2020中国5G垂直行业应用案例.pdf

版权所有 2020 GSMA?5G?2020GSMA 代表全球移动运营商的共同权益。GSMA 在更广泛的全球移动生态系统中连结着 750 多家移动运营商，将近 400 家企业，其中包括手机与终端制造商、软件公司、设备供应商、互联网企业、以及相关行业组织。GSMA每年在巴塞罗那，洛杉矶和上海举办业界领先的 MWC 大会，以及 Mobile 360 系列区域会议。更多有关 GSMA 信息，请阅览 关注 Twitter:GSMA 微信公众号:GSMA_MWCS中国信息通信研究院（以下简称“中国信通院”）始建于1957 年，是工业和信息化部直属科研事业单位。多年来，中国信通院始终秉持“国家高端专业智库 产业创新发展平台”的发展定位和“厚德实学 兴业致远”的核心文化价值理念，在行业发展的重大战略、规划、政策、标准和测试认证等方面发挥了有力支撑作用，为我国通信业跨越式发展和信息技术产业创新壮大起到了重要推动作用。近年来，适应经济社会发展的新形势新要求，围绕国家“网络强国”和“制造强国”新战略，中国信通院着力加强研究创新，在强化电信业和互联网研究优势的同时，不断扩展研究领域、提升研究深度，在 4G/5G、工业互联网、智能制造、移动互联网、物联网、车联网、未来网络、云计算、大数据、人工智能、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、智能硬件、网络与信息安全等方面进行了深入研究与前瞻布局，在国家信息通信及信息化与工业化融合领域的战略和政策研究、技术创新、产业发展、安全保障等方面发挥了重要作用，有力支撑了互联网+、制造强国、宽带中国等重大战略与政策出台和各领域重要任务的实施。顾问：斯 寒，GSMA 大中华区总裁王志勤，中国信息通信研究院副院长作者：常 洁，GSMA 大中华区创新与生态合作总经理关 舟，GSMA 大中华区公共政策总经理关庆贺，GSMA 大中华区创新与生态合作经理 中国电信 华为 爱立信 大唐移动 海尔 中国移动 中国联通 中兴通讯 上海诺基亚贝尔 咪咕GSMA 对本次报告的主要合作单位表示感谢：*及多家产业伙伴，限于篇幅，在此不一一列出。02030710121419212427303234374042前言基于 5G 边缘计算的智能柔性生产天津海尔洗衣机工厂 5G 智慧园区中国商飞 5G+8K 飞机表面质量监测新凤鸣基于 MEC 的智能车间三一重工 5G 智能制造湖南华菱湘钢 5G 智慧工厂天津港 5G 智慧港口应用武汉 5G 智能网联汽车测试示范区5G BRT 智能网联车路协同系统5G 在智能电网中的应用咪咕 5G 快游戏江西南昌红谷滩 5G 云 VR 精品示范区基于 AI QoE 的 5G 云 VR 教育应用中国慕课大会 5G+超远程虚拟仿真实验基于 5G 技术的医院网络建设标准目 录斯寒GSMA 大中华区总裁王志勤中国信息通信研究院副院长“2G跟随”、“3G突破”、“4G同步”、“5G先行”，中国移动产业近年来取得的进步有目共睹，5G 在中国的发展以及对全球移动产业的影响也备受瞩目。根据 GSMA智库最新预测，到 2025 年，全球将有 411 个运营商在 119 个国家和地区商用 5G，届时，全球 5G 用户数将达到 18 亿，其中中国将占到总用户数近 45%，成为全球最大的 5G 市场。根据 GSMA 对全球 2000 多家企业负责人调研显示，5G 与垂直行业的深度融合将是 5G 成功的关键之一。预计到 2030 年，对运营商而言，通过 5G 赋能的全球垂直行业市场规模总量将达到近 7000 亿美元。如何更好地把 5G技术服务于垂直行业，并推出超越连接的创新服务与价值将是把握住这个潜力巨大的新兴市场机会的关键。2019 年，伴随着中国 5G 商用服务的开启，中国的移动运营商、垂直行业以及技术公司正在积极合作与实践，将 5G 技术逐步应用于工业制造、交通运输、传媒与物流等诸多垂直行业，赋能行业的数字化转型。在和广大伙伴的沟通过程中，我们深刻认识到，5G 行业应用的探索是个分阶段、分重点的长期过程，明确场景、制定标准、合作创新是推动 5G 在行业发展的不二法则，同时这个赋能的过程也需要我们有耐心、有恒心，深入了解行业的真实需求，并不断的调整和完善。中国 5G 垂直行业应用案例 2020共汇集了 15 个中国领先的 5G 行业应用实践，涵盖工业制造、交通运输、电力、医疗、教育和内容等诸多领域，聚焦新一代信息技术在行业市场的应用场景、技术特点和未来发展机遇。每一个案例的背后都是一群坚定的 5G 应用的先行者，以开放、合作、创新的态度不段探索，我们也衷心希望通过报告中梳理的应用场景、项目反馈以及经验思考，能够为中国和全球接下来 5G 技术在行业应用中的推广与发展中带来参考与启发！当前，第四次工业革命正蓬勃兴起，与世界经济新旧动能转换形成历史性交汇。移动通信经历了第一代到第四代发展，已步入第五代移动通信（5G）商用元年。5G 作为新一代信息技术，将从移动互联网扩展到移动物联网领域，与经济社会各领域深度融合，全面构筑经济社会发展的关键信息基础设施，培育经济发展新动能、打造社会治理新模式、拓展民生福祉新内涵。5G 融合应用是新生事物，需要探索新产品、新模式和新业态。为推动 5G 应用发展，中国信息通信研究院与IMT-2020（5G）推进组，于 2018 年和 2019 年连续主办两届“绽放杯”5G 应用征集大赛，面向行业、企业及个人广泛征集 5G 应用，凝聚社会民众智慧，促进行业转型发展，深入挖掘并孵化 5G 特色应用。大赛得到社会广泛关注和支持。2019 年，大赛共收到项目 3731 个，点燃了全社会创新的热情，带来 5G 应用创新高潮，涌现出大量新产品、新业态和新模式。中国 5G 垂直行业应用案例 2020精心收录了 15个中国 5G 行业应用优秀案例，其中包括部分“绽放杯”的优秀作品。希望这些案例能给致力于 5G 产业与应用发展的朋友以借鉴和启发，并涌现出更多的创新与实践。5G融合应用需要持续不断的探索，中国信息通信研究院愿与全球各界朋友通力合作，共同构建5G应用创新繁荣生态。前 言03中国 5G 垂直行业应用案例 2020基于 5G 边缘计算的智能柔性生产5G 为“万物互联”而来。爱立信积极参与 5G 技术和产品研发、标准制定和产业推广。罗博特科项目是爱立信与中国移动江苏公司联合垂直行业合作伙伴罗博特科公司在 5G 智能制造领域开展的合作创新。我们希望通过项目发现 5G 对垂直行业的潜在价值，完善端到端产品和解决方案，培养产业合作伙伴和探索有竞争力的商业模式，并完善面向垂直行业的服务和交付能力。该项目从开展至今已经在上述方面取得了显著进展。陈明博士爱立信中国移动业务部 CTO合作单位案例综述罗博特科是专业的智能制造系统提供商，专注于为光伏、汽车电子、电子半导体、食品及药品等领域提供智能制造解决方案，包括智能自动化设备、智能检测设备、智能仓储设备、智能物料转运系统及智能制造执行系统，致力于通过创新技术让工业制造更柔性、更智能、更高效。经过罗博特科与江苏移动和爱立信工业调研联合团队的多次探讨，三方都认为通过 5G 网络改造智能工厂是未来的方向。5G 可以释放无线技术在工业领域的应用空间，为智能制造带来重大赋能支撑。为此江苏移动、爱立信与苏州罗博特科公司于 2018年 11 月 28 日签署 5G 智能制造联合创新战略合作协议，积极探讨在 5G 工业应用领域的合作，以“基于 5G 的智能工厂”为目标，在江苏省苏州市罗博特科工厂搭建小型化离散制造产线原型，用 5G 无线网络替代工业现场 OT层的有线和 WiFi 连接，从而提升设备智能化水平，助力工业软件云化部署加速迭代，最终实现柔性制造、智能制造。为 AGV 小车和智能接驳台提供稳定可靠的无线连接，提高 AGV 小车行进稳定性和可靠性，提高产线布局柔性。为汽车电子精密加工设备、AGV提供通信连接，并通过和MES(制造执行系统），RMS(机器人调度系统）实时数据交互，实现自动化产线及生产可视化。通过 5G 网络来完成相机拍照图片上传边缘云，云端检测后结果下发控制，将硅片按质量等级进行分选。AGV 搭载高清摄像头，在行进过程中，实时对工厂环境进行拍摄，视频实时回传监控中心，远程对工厂车间环境进行监控，可有效降低人工成本，提高管理效率。并通过 AR 技术实现远程设备巡检。智能物料转运汽车电子精密加工自动化智能图像质检智能 AR 巡检机器人基于 5G 边缘计算的智能柔性生产04中国 5G 垂直行业应用案例 2020行业挑战解决方案目前国内制造业面临技术改造和转型升级等问题，因此推动制造业数字化、智能化、柔性化生产成为转型方向。项目开始之初，通过对超过百家工业企业的调研，总结出制造企业向智能柔性制造升级过程中存在着以下挑战：工厂网络多样化，协议众多，层间集成度不高，难以融合互通；难以实现柔性生产：有线方式部署困难，影响产线柔性；工业 WiFi 存在众多弊端，其可靠性不高、覆盖范围有限；现有网络对高带宽低时延类应用支撑不足；数据采集不畅，控制多部署在现场，设备间协同不足，在本项目中，江苏移动和爱立信为罗博特科建设了5G 企业专网。爱立信 5G 企业级移动通信解决方案可针对不同工业客户对网络安全性、独立性、可靠性的不同需求，以及运营商对于企业级网络的管理，为企业控制投资成本、降低建设难度的诉求提供一整套网络解决方案。在智能 AGV 的调度、智能故障应急处理等场景，需要网络端到端时延要控制在毫秒级。本项目充分利用 5G技术优势，项目中空口用户面时延由 20ms 降低至 4ms，影响效率；5G 作为支撑智能制造转型的重要使能技术，结合云计算、大数据、人工智能等技术，助力企业实现生产设备更智能以及生产管理更智能，打造更柔性的生产线，并将分布广泛的人、机器和设备连接起来，构建统一的工业互联网络。引入 5G 边缘计算、网络切片等新技术，运营商可以为工业客户提供更专业、更安全的云网一体化新型智能基础设施和轻量级、易部署、易管理的解决方案，助力企业向柔性制造、自动化生产、智能化方向演进。并且将利用边缘云进一步降低时延，以满足调度等应用场景要求。同时，利用 5G 大带宽满足对于现场高清图像实时识别和处理的要求，单路摄像头实时视频回传需要上行约 20Mbps 带宽，VSLAM 3D 实时地图重建需要上行100Mbps以上带宽，CCD质检需上行数十兆至数百兆（取决于工业摄像头分辨率），且需要高可靠、高稳定的网络传输，这些都是现有无线技术无法支撑的。基于 5G 边缘计算的智能柔性生产 不需要企业本地部署硬件设备，可降低成本；适用于数据敏感性要求不是很严苛的用户；可根据企业性需求，配置不同网络切片；企业网切片（S-NSSA1#2)基站射频单元IMS APNInternet APNDOT运营商切片（S-NSSA1#1)运营商核心网网络切片（优享）纯 5G 网络逻辑切片01本项目采用分阶段实施方案，第一阶段完成了无线替代 WiFi 和有线的技术验证；第二阶段完成了 5G 企业专网的部署，将工厂设备全部接入 5G 网络；第三阶段实现了完整的 5G 太阳能柔性产线搭建，探索云 AGV，云质检等创新的智能化工业设备和应用，打造智能化解决方案，为下游光伏制造企业赋能。05中国 5G 垂直行业应用案例 2020本项目的创新性体现在四个方面：探索 IT/CT/OT 超融合的工业互联网解决方案。基于同一 IT 环境，承载 CT 网络与 OT 应用。推进 5G 边缘计算的进一步落地，实现时延可控，数据本地卸载、本地管理。软硬解耦，智能上移，形成统一的工业控制大脑，工业现场只保留机械动作部分，从而实现集中控制和灵活统一的调度。将多个应用打通和协同，实现产线整体升级。本项目不仅在方案上实现了技术创新，在商业模式和合作模式上也进行了深入探索。罗博特科作为智能制造解决方案商，辐射电子、机械、汽车、新能源等多个下游行业，三方可携手实现 5G 的快速推广及共赢。江苏移动也将借此提升自身能力，探索向运维服务、数据增值等商业模式的转型升级。本项目通过多家企业的合作试点，实现了生产效率提升 30%，人工成本降低 40%，同时有效帮助企业提升成品率和产品质量。基于 5G 边缘计算的智能柔性生产 控制面在公网核心网，数据面在本地控制 数据本地卸载 适用于对于数据安全要求本地管理的企业 本地边缘云可配置各类本地服务运营商 RAN(PLMN-x)运营商核心网IMS APNInternet APN专有网络(PLMN-y)LTE/5G 基带Router 6000企业 Core/5G(MME,SGW,PGW,PCRF)企业业务服务中心(Enterprise-OSS,Customer Access Secure,Mission Critical Push To Talk,Grade of Service)运营商网络(PLMN-x)企业用户 Auth(S6a)MBB,IMS O&MDOT基站射频单元微站射频单元IRU 所有网元均在企业本地部署 适用于对于数据及管理安全最苛刻的大型企业 本地边缘云可配置各类本地服务 可开放网络能力运营商 RAN(PLMN-x)运营商核心网专有网络(PLMN-y)LTE/5G 基带企业 Core/5G(MME,SGW,PGW,PCRF)企业通信中心(IMS)企业业务服务中心(Enterprise-OSS,Customer Access Secure,Mission Critical Push To Talk,Grade of Service)DOT基站射频单元微站射频单元IRURouter 6000企业专网（专享）公网，私网共用基站设施02企业私网（尊享）所有网络本地独立0306中国 5G 垂直行业应用案例 2020经验总结与后续计划经过一年多的实践探索，我们非常有信心，5G 作为最优的无线技术，可凭借高带宽、高可靠、低时延、移动性助力工厂实现设备智能化、生产管理智能化、控制迭代智能化、以及 OT 和 IT 的深度融合。在迈向工业互联网的过程中，安全、可靠是最重要的考虑因素。我们以企业专网作为切入点，无线替有线，蜂窝替 WiFi，再结合 5G 边缘计算、网络切片等新技术，实现一网多用，打造网云一体化基础设施，充分发挥运营商在通信领域的专业性，为企业提供更专业的服务。企业可以按需使用网络和运营商云资源，更弹性、更便捷、更灵活，实现管理、业务等方面的数字化转型，向柔性制造、自动化生产、无线数字化方向演进。将有线+WiFi 的工业物联网升级为基于 5G 专网的工业物联网，解决了工厂设备走线和摆位对IT部门的挑战，为柔性生产所需添加的更多物联网设备提供优异的网络基础。将部分现场设备计算能力上移（如 AGV，图像质检，VSLAM 建模等现场设备的计算单元集中上移)，基于 5G边缘云实现综合调度和快速迭代。将与 5G 结合紧密的工业 AR、车间巡检等场景成功落地。在项目执行过程中，我们也有以下收获：5G 进工厂需要对工业客户做培训，保守的客户需要较长的培训周期，罗博特科对新技术嗅觉敏锐，可以快速形成合作。5G 行业客户拓展需要注意企业的新技术创新基因。江苏移动、爱立信与罗博特科探索 5G 云 AGV 方案创新，将最初本地激光惯导 AGV 升级为基于 5G 边缘云集中调度导航的 V-SLAM 云 AGV，5G 成为 AGV 内部控制总线，未来 AGV 的大量开发集中在云计算环节而不是 AGV 硬件本身，大大降低了 AGV 的开发、迭代难度，集控能力大幅增强。其AGV也得到其他工厂的采购与认可。对现场基于有线组网的通信类型做了区隔，每个机台内部 PLC 与 I/O,传感，促动器等之间的交互属于设备内部组网，协议多样，时延要求极低。机台与外部系统的通信整体时延可控，可通过 5G 大规模实现工业物联网。5G 终端的生态成熟尚需时日，项目实施进度受终端影响较大，5G 行业应用拓展需保持耐心。江苏移动、爱立信和罗博特科公司技术创新的同时，努力将项目的成功经验商业落地。伴随着 5G 技术和生态的不断成熟，未来，5G 还会有更多的变革和创新意义：基于 5G 专网的 SA 组网，探索 5G SA 专网对实时自动化等场景的支持；探索 5G SA 专网的切片能力，帮助工厂将现有的工控网、工控补充网络（WiFi 等）、视频监控网、访客WiFi、办公网络等通过切片方式实现一网多用，安全区隔。基于 5G 边缘计算的智能柔性生产实时智能云质检方案智能上下料方案精密装配方案生产大脑方案智能 AR巡检方案CT 设备提供高可靠、大带宽的蜂窝网络连接及管理工具OT 应用部署IT 环境提供数据本地管理，解决企业安全顾虑多用途服务器路由器基带单元企业核心网（5G EPC,E-0SS)私有网络（PLMN-x)5G NR专网边缘云07中国 5G 垂直行业应用案例 2020海尔衣联网天津洗衣机工厂是我们在 5G 时代践行中国智能制造的一个实践，未来在家庭端，5G 实践应用的场景也将会有快速的爆发，为用户智慧家庭的场景体验作出巨大的贡献！李洋海尔智家平台副总裁，海尔洗衣机产品总经理合作单位案例综述海尔洗衣机天津互联工厂是海尔集团全球第 15 个互联工厂，工厂建设秉承海尔集团海尔衣联网创新发展的理念，在工厂内将 5G 通信、人工智能、云计算等当前最新的信息通信技术与实际生产及管理相结合，实现工厂生产质量检测、生产安全监控、仓储物流、设备监控等十余项应用场景解决方案，致力于将其打造成为 5G+云平台的智慧工厂。天津海尔洗衣机工厂5G 智慧园区以上智能应用场景均接入构建在云上的 5G 智能工厂统一平台，实现统一接入、统一管理和统一展示。该项目由国内首家互联网型工业智能研究院-青岛海尔工业智能研究院发起，并由中国电信集团有限公司天津分公司协同支撑完成。针对海尔洗衣机天津互联工厂项目，双方达成共识并于2019年9月26日签署战略合作协议、落地智能制造5G创新实验基地。实现园区安全管理的地面无人巡逻车和立体安全协同的无人机解决生产一线工人技术难题的 AR 远程指导帮助检测工人实现质检流程标准化的 AR 作业指导帮助鉴别自动生产线人员进入操作时安全防护穿戴合规的劳保安全识别解决生产线上各环节原料及成品质量检测、提高品控的视觉检测实现生产成品搬运的无人驾驶夹抱车实现园区智慧管理的智能井盖、智能垃圾桶、智能照明路灯、智能停车以及智能烟感。智能应用场景天津海尔洗衣机工厂 5G 智慧园区08中国 5G 垂直行业应用案例 2020解决方案为了满足全球各地不同市场对产品的多样化、个性化需求，生产企业内部需要更新现有的生产模式，因此基于柔性技术的生产模式成为趋势。在企业工厂内，5G 具有无可比拟的优势，在减少机器与机器之间的线缆成本的同时，利用高可靠性网络的连续覆盖，使得机器人在移动过程中活动区域不受限，在各种场景中进行不间断工作以及工作内容的平滑切换。工厂中，不同生产场景对网络的要求不同。5G 网络以其端到端的切片技术，可在同一个核心网中具有不同的 QoS，可按需灵活调整。5G 可构建连接工厂内外的以人和机器为中心的全方位信息生态系统，最终实现任何人和物在任何业务数据汇总的大数据平台部署在中国电信天翼云上，共有 14 台服务器。平台集中汇总展示了海尔洗衣机互联工厂内各项 5G应用典型场景。平台可针对海量异构的物联网设备、视频设备，实现实时跟踪检测、图像对比分析、大数据统计分析、告警、预警等，旨在实现全方位、智慧化的监控、监管。平台使用成熟的开源SSH技术搭建，采用前后分离的架构，后端 JAVA 结合 Spring+SpringMVC+Hibernate 开源技术实现，保证系统可靠性。面向柔性制造的生产线 5G 网络覆盖智能监控平台建设0102时间、任何地点都能实现彼此信息共享。企业的生产场景，涉及到的跨工厂、跨地域设备维护，远程问题定位等场景，5G 技术在这其中的应用，可以提升运维效率，降低成本。为满足企业在厂区内特定区域网络需求，由中国电信对厂区进行了 5G 网络信号基础覆盖。整体 5G 网络信号覆盖方案按能够满足室外和室内两方面进行建设。室外建设主要为露天场所的 5G 覆盖，室内建设主要是对内桶生产区、试验室区域、包装线区域的信号覆盖。室外区域共规划 4 个 5G 小区，每个小区的实际下行带宽约为 1Gbps，上行约为 100Mbps，能够满足厂区内无人机及 AGV 运输的需求。通过 AAU 设备在厂房两侧对生产线进行覆盖，采用 4 台 AAU 设备在生产线两侧对厂区进行覆盖，满足维修通过 AR 眼镜与国外专家远程随时交流、冲压钢板快速视觉检测问题回溯等需求。采用布放分布式 PRRU 的方式进行覆盖，由于墙体为外包金属板结构，考虑覆盖效果，大房间的需求采用 PRRU 进屋的方式进行覆盖，满足试验室数据高速传输需求；整体为空旷环境，参考的 AP 安装方式，本区域采用分布式 PRRU进行布放，满足无人成品库夹包车通过视觉分析实现将洗衣机成品自动夹起并码放到指定区域的核心需求；室内试验室区域的覆盖方案室内包装线区域的覆盖方案室内内桶生产区的覆盖方案天津海尔洗衣机工厂 5G 智慧园区09中国 5G 垂直行业应用案例 2020经验总结与后续计划01 进一步融入边缘计算，搭建云、边、端协同架构在未来，平台将融合边缘计算架构，实现对边缘节点的部署、监控和管理，解决传统云计算存在的实时性不够、宽带不足、能耗较大等问题。02 进一步封装模块化的设备联动机制，实现自定义协同组合不同场景对设备协同工作的需求往往不同，而且，设备的多样性、数据的复杂性和下行协议的异构性意味着无法固定化触发条件和响应动作之间的复杂逻辑。因此，平台将致力于针对不同场景、不同设备，实现设备数据结构的模块化封装，以满足用户对自定义设备协同机制的需求。03 拖拽式自定义监控中心，满足定制化需求平台具备融合多智慧系统的能力，然而在不同场景下，用户对数据的关注维度、关注内容、进一步展现形式和风格喜好都不尽相同。平台具备完备的 API 文档，可以满足场景界面的二次开发，但仍需要前端的开发工作，目前无法实现工具式的定制过程。因此，平台将在未来开发拖拽式自定义监控中心的功能，提供数据展示模块仓库，并开放配置接口，以实现多智慧系统的多形式的快速自由组合。04 场景迭代，技术创新我们将继续深入开发其他质量检测、安全生产应用场景，通过统一平台实现应用场景间的联动，将解决方案标准化，为同类企业智能化升级提供便利条件。目前项目进展比较顺利，在机器深度学习算法和自动驾驶的算法上还在不断优化，力求达到工业级标准，将响应时间控制在秒级内。场景是 5G 落地工业领域的关键，不能盲目的为了新技术去创新，将 5G 技术分阶段规划并落地是我们目前识别到的比较高效的路径。从点突破，再到面的复制，进而推广到行业中，是我们肩负的使命。家电制造行业的成品都没有搬运的底部托盘，所以成品的搬运都采取双侧夹抱的方式，而目前叉车生产企业实现无人驾驶的多数为底部叉取的车辆，此次海尔洗衣机天津互联工厂，实现了现有夹包车的无人驾驶改造，同时将传统叉车无人驾驶与夹抱相结合，解决了洗衣机工厂成品的仓储搬运安全管理并提升效率，对解决现有工厂实现仓储物流的自动化和智能化对已有叉车的改造提供了示范案例。海尔洗衣机天津互联工厂还广泛应用了 5G+AR 技术，集中实现了安保检测、远程指导、作业指导等多个场景的应用，为 5G 环境下 AR 广泛应用提供了试点条件，并推动了工厂智能化改造和创新的标准论证。无人驾驶叉车改造5G+AR 应用0304天津海尔洗衣机工厂 5G 智慧园区10中国 5G 垂直行业应用案例 2020中国商飞 5G+8K飞机表面质量监测中国商飞要探索基于 5G 的大飞机智能制造系统，建设基于 5G 的大飞机示范工厂，到 2021 年，建设重构工艺、生产、质量、物流模式的示范工厂。汪顺利上海飞机制造有限公司航研所党总支副书记、智能工厂部部长合作单位解决方案针对飞机表面检测过程中的痛点难点，中国商飞将8K 超高分辨率，高精度视觉检测与 5G 高速率的特点相结合，推出基于 5G 网络的 8K 超高分辨率飞机表面质量检测系统，打造一套适用于飞机表面检测的可移动、柔性、高精度、高效率的视觉检测系统。在实践中，聚焦在以下几个方面进行创新：行业挑战 8K 超高分辨率图像编解码技术，超高清图像实时编码算法的深度并行优化技术、超高清图像实时编码算法的质量优化技术、超高清图像实时编码算法的并行码率控制技术 5G 网络下 8K 图像的传输技术 基于人工智能的缺陷检测技术民航客机在制造、试飞和正常航线运行维护的过程中，都需要进行表面质量的检测。典型检测场景如：装配过程中的表面特征位置检测、表面缺陷检测、关键零件安装状态检测、喷漆过程中的喷漆表面砂眼、橘皮、流淌、漏刷等缺陷检测、运营过程中的例行维护表面检测等。中国商飞 5G+8K 飞机表面质量监测布线模式实施复杂，反馈缓慢8K 超高分辨率工业相机的出现和应用，解决了检测面积和精度的问题，但是由于数据量太大，检测过程数据需要几十米的线缆进行传输或者离线存储，不便于数据上云进行高性能计算，结果反馈不及时，效率低。人工模式效率低下，专家依赖当前这些检测多通过人工目视进行，效率低下且检测结果不够客观准确。然而，受限于飞机的尺寸大、检测工作量大、外形复杂、精度要求高、检测环境复杂的特点，机器视觉检测在飞机表面检测运用中遇到各种技术难题，如有线连接不便、图像传输困难、检测效率低下、精度不够等问题，因此并未在飞机表面检测过程得到广泛应用。11中国 5G 垂直行业应用案例 2020由于 5G 网络解决了传统现场布线连接复杂的问题，移动的实时检测平台成为可能。高分辨率的图像经过 5G 网络实时传输到云端高性能图形计算服务器，以秒级的速度进行图像运算和分析并输出检测结果，大大改变了之前离线图像采集与本地运算效率低的问题。客户价值基于 5G 网络的 8K 超高分辨率飞机表面质量检测系统具有广阔的应用前景，可以应用于飞机生产和运营所有过程的表面检测，对整个航空产业有着重要的意义：由于该设备可以由一人操作完成，每条生产线至少减少 2 名质检人员，节省人力成本；另外减少验收检测时间可以大大提升生产效率，提高飞机的经济性。工作效率提高对于制造过程检测，由于不需要移动和攀爬工装设备，检测准备时间少，检测过程高度自动化，使用后可以将飞机部件的表面检测效率提高3 倍以上。对于航线运营意义同样重大，成倍缩短航线运行维护的时间，提高了飞机的出勤率和机场空间的利用率，为航空公司、机场及整个航空产业带来整体的效率提升。经济成本减少所有检测结果客观、可量化、可追溯，检测覆盖率达到 90%以上。对于制造过程来说，可以减少交付时的不符项，提升产品的安全性和用户的满意度；对于航线运营来说，可以提升定检的质量水平。检测质量提升通过 8K 超高清图像采集设备采集大范围高精度的图像，经由5G网络传输至检测平台进行智能分析，自动识别飞机表面缺陷。采用此技术具有成本低、部署简单快捷、检测速度较快、检测精度较高、检测范围较广和检测结果准确等优点，且不需要大量人工参与。8K 超高清图像具有画面高度清晰，色域范围更广、亮度动态范围更大等特点。根据国际电盟在2012 年通过的相关标准规定，8K 超图像视频的分辨率可达 76804320，是 4K 图像的 4 倍，传统全高清图像的 16 倍。在带来超高清晰度与超大色域的同时，8K 图像对承载设备的性能提出了更高的要求。在未经压缩的情况下，8K 图像(按检测过程需求 5fps)每秒的容量即可达到 500Gb，为保证图像质量，即便经过压缩，8K 图像数据的传输速率至少为 100Mbps，必须依托 5G 技术的超高带宽和高效的图像编码压缩技术来实现。创新点 18K 视觉实时图像检测创新点 28K图像预处理，通过 5G 管道承载创新点 3云+AI 实现实时检测检测模块视觉检测模块、无损检测模块机器人升降装置AGV被检测件机身、机头、机翼等所有大部件地面中国商飞 5G+8K 飞机表面质量监测12中国 5G 垂直行业应用案例 2020新凤鸣基于 MEC的智能车间5G 元年，我们有幸成为中国移动 5G 应用的先行者，验证了 5G 在广数采、泛连接、高计算上的先进性。我们期待5G 技术持续优化，进一步驱动企业“业务+管理+技术”深度融合，示范和引领化纤行业数字化转型和高质量发展。王会成新凤鸣集团 CIO合作单位行业挑战全球化纤行业已进入关键的数字化转型时期，当前化纤行业在通信方面面临的挑战包括：案例综述新凤鸣集团是一家集聚酯，纺丝，加弹，进出口贸易为一体的大型股份制企业，聚酯长丝稳居行业全球第二。2019 年，中兴通讯联合嘉兴移动充分利用 5G 技术的大带宽、低延时和大链接特性，为新凤鸣集团长丝生产车间提供了全方位的数字化解决方案，主要包括无人IGV小车方案、车间8K高清5G智能监控方案、机器视觉+5G+AI飘丝/飘杂检测方案、以及5G无线数据信息采集方案。通过5G的赋能，增强了新凤鸣集团的生产管理能力，提升了企业生产效率，同时提高了产品质量。智能车间的数字化转型迫切需要一张适合行业特点的高带宽、低时延、可靠性高、部署简单的网络，实现车间设备的联网，以及生产运营的智能。生产车间业务繁多，特别是一些视频类业务（如高清视频监控，机器视觉等）对带宽要求高，而传统网络无法满足要求传统网络传输无法满足车间设备所需的端到端低时延、高稳定性及可靠性的要求面临网络结构复杂，布线、运行和维护成本高、安全管理能力不足解决方案基于 5G 技术为化纤生产车间设备的通讯问题提供全新方案，不仅对车间网络的带宽、时延、安全性保障方面带来飞跃式的提升，还促进车间设备与 5G 终端、网络的进一步结合，从而对车间应用系统产生革命性影响。车间信息化供应商将根据 5G 特性应用升级，并转型生产 5G 嵌入式产品，从源头推动5G产业链的发展。新凤鸣基于 MEC 的智能车间13中国 5G 垂直行业应用案例 20205G 高清移动视频监控01飘丝/飘杂检测02无人 IGV 小车03车间的安全生产依赖于多种摄像头设备，通过在移动的 IGV 上加装摄像头，可以实时监控生产现场，保障安全生产。摄像头的视频数据通过 5G MEC 本地分流上传到新凤鸣的视频中心，避免了数据流出，保障了企业数据安全。其他需要使用视频的应用可以从视频中心获取数据，取代传统 4G 专网传输方式，传输性能更加优异。5G 高清移动视频监控，随时随地低成本部署，且可实现移动监控。MEC 实现本地分流，可以保障企业数据安全，同时也提高车间安全生产水平。飘丝/飘杂问题是化纤行业老大难的难题，每年都给化纤行业造成了巨大的损失。新凤鸣的核心产品是长丝，长丝是由几百根微米级别的细丝以每分钟 4000 米的下丝速度盘卷而成。而下丝过程中，如果细丝飘离了轨道，就是飘丝，如果飘到了相近轨道就是飘杂。这个问题难点在于快和细，微米的细丝以千米每分钟的速度下行。通过采用巡检机器人和 8k 高清摄像头，通过 5G 网络，回传给AI 算法识别的方案解决了此问题。本项目填补了该领域的空白，加速推动 5G+MEC 技术成果在化纤行业的转化应用。5G 提供上行超过 100M（满足 8K 高清）的带宽和超低时延，完全满足飘丝/飘杂检测需求，破解了化纤生产行业难题，提升了产品质量。在生产车间有大量的丝饼需要通过 IGV 搬运，通过 5G 网络的部署，可以实现车间 IGV 小车运输无人作业，智能化调度控制。无人 IGV 小车在 5G 网络保障下，运行稳定，提升了运输效率，保障了企业生产。与传统的 WiFi 网络接入方式相比，5G 网络大大降低了小车的掉线率，并确保控制时延低于 10ms。经验总结与后续计划本项目在实施过程中，通过用 5G 网络取代现有4G、WiFi 以及有线的通信方式，将传统业务迁移到 5G网络上。本项目已经在一个车间完成了部署和试点，目前尚处于 5G 部署和应用的初级阶段，项目重点在于 5G 网络的建设以及 5G 业务的试点应用，有些问题还需要深入考虑：行业用户对 5G 网络的认可还需要一个过程，从认识 5G 到接受 5G 需要不断的通过实践来证明，要让行业客户切实感受到 5G 带来的好处和便利。5G 的发展需要全产业链的配合，当前 5G 模组尚未规模商用制约了 5G 新业务的开展。行业用户不仅仅需要 MEC、网络切片等技术方案，还需要低成本，高性价比的 5G 商用模式。后续，本项目将在车间内采用 5G 技术逐步取代传统车间的通讯手段，满足智能车间内多种作业设备的信息互通、多路视频信息同步等要求，实现车间内的高度自动化和智能化，从而为打造“黑灯工厂”做准备。5G 技术与生产车间应用需求的结合，将为化纤行业提供全新的通信解决方案，也为未来智能车间打开了想象空间。在生产车间内有大量的传感器数据需要回传到数据中心，从而监控生产过程是否正常。借助 5G 网络的大带宽和低延时特性，并用其取代传统的有线网络传输方式，实时传输传感器数据到本地数据中心，减少了布线和维护成本，缩短了工程周期，提升了数据采集的效率。5G 网络在新凤鸣部署使用后，整体网络特性（如上行带宽 100Mbps/s，网络时延低于 20ms，链接数量等）比原来有了极大的提升。5G 模组、终端将广泛应用于车间物联网，并结合 5G 网络技术构建适合智能车间的边缘计算 MEC 平台、软件架构和 AI、大数据软件等，通过提供端到端网络切片方案来协助运营商重塑商业模式。5G 无线数据信息采集04新凤鸣基于 MEC 的智能车间14中国 5G 垂直行业应用案例 20205G元年，三一集团联合合作伙伴共同打造5G智能制造创新业务应用，充分体会到5G将对工业生产带来革命性影响。未来，我们期待与 5G 技术深度融合，用数字化思维打造新的模式和生态，带动全行业高质量发展，推动中国制造业数字化转型升级。代晴华三一集团董事，三一重工高级副总裁案例综述行业挑战三一重工是 1994 年由三一集团创建的，中国最大、全球第五的工程机械制造商，同时也是世界最大的混凝土机械制造商。2019年5月起，中兴通讯联合运营商在三一集团北京、长沙、常熟、昆山等园区建设商用化5G网络与MEC边缘云系统，为三一集团智能化升级提供最先进的5G应用环境，并与视频监控、远程挖掘等业务进行对接，实现5G在多方面的应用示范。三一集团5G+智能制造应用示范充分发挥了5G大带宽、低时延等特性，为5G在制造领域的应用发挥了重要示范引领作用，大幅提升了生产效率。未来将进一步探讨、挖掘 5G+智能制造新的商业模式，促进制造产业转型升级。智能化是制造自动化的发展方向，当前在通信方面面临的难题有：01 在移动数据采集场景下，无法部署线缆或部署不方便，特别是老车间改造及手持、移动或旋转设备等终端成本高、难度大。02 在工业穿戴场景下，现场作业工人穿戴设备对移动性及带宽要求高，AR/VR 类应用推广受到通信手段和性能的限制。三一重工 5G智能制造三一重工 5G+智能制造03 在工业控制(现场/远程）场景下，生产线调整部署周期长，如户外挖掘机、室内 AGV 等移动设备无法使用线缆进行控制。三一重工作为全球装备制造业领先企业，网络安全、业务集中、物理环境复杂等特性非常突出，所以原来有线和无线专网较难满足网络通信需求。迫切需求高带宽、低时延、可靠性高、部署简单的网络，为多种智能制造提供联网化、智能化运营支持。合作单位三一重工 5G+智能制造15中国 5G 垂直行业应用案例 2020解决方案5G 应用价值5G 应用价值5G 应用价值5G 高清安防监控2019 年 5 月5G 园区全景 VR 直播2019 年 5 月5G 工业表计数据采集2019 年 5 月 三一集团 5G 网络实测5G 提供上行 60Mbps（满足 4K 高清）的带宽，取代传统的有线网络，完全满足三一园区高清视频监控传输需求。借助 5G 大带宽特性，满足园区 360度全景超远程监控需求，并通过 VR（虚拟现实）方式提升用户体验。5G 网络可支持高并发、大数据量的通信，在信息采集、生产设备的运行状态监控以及仪表仪器的集中化管理方面提供高密度的接入服务。在三一集团总部十八号工厂，利用 5 网络替换传统有线接入方式，将两路高