在產業(ye)(ye)發展的(de)關鍵節點，我們(men)對行業(ye)(ye)企(qi)業(ye)(ye)進行訪談，撰(zhuan)寫(xie)一系列5G&AIoT應用案例文章，這(zhe)是(shi)其中(zhong)的(de)第(di)一篇(pian)——《5G&AIoT應用案例集(ji)之智慧工廠(chang)篇(pian)》。
2020年(nian)7月3日，國際標(biao)(biao)準(zhun)組織3GPP官(guan)宣了5G R16標(biao)(biao)準(zhun)的凍結，其中一(yi)個核心亮點是(shi)對超可靠低時延通信(xin)（URLLC）做了全球(qiu)統一(yi)的標(biao)(biao)準(zhun)支持，這(zhe)標(biao)(biao)志著“工業(ye)5G時代”的大幕正式(shi)拉(la)開。
5G和工業的(de)相(xiang)遇可謂是(shi)“天作(zuo)之合”。一(yi)方(fang)面，工廠里遍布的(de)產線(xian)、設備和機器以及由(you)此產生的(de)海量(liang)數據(ju)為5G的(de)落地(di)提供(gong)了天然的(de)土壤(rang)；另一(yi)方(fang)面，5G獨有的(de)技術(shu)優(you)勢也成為緩解傳(chuan)統(tong)制(zhi)造業痛點的(de)靈丹妙藥(yao)。
5G的(de)“易(yi)部署”，消除了(le)舊(jiu)工廠(chang)升級(ji)改(gai)造過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)重重障礙，讓(rang)(rang)工程(cheng)實(shi)施變得更加容易(yi)；5G的(de)“低時延”，讓(rang)(rang)重要數(shu)據可以(yi)及(ji)時回傳，保證關鍵業務(wu)的(de)連(lian)續性；5G的(de)“高(gao)可靠”，讓(rang)(rang)機器(qi)設(she)(she)備因通信(xin)干(gan)擾造成的(de)“失聯”現象(xiang)將不復存在(zai)；5G的(de)“大帶寬(kuan)”，使得視(shi)頻數(shu)據可以(yi)被上傳到云端進行(xing)統一的(de)處理；5G的(de)“廣連(lian)接(jie)”，使得成百上千臺設(she)(she)備都可以(yi)實(shi)現一張(zhang)網的(de)全覆蓋……當前，越來越多(duo)的(de)5G創(chuang)新應用和成功商業實(shi)踐已經在(zai)工廠(chang)里(li)落地(di)生根，助力制造企(qi)業實(shi)現成本的(de)節約和效率的(de)提升。
5G助力智慧工廠全覆蓋
國內某大型(xing)汽車(che)配件制造商是一(yi)家(jia)典(dian)型(xing)的民營制造企業，近些(xie)年(nian)正遭遇全(quan)球競爭加劇等(deng)挑戰，期(qi)待能在降本提效和(he)精(jing)益化管理方面更(geng)進一(yi)步(bu)。
在(zai)該(gai)制造商工(gong)(gong)廠的(de)熔煉區、壓(ya)鑄(zhu)區、初加工(gong)(gong)區及機加工(gong)(gong)區域(yu)，分(fen)布有(you)上百臺MES工(gong)(gong)控(kong)終(zhong)(zhong)端(duan)、手持終(zhong)(zhong)端(duan)、PDA和工(gong)(gong)業iPad，管理(li)者需(xu)要采集終(zhong)(zhong)端(duan)數據以實現對(dui)設(she)備狀態的(de)遠程(cheng)監控(kong)。然而，由于(yu)其工(gong)(gong)廠廠區面積大、環境復(fu)雜，導致有(you)線部(bu)署十分(fen)困難。
過(guo)去(qu)，該制造商曾采用過(guo)WiFi組網(wang)的(de)(de)方案(an)，顯然存(cun)在(zai)(zai)許多問題(ti)：首先，一個(ge)工(gong)廠(chang)需(xu)要(yao)安裝(zhuang)30多臺(tai)路由器，兩臺(tai)路由器切換(huan)區(qu)域容易發(fa)生(sheng)信號不穩定(ding)的(de)(de)現(xian)象，而(er)制造商現(xian)有的(de)(de)生(sheng)產對穩定(ding)性要(yao)求極高(gao)，WiFi組網(wang)在(zai)(zai)時延及(ji)可(ke)靠性上無(wu)法滿足實際生(sheng)產需(xu)求；其二，該工(gong)廠(chang)里同時聯網(wang)的(de)(de)終端(duan)多達(da)(da)上千臺(tai)，每(mei)秒鐘的(de)(de)計(ji)算量、交互量高(gao)達(da)(da)數百條，客戶時常會因網(wang)絡問題(ti)造成的(de)(de)數據采集(ji)中斷而(er)感(gan)到困擾；最后(hou)，基于WiFi的(de)(de)網(wang)絡環境也不具備邊緣能力(li)，一些需(xu)要(yao)配合邊緣計(ji)算才能完成的(de)(de)潛在(zai)(zai)故障分析工(gong)作無(wu)法勝任(ren)。
針對于此，深圳(zhen)市(shi)宏(hong)電(dian)技術(shu)股(gu)份有限公司(si)（以下(xia)簡(jian)稱“宏(hong)電(dian)”）為其(qi)提供了(le)5G轉WiFi Mesh的(de)智慧(hui)工(gong)(gong)廠解決方案，實現了(le)對“有線﹢WiFi”網(wang)絡的(de)整體替代和低成本改造(zao)。該解決方案通(tong)過部署宏(hong)電(dian)5G工(gong)(gong)業CPE作為無(wu)線組網(wang)的(de)關鍵(jian)主節(jie)點和子節(jie)點（強AP），CPE內置基于高通(tong)驍龍X55平臺的(de)廣和通(tong)FM150 5G模組，實現了(le)5G無(wu)線Mesh組網(wang)，WiFi Mesh則使用多(duo)個(ge)組合設備形成一張樹狀(zhuang)網(wang)絡，覆蓋全廠。
圖：宏電Z1 5G CPE
方案實施后，宏(hong)電(dian)為該制(zhi)造商節約了上百個(ge)熱點以及車間內(nei)數十(shi)余(yu)公(gong)里(li)網(wang)線(xian)的鋪設(she)。由于(yu)沒有了線(xian)纜的“牽絆”，制(zhi)造商的生產線(xian)可以根據需要(yao)隨(sui)時調(diao)整，為工(gong)廠的柔性(xing)制(zhi)造提供(gong)支(zhi)撐，更容易滿足(zu)市場各類(lei)個(ge)性(xing)化(hua)定制(zhi)的需求。同時，宏(hong)電(dian)5G工(gong)業CPE支(zhi)持本地(di)數據處理(li)和分(fen)析，可擴(kuo)展部署5G邊(bian)緣計(ji)算和網(wang)絡切片，實現設(she)備預測性(xing)維護、智能巡檢等(deng)5G智造場景的應用(yong)。
圖：宏電5G CPE吸頂式安裝
5G的(de)“大帶寬”支撐了“AR人機交互(hu)系統”、“實時視頻(pin)空間(jian)指揮系統”等創(chuang)新(xin)應用(yong)，為(wei)客(ke)戶的(de)日常運維和管(guan)理提供助力；5G的(de)邊(bian)緣計(ji)算和網絡(luo)切片則能保(bao)障數(shu)(shu)據(ju)不出園區(qu)，讓數(shu)(shu)字化工廠(chang)的(de)數(shu)(shu)據(ju)安全性沒有后(hou)顧之憂。得(de)益于(yu)此，該制造商能夠快(kuai)速響應和處置各類(lei)網絡(luo)異常，設備平均利用(yong)率整(zheng)體提高(gao)，全流(liu)程費時縮減6倍。
5G機器人顛覆工廠傳統運維
隨著工(gong)廠(chang)(chang)里(li)線纜的消失，原本束手(shou)手(shou)腳的機器人們也重獲(huo)自由。基于5G可(ke)靠(kao)性網絡的連(lian)續覆蓋，機器人可(ke)以按需到(dao)達工(gong)廠(chang)(chang)里(li)的各(ge)個地(di)點，這將(jiang)給工(gong)廠(chang)(chang)的生產運維模式帶來極大的想象空間(jian)。
例如，在某國際領先的(de)汽車(che)主(zhu)機廠乘用(yong)車(che)生產制造基地的(de)總裝車(che)間里，每小時都(dou)有數十輛新(xin)車(che)下線，產線要求每天停(ting)機時長不能超過(guo)兩分鐘，這就對整(zheng)條(tiao)流水線的(de)運維水平(ping)提(ti)出(chu)了極(ji)高的(de)要求。
為了保證高效的(de)(de)(de)(de)運維，供應商會(hui)將非生產型(xing)零件(jian)的(de)(de)(de)(de)備品(pin)備件(jian)提(ti)前存放(fang)在車間(jian)旁邊的(de)(de)(de)(de)倉庫里，每(mei)當需要檢修或者更換(huan)的(de)(de)(de)(de)時候，運維人(ren)(ren)員便會(hui)在機器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)輔助下將替(ti)換(huan)件(jian)搬(ban)運到目的(de)(de)(de)(de)地(di)，完成(cheng)相應的(de)(de)(de)(de)維保工作。傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)工業搬(ban)運機器(qi)(qi)人(ren)(ren)遵(zun)循巡線(xian)導航的(de)(de)(de)(de)模式來搬(ban)運重物，但由于(yu)其(qi)行(xing)進(jin)路(lu)線(xian)是固定的(de)(de)(de)(de)，一(yi)旦需要更改會(hui)涉及整條流(liu)水(shui)線(xian)上配套(tao)設備的(de)(de)(de)(de)同步變更，成(cheng)本很高。同時，傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)作業采用人(ren)(ren)機分(fen)離的(de)(de)(de)(de)模式，即機器(qi)(qi)人(ren)(ren)運行(xing)的(de)(de)(de)(de)區域工人(ren)(ren)不能隨意進(jin)出，從而會(hui)浪費很多的(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)。
重慶(qing)創通(tong)(tong)(tong)聯(lian)達智能技術有(you)限公司（以下簡稱“創通(tong)(tong)(tong)聯(lian)達”）基(ji)于高(gao)(gao)通(tong)(tong)(tong)機(ji)器人RB5平臺開發(fa)研(yan)制的(de)(de)5G工業搬運機(ji)器人則是(shi)對傳統模(mo)式的(de)(de)顛覆。其搭載了(le)(le)創通(tong)(tong)(tong)聯(lian)達T55M-EA 5G模(mo)組，集成高(gao)(gao)通(tong)(tong)(tong)驍(xiao)龍X55 5G調制解(jie)調器-射(she)頻(pin)系(xi)統，支(zhi)(zhi)持5G Sub-6 GHz和(he)毫(hao)米(mi)波頻(pin)段和(he)獨(du)立及(ji)非獨(du)立組網模(mo)式，并兼(jian)容(rong)4G/3G網絡，支(zhi)(zhi)持GPS/GLONASS /北斗/伽利略/ QZSS衛星定位(wei)，在簡化產品設計的(de)(de)同(tong)時提供了(le)(le)更快、更準確(que)和(he)更可靠的(de)(de)定位(wei)能力。
圖：創通聯達5G工業搬運機器人
該款5G工業搬(ban)運機器人(ren)具有(you)5G傳輸、自(zi)主導航、避(bi)障(zhang)、物體識別等功能(neng)，能(neng)夠有(you)效提高生產(chan)效率并保障(zhang)車間內人(ren)工的(de)(de)(de)安全。在(zai)(zai)5G技術(shu)的(de)(de)(de)加持下——第(di)一(yi)，機器人(ren)可以(yi)在(zai)(zai)覆蓋全廠(chang)的(de)(de)(de)網絡(luo)里自(zi)由行動，不會(hui)出(chu)現WiFi組網模式下因跨熱點切換而出(chu)現的(de)(de)(de)短暫脫網情況；第(di)二，機器人(ren)上加裝的(de)(de)(de)攝像(xiang)頭所(suo)收集的(de)(de)(de)視頻流數(shu)據可以(yi)直接被拉到邊(bian)緣(yuan)側或云端進行實(shi)時分析，實(shi)現遠程駕駛和操(cao)(cao)控；第(di)三，5G的(de)(de)(de)大連接特性(xing)還(huan)可以(yi)容納越來越多的(de)(de)(de)無線(xian)設備接入同(tong)一(yi)張網絡(luo)，增強彼此之間的(de)(de)(de)互操(cao)(cao)作性(xing)。
未來(lai)，這款機(ji)器人甚至可以(yi)和工(gong)人們(men)的(de)工(gong)作(zuo)空(kong)(kong)間(jian)合而(er)為(wei)一，機(ji)器人實(shi)時跟隨人的(de)動作(zuo)進(jin)行搬(ban)運操作(zuo)，從而(er)大(da)大(da)優(you)化流水線的(de)空(kong)(kong)間(jian)布置(zhi)，實(shi)現(xian)成本的(de)節約。
融合AI和邊緣計算的5G智能網關
當越來越多(duo)的(de)工廠(chang)設備接(jie)入5G網絡后，隨之產生(sheng)的(de)數據量(liang)也(ye)與日俱增，尤其是很多(duo)場景(jing)都(dou)需(xu)要利用攝像頭來收(shou)集視(shi)頻(pin)流數據。
比如，工業產品的瑕疵檢測是保證產品質量的重要環節，一個看起來毫不起眼的缺陷或瑕疵，輕則致使企業的商譽和財產遭受損失，重則甚至會導致傷亡事故的發生，僅靠傳統的人工檢測手段無法保證效率和準確率，所以很多企業正在用攝像頭替代人眼進行質量的檢測和瑕疵的識別。這個過程中，不但需要基于5G“大帶寬”的特性實現數據的采集和傳輸，還需要利用人工智能技術(shu)在邊緣側或云端快速且準確地對圖像和視頻(pin)進行視覺異常檢(jian)測——換言之(zhi)，5G和AI、邊緣計算等技術(shu)的融合正(zheng)在成(cheng)為(wei)大勢所趨(qu)。
正是看準了這一趨勢，憑借在業界積累的多年經驗，山東華辰連科通信網絡有限公司（以下簡稱“華辰連科”）推出了AI智能網關AG1002X，該款智能網關基于高通驍龍X55 5G基帶芯片和QCA6391 WiFi6芯片(pian)研發，搭載廣和通FM150 5G模組，具有極高的(de)性能。
圖：華辰連科AI邊緣智能網關
過去(qu)，工廠(chang)需要通過多款設(she)備(bei)的(de)組合(he)(he)來實現綜合(he)(he)的(de)功能(neng)(neng)，而華辰連(lian)(lian)科的(de)這款設(she)備(bei)則(ze)創(chuang)新(xin)性(xing)的(de)將(jiang)5G傳(chuan)輸、SD-WAN、邊緣計算、路由、交換、AI、WiFi6融為一體，用“白(bai)盒化”的(de)解決方案(an)替代(dai)傳(chuan)統的(de)分離設(she)備(bei)。其具備(bei)的(de)技術能(neng)(neng)力(li)就像一個(ge)個(ge)現成的(de)積(ji)木(mu)塊，客(ke)戶可以根據自己的(de)需求靈活的(de)進行組合(he)(he)和搭(da)建，比如5G+AI——華辰連(lian)(lian)科將(jiang)專門用于網(wang)絡(luo)處理(li)的(de)智能(neng)(neng)網(wang)關與AI推(tui)(tui)理(li)芯片(pian)相結合(he)(he)，使(shi)得做傳(chuan)統網(wang)絡(luo)處理(li)的(de)智能(neng)(neng)網(wang)關在(zai)滿足承載網(wang)絡(luo)應(ying)用的(de)同時擁有(you)AI推(tui)(tui)理(li)能(neng)(neng)力(li)。
如今，這(zhe)款(kuan)AI智能網關已經在(zai)許多客戶的工(gong)廠(chang)(chang)里(li)得到了廣(guang)泛應用。比如某知(zhi)名電商在(zai)其物流(liu)倉庫里(li)用智能攝像頭檢(jian)測(ce)物流(liu)車的運行軌跡是(shi)否正常(chang)；某知(zhi)名電信運營商通過AI算法來檢(jian)測(ce)工(gong)廠(chang)(chang)機械(xie)臂的動作是(shi)否標準；某IT公司(si)利用類似的解決方案來進行工(gong)廠(chang)(chang)的火災檢(jian)測(ce)、工(gong)人安(an)全帽檢(jian)測(ce)等等……
不只是國(guo)內，華辰連科的解(jie)決(jue)方案也在(zai)(zai)(zai)海(hai)外的多個(ge)項目中實(shi)現了落(luo)地。在(zai)(zai)(zai)出海(hai)的過程中，高(gao)通驍龍X55作為一個(ge)真(zhen)正全(quan)球(qiu)(qiu)化的5G解(jie)決(jue)方案，能夠全(quan)面完整地支持全(quan)球(qiu)(qiu)幾乎所有(you)主要(yao)5G頻段(duan)及其組合，滿足5G終端在(zai)(zai)(zai)全(quan)球(qiu)(qiu)各個(ge)地區和國(guo)家的設計需求(qiu)，幫助華辰連科應(ying)對不同(tong)運(yun)營(ying)商的測試需求(qiu)，在(zai)(zai)(zai)降低成本(ben)的同(tong)時(shi)加快了產(chan)品的上(shang)市。
結語
5G極大契合(he)了工業(ye)生產(chan)需求，能夠(gou)幫助(zhu)工廠的(de)(de)生產(chan)操作變得更加靈活高效，同時(shi)提(ti)高安(an)全性并(bing)降低運維(wei)成本。除(chu)了上文(wen)提(ti)及的(de)(de)案例(li)，市面上還涌現(xian)了包括性維(wei)護(hu)、AR遠程維(wei)修、機器人(ren)精準協同在(zai)內的(de)(de)更多應用(yong)……值得一(yi)提(ti)的(de)(de)是，這些應用(yong)都不(bu)是個例(li)，而是具有相(xiang)當的(de)(de)“可復(fu)制性”，已(yi)經在(zai)不(bu)同行業(ye)的(de)(de)工廠里(li)遍(bian)地開花。2019年6月6日，5G牌照正式發放，那時(shi)人(ren)們(men)對5G在(zai)制造業(ye)的(de)(de)價值還只是暢想，如(ru)今，愿景(jing)已(yi)經照進現(xian)實，并(bing)正在(zai)助(zhu)力中國制造邁(mai)入智造的(de)(de)新階段(duan)。
