5G智能工廠離我們還有幾步之遙？

王欣

5G、物聯網、云計算等新興科技技術正在迅速發展，并致力于改變社會生活，而制造生產作為社會生活的重要方面即將迎來新一輪革命。

可以發現，經濟發展瓶頸引發了“再工業化”浪潮，德國、美國、中國等國家均將 “智能制造”作為重要發展戰略，從國家政策出發，全力引導支持。

近日，愛立信與中國移動研究院共同發布了《5G與智能工廠研究報告》（以下簡稱《報告》），進一步推動了智能制造的發展。據悉，該報告從智能工廠背景及趨勢、智能工廠對連接的需求與挑戰、5G智能工廠解決方案、智能工廠應用案例等幾個方面，闡述5G網絡如何滿足智能工廠連接需求，以及智能工廠解決方案的具體實踐。

智能工廠是什么？

那么，智能工廠將是什么樣子？

據《通信產業報》（網）記者了解，智能工廠作為實現智能制造的重要載體，是指以先進的信息網絡技術和先進的制造技術深度融合，實現工廠生產操作、生產管理、管理決策三個層面全部業務流程的閉環管理，繼而實現整個工廠全部業務流程上下一體化業務運作的決策、執行自動化。

相較傳統工廠，智能工廠中將大量使用各類傳感器、機器人，并基于大數據、云平臺的智能分析工具將幫助企業實現更為科學的決策。同時，生產的本地性概念不斷被弱化，由集中生產向網絡化異地協同生產轉變，信息網絡技術使不同環節的企業間實現信息共享，實現全球范圍內的資源高效協作和配置。

《報告》指出，先有大連接才有大數據，才有智能，才有智能生產制造的未來。“連接”是智能工廠的基礎，網絡是連接的載體。網絡連接是智能工廠的基礎，打造低時延、高可靠的網絡基礎設施是實現全要素各環節的泛在深度互聯的前提。

實際上，5G將為智能工廠實現提供堅實基礎。5G的超低時延、超高可靠性、海量連接、超大帶寬等特性，以及毫米波、高階MIMO（大規模天線）、波束賦形、網絡切片等創新技術應用，使得5G在工業領域關注的速率、時延、終端連接數、可靠性、安全性、電池壽命等多個指標優勢突出。

五大場景接入+三張切片+三朵云

值得一提的是，《報告》指出，對于一個典型的廠區，5G智能工廠解決方案為——五大場景接入+三張切片+三朵云。

據了解，一個典型的制造執行車間主要由六類要素、五大典型生產制造場景構成。五大典型場景包括：工業自動控制、設備檢測管理、環境檢測控制、物料供應管理、人員操作交互。六類要素包括，生產環境、物料、生產設備、PLC（可編程控制器）、制造執行控制系統、人。

五大場景的每個場景都有對連接的不同需求：工業自動控制場景，需要自動化機械設備與PLC間的連接；設備檢測管理場景，需要生產設備與制造管控系統間的連接；環境檢測控制場景，需要生產環境與制造管控系統間的連接；物料供應管理場景，需要物料供應與制造管控系統間的連接；人員操作交互場景，需要人與制造執行間的連接。

此外，五大場景中各終端設備、傳感器通過5G模塊接入5G網絡；終端根據場景的不同，選擇合適的5G模塊。如設備檢測管理、環境監測管理、物料貨架監測管理符合物聯網場景，需要低功耗終端模塊，可采用5G的NB-IoT（窄帶蜂窩物聯網）接入。因此，針對五大工廠場景業務需求，需要設計相應接入方案、切片方案、部署方案。

5G采用切片網絡方式，對于某個工廠可提供多個網絡切片，根據工廠具體連接需求對網絡要求特點，可構建工業控制切片、工業多媒體切片、工業物聯網切片三張切片。

具體來說，工業控制切片能夠滿足uRLLC低時延高可靠通信類網絡連接需求，適用于對可靠性、時延敏感要求高的業務領域，尤其是在工業自動化控制、機器人調度、遠程操控業務領域。

工業多媒體切片能夠滿足eMBB增強型移動寬帶網絡連接需求，移動性強、高帶寬，適用于大數據量的業務領域，如人員通過AR、高清視頻交互場景。

工業物聯網切片能夠滿足mMTC大規模物聯網連接需求，低成本、低能耗、小數據包、海量連接，適用于終端接入數量大的業務領域，如物料監控、設備監控、環節監控。

此外，5G網絡資源深度云化，根據承載內容及部署位置，可分為運營商運營的邊緣云、核心云，以及工廠或其他相關企業的遠端云。

具體來說，邊緣云是距離工廠最近的云，主要承載接入網，及對時延、安全性要求最高的工廠應用。核心云是距離工廠較遠，主要用于承載核心網絡及對時延、安全性要求不高的應用。遠端云是相對于運營商運營的云來講，其它部署云為遠端云，包括工廠自己的云，以及與工廠業務往來的設備商、上游物料供應商、下游客戶、銷售平臺、其它工業內容供應商的數據云。

每年節省500萬成本

值得一提的是，中國移動與愛立信已經身體力行，在江蘇南京開展5G智能工廠改造應用試點，打造智能制造應用的示范基地。

具體來看，該試點由江蘇移動提供網絡環境，愛立信南京工廠作為改造對象。該智能工廠解決方案覆蓋了設備檢測管理、環境監測管理、物料供應管理、人員操作交互四種場景，包括智能螺絲刀等共7個具體應用解決方案，主要聚焦于工業物聯網及多媒體。

由于當前5G還沒商用，南京工廠采用平滑過渡方案，場景較多選擇物聯網、多媒體，在4G的網絡環境下即可實現一定效果；當5G商用后，整體解決方案仍可延續，只通過升級終端模組等方式，便可實現效果提升。

目前，中國移動——愛立信南京智能工廠在繼續測試這些用例的成熟度和進一步產品化方案，同時開展更多創新用例的開發，結合網絡性能測試，打造智能制造應用的示范基地。

5G網絡在智能工廠中應用，不但能夠降低工廠投資與運營成本，同時工廠與其供應商及其客戶之間商業模式也將發生變化。

中國移動——愛立信南京智能工廠項目計劃在2018年繼續開發更多的創新方案，陸續部署3000個左右的連接數量，通過降低人力，提高產能和改善質量，并可以每年節約500萬元的成本，同時進行行業推廣復制，在其他制造業領域探索創新應用，推動智能制造技術在工業領域的規模落地。