2018 年 ， 工 业 互联网开局之年 2020年，中国基本实现工业化，工业信息化水平大幅提升，掌握部分重点领域关键核心技术，数字化、网络化、智能化取得明显进展2025年，基本形成具备国际竞争力 的基础设施和产业体系，形成3-5个 达到国际水准的工业互联网平台2035年，建成国际领先的工业互 联网网络基础设施和平台，形成 国际先进的技术与产业体系，优 势行业形成创新引

9、领能力I JIXG VII 未来5年，5G将拉动35.4万亿经济总产出，工业贡献居首位90 10.6 3.324.8 8.46 04 02 001 0 08 0 2018年GDP 经济总产出 直接 间接 经济增加值5G对中国经济的拉动 2020-2025，5G将带来35.4万亿经济总产出 5G将成为国民经济各行业数字化转型的关键使能器5G与云计算、大数据、人工智能等技术深度融合中国信通院万亿 中国预测2030 年各垂直行业在 5G 设备上的支出超过 5200 亿元，智能制造行业5G相关投入达到2000亿元，占比38.5%中国信通院5G经济社会影响白皮书520038.5% 车联网 智能制造 医疗

10、行业 能源行业 120亿 2000亿  640亿 100亿2030年,中国典型垂直行业5G相关投入中国5G垂直行业规模及典型市场 行业持续数字化转型，需要5G和其他ICT技术的支持 开放的云平台 金融基于大数据的精准服务媒体数字化新媒体业务教育实时分享海量教育资源 政府打造数字化的服务型政府制造5G+云使能智能制造5G使能无处不在 现在: 数字化的标志是“上云”过去: 工业化的标志是“上电” 安全、可靠、随需自治自愈的网络联接 ABC三位一体驱动各行各业智能化升级联接+云，云网融合万物联云、万物上云多云互联的联接 边缘云&沃云 3大应用对网络能力的要求应用体验多样化 mMTC

11、海量物联 uRLLC高可靠低时延连接IMT-20205G业务模型Gbps eMBB增强移动宽带3D视频, UHD Screen云化办公AR,VR 智能制造 工业4.0 自动驾驶智能家居/建筑智慧城市 ITU-R用户体验速率(Mbps)峰值速率(Gbps)10Gbps 频谱效率3x 移动性能(Km/h)1ms时延(ms)1M devices/km2连接密度(设备数/Km2)网络能效流量密度 Mbps/m2 5G关键能力和典型应用 5G初期业务以eMBB视频为主要特征5G体育场 云化VR/AR （CG类）2018冬奥会全景VR直播 全景视频VR直播 竞技游戏 虚拟建模 虚拟社交 移动4K点播/直播

12、/社交个人UGC个人超高清 Cloud VR 个人云桌面 车内信息娱乐 FWA 发布WTTx 2019切换至3GPP标准收购频谱2016 Q4 2017 Q428GHz 39GHz 4K 视频远程故障诊断与维护 实时高精地图下一代智能手机支持 接入云化系统，可以 办公，娱乐等 5G使能下一代智能手机与智能汽车，持续将计算存储能力迁移到云端，使能个人云桌面与车内信息娱乐； 5G解锁上行带宽业务（如UGC与无线视频监控），使得上行单独变现成为可能； 无线视频监控是运营商5G进入垂直行业第一波业务； 热点数字化是运营商首要的变现区域，同时室内位置服务会变成5G室内数字化基础服务 无线视频监控无法部署

13、有线监控部署成本太高或临时布线浪费 新增监控，二次施工破坏原有装修或工作面应急性、人员无法接近 室内位置智慧商场 智慧地铁智慧展馆观点总结 5G中后期通过uRLLC与mMTC两大特性使能垂直行业自动驾驶 5G : 自动4G : 辅助L4+自动驾驶：  车辆编队 自动巴士 物流无人车  联网无人机物流 联网无人机基础设施 监测 无人机安保 无人机农业  无线化：数据采集+监控+分析 远程化：视频辅助诊断与控制 智能化：AI+移动诊疗 5G使能L4级以上自动驾驶，首先在封闭园区与半开放高速路段商用部署； 联网无人机视频回传、防碰撞、广泛连接与安全管控，需要5G保障；

14、工业制造和医疗希望借助5G实现无线化、智能化转型； 智能电网等行业需要5G切片技术提供专网服务观点总结  电网是切片使能最有 价值应用之一联网无人机蜂窝给无人机产业带来的价值 无线医疗 智能电网UTM 高空覆盖超视觉控 制 视频回传 实时4K边缘计算 设备与资产  1劳动力生产过程设施与环境 预测性维护：边缘分析以 检测不规则性并预测泵故 障监测：旋转设备的振动测 量和分析安全：人员追踪以确保工 人避开危险区域4 增强：AR帮助现场技术人 员进行维修工作5 机器人自动化生产中PLC/工业相机视频监控(从有线变无线）物流  AGV2367智能制造子类 （工厂里）业务

15、样例 5G Cloud X 数字天空智能工厂 远程医疗车联网 4 特别兴趣小组2 跨产业联盟5G车联网 | 5G工业互联网 Cloud X | 智能工厂 | 数字天空 | 远程医疗 283 合作伙伴49 项目Cloud PC Cloud VR Cloud GameXX携手产业伙伴，共建5G业务生态 5G智慧工厂整体解决方案示意图 5G+高清视频回传 全厂区视频监控现有视频监控部署痛点 固定回传成本高：采用视频光端机+裸光 纤或Xpon+猫方式，12芯光缆每公里平 均8-10万元，其中挖沟成本3万元左右， 赔补、绿化等5-7万元；节点扩展不灵活  PoE供电在线率低，维护成本高 现有4

16、G上传带宽有限，难以支撑多路高清视频应用电视墙 解码器 大屏键盘车间办公室 监控中心 园区出入口高清枪机高清摄像头IPC仓库 高清半球5G 视频云存储 5G实现能力提升 灵活接入：无线方式，随需部署视频监控节点，包括移动监控等模式 高带宽保障：5G提升上行带宽，支撑高清视频、更精细视觉识别等应用 云网协同：云存储、GPU等云服务能力 支撑海量数据存储、视频AI分析 业务场景目标5G的基本验证，验证5G连接稳定性和可靠性验证5G与厂区组网的结合，视频和数据回传场景通过5G替代的可行性验证业务场景痛点及需求 生产视频监控数据和设备运行状态数据通过5G实现回传 生产环境复杂，移动设备多，数据回传设备

17、 线路铺设难度大、成本高  生产设备监控系统要根据生产任务，配合产线频繁调整，有线组网复杂，工期长解决方案:  CPE实现视频和传感器数据的收集、回传  按需选择UPF的部署位置。从功能测试的角度，UPF在移动机房也可以支撑测试视频监控 CPE设备传感器IP网关 WIFI或RJ45连接 5G基站厂区监控服务器厂区UPF (可选)分流 UPF(移动机房)分流厂区子场景一视频回传子场景二数据回传 基于5G的生产设备远程监控场景及方案 5G+高清摄像头 操作人员异常识别 平台/边缘云生产车间后台管理高清视频采集 GPU加速GW-U/UPFAI 视频数据学习 动作分析FP

18、GA加速 运营商5G核心网 场景、方案介绍 企业为产线的一个工序定义操作红线，关键操作不能有遗漏 在现场部署视频监控，对工人的操作进行记录并且实时的送到后台。系统分析软件依赖5G进行视 频MEC的边缘计算能力对视频进行分析，对比。 识别出工人不合理的操作动作和异常行为 本场景也同样依赖AI和大数据技术来自动识别人 员异常活动价值  5G大带宽，低时延的特点可以满足视频图像的实 时的传输，降低了视频本地存储的负担 采用无线摄像头，在现场部署和后续维护方面更灵活，方便。 通过5G MEC将车间的生产数据直接分流在园区本地，避免了生产数据上公有云的安全风险 5G+AR眼镜 人脸识别 5G

19、CPEwifi Core Network 公司内网及视频云专网5GAR眼镜 业务场景：1) 保安只能检查员工是否佩戴工卡2) 竞争对手，盗窃分子假冒工卡3) 离职员工依然可以戴卡进入园区价值体现：1) AR眼镜相对于固定摄像头，更机动灵活，图像更清晰2) AR眼镜连接云端数据库，实现S级人脸识别及告警3) 保安人员收到实时告警，可以及时采取行动网络架构： PAD或集 群对讲机电AR眼 镜 数据线 反向充 业务应用规划区域巡逻路线5G巡检机器人1）5G： CPE回传4K高清巡检画面，投屏在电视上2）机器人本身：360度地面全天候巡检，综合智能安防平台-自主绕障、自主充电、火灾预警、异常告警联动，

20、智能 环境感知(空气质量，气体检测)等；巡逻人脸识别。 5G+机器人 园区巡检 5G+工业相机 智能生产 基于5G网络质量检测生 产 线 部 署 无 线 工 业 相 机 + 边 缘 计 算 网 关 视频图像处理，自动判断标注，杜绝人为漏检、错检 所 有 单 元 无 线 组 网 ， 可按需 、 快速 、 灵 活 组 合无人检测滚筒零部件云端处理 提升生产效率  机器人无线协作  远程操控 云端数据处理  维护和生产灵活编排  海量生产数据 无线代替线缆  连接成本降低 50%-70%5G网络性能需求上行速率 传输时延 覆盖范围100Mbps 20

21、ms 生产线 5G+AGV 移动机器人 车间物流系统 5G uRLLC及5G+边缘计算支持智慧物流的控制类应用，并接入云端基于AI能力进行流程等优化 智能物流与仓库应用日益广泛 带有导轨的工业机器人、桁架式机械手、AGV、RGV、悬挂式输送链等 基于5G的无人驾驶叉车（AGV）构建5G环境下智能仓储解决方案第一阶段采用5G解决WiFi现存问题： WiFi同频干扰导致无人叉车难以大规模部署 WiFi短距传输导致难以具备远程控制能力 受限于WiFi 或4G上传速率，无法实时清晰观测叉车工作及物料情况第二阶段5G+云+AI，智能仓储解决方案：  研发5G+视觉导航算法，替代传统激光导航，打

22、造完整的智能仓储整体解决方案 将所有的自动化物流设备和软件整合到5G环 境中，5G+云+人工智能AI助力智能仓储更智 能，更高效，更安全 基于5G+云+AI的无人叉车及智能仓储系统 5G+云AR 智能生产+新员工培训 基于AR/VR/MR、穿戴式设备等IT新 技术，具备感知、分析、推理、决策、 控制功能的智能装备逐步应用 5G为智能装备的端端、端云连接提供高带宽、低时延及移动性支持 云平台为智能装备的开发、运营，提供海量存储和强大算力支持                       &

23、nbsp;                                                                      新员工培训用AR辅助线束组装          

24、       1、滚筒洗衣机内部的线束错综复杂，以往工人们需要拿着洗衣机内部结构指令手册或参照 PDF图才能一步步完成线束的组装和连接，                                                  工作流程冗杂繁琐，往往容易出错      

25、                                                                                     

26、                                      2、使用谷歌AR眼镜后，工人们无需拿着手册和电脑在工厂中到处跑，AR眼镜可投射出各个细 节部分的组装方式来协助工作                               &nbs

27、p;                  3、 据数据统计，采用AR辅助后，工人组装线束的错误率降低50%、时间缩短25% 智慧工厂需要稳定的无线流量、可靠的安全策略、可视化集中管控、移动APP运维，去支持物联网扩展，实时监测、自动调控办公室温度、湿度、光照等环境因素，助力企业打造舒适的智慧办公环境，能方便及时地掌握诸如网络拓扑结构、网络性能统计、网络故障等信息；可以实现移动管理整个厂区网络，随时随地网络运维。统一管理全区的无线AP、楼层交换机、IoT传感器等，实现万物互联；中心控制器集无线AC、身份认证、

28、大数据收集分析、上网行为管理和审计、无线有线运维、物联网平台于一体；员工办公、访客网络和无线生产实现三网安全隔离，确保网络安全性；无线生产网采用同频组网技术，接入无线扫码枪、无线摄像头、移动叉车、AGV无人搬运车等，不允许其他终端接入，保证生产网络的正常运行；员工办公和访客移动终端使用不同的SSID，内部员工通过账号密码接入无线网络，PDA等办公移动终端使用PSK+MAC地址白名单接入网络，保证只允许受信任的终端接入 5G+VR/AR/MR 销售服务领域洗衣机维护VR/MR应用  微软Hololens混合显示技术应用于洗衣机维护，通过提供设备状态查 询、专家远程视频交互等提升维护效率

29、 洗衣机营销展示VR应用  采用VR，以沉浸式体验让观众更为直观、身临其境的了解海尔洗衣机 生产全流程以及使用时工作状态。   随着VR/AR/MR在工业广泛应用，业务体验、使用便捷性要求提升  相对WIFI接入，5G提供更好带宽及移动性，支撑各类工业应用场景  同时VR/AR/MR内容的海量数据处理需求，云化承载成为必然 在企业销售链实施智能物流、智能安防等应用。在仓储、调度、跟踪监控和产品追溯等环节实现对物品、集装箱、车辆和人员的全程状态监测和智能调度，构建高效率、低成本和安全的现代物流体系。利用物联网技术建设企业内的智能安防系统，构建智能化、全方位

30、、立体安防体系和高效的智能楼宇管理系统。 5G+云+AI智能工厂：感知、定位、连接 多个生产车间，辅助生产和直接生产的移动化、数字化、云化需求，需要5G的大带宽，低时延，大连接 工业可穿戴AR/VR工业相机机器臂控制云化PLC 巡检机器人手持设备工厂信息化管理仓储管理无线控制AGV 数据中心实时数字镜像感知，我是谁 定位，我在哪里 连接，我去哪里产品定位：项目为构建基于云计算、大数据、移动互联网等最新信息技术和移动防爆智能终端技术的、软硬件相结合的智能化安全管理云系统。产品功能：实现生产状态和安全信息的实时数据采集、远程通讯、事故建模、风险分析、智能推演、预报预警、应急处置辅助决策等功能，为政府安全监管、企业安全生产管理以及事故应急处置服务。产品定位：项目为构建基于云计算、大数据、移动互联网等最新信息技术和移动防爆智能终端技术的、软硬件相结合的智能化安全管理云系统。产品功能：实现生产状态和安全信息的实时数据采集、远程通讯、事故建模、风险分析、智能推演、预报预警、应急处置辅助决策等功能，为政府安全监管、企业安全生产管理以及事故应急处置服务。