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中国联通助格力打造5G+工业互联网智慧园区

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如今,“新基建”已成为我国实现经济高质量发展的重要抓手。加快5G与工业互联网的融合发展,有利于提升产业融合创新水平、加快制造业数字化转型步伐,推动实体经济高质量发展。

2019年7月,中国联通广东分公司携手格力电器启动“5G+工业互联网”5G专网改造项目,建设国内首个基于MEC边缘云+智能制造领域5G SA切片专网,标志着5G专网技术正式在智能制造领域展开应用。

5G入工厂,泉涌活渊鱼

格力电器是国内家电制造龙头企业之一,具备领先的产品技术和丰富的生产经验,工厂生产设备整体自动化程度较高,但存在生产现场复杂、场地狭小、无多余布线管道、施工难度大、时间窗短等问题。面对内部的创新战略及外部的激烈市场竞争,“迫切需要实现更高程度的智能化生产”成为格力上上下下心照不宣的共识。

此前有相关业内人士表示,“在推动传统生产线向智能生产线的转型过程中,数据传输是不可忽视的重要一环。”传统有线网络灵活不足,传统无线网络Wi-Fi易受干扰,这导致大部分设备处于独立控制、分散管理的模式,“无法实现生产数据的共享和生产过程的统筹管理,就无法满足规模生产设备管理、系统交互的需求,更难以适应当前制造领域个性化、多样化的趋势。”

5G,带着串联各行业携手进入数字化革命的良机一同到来。5G技术具备大带宽、低时延、高可靠的特性,可充分保证工业各环节的相互融合,同时有效提升生产线灵活部署能力,解决了厂区光纤及带宽资源不足、施工难度大等问题。

针对格力电器提出的网络诉求及智能制造业务场景规划,中国联通制定了“5G+MEC边缘云+SA切片专网”总体方案。方案旨在依托现有资源,规划、建设格力电器工业互联能力,搭建格力电器智能制造网络,实现生产装备、仪器仪表、传感器、控制系统、管理系统的互联互通,为格力电器打造端到端切片的企业专网。

中国联通广东分公司承担本项目的网络实施及运营,并结合格力的网络痛点及生产需求,实现了格力产线无线覆盖、专网核心网建设,并持续为格力专网提供运维及升级服务。

专网建设,牵引三大应用赋能产线

格力专网整体采用5G SA架构组网,其中核心网部分,控制面采用广东联通5GC大区商用网络,与普通用户共享,用户面MEC(UPF)下沉到格力园区部署,由格力园区独占,本地分流园区内专网用户流量。

通过5G专网,中国联通实现了企业业务与公众用户业务物理隔离,确保企业数据不出园区,保障生产数据安全和带宽资源独占,格力电器园区内5G终端到企业内网的时延从原来的20ms降低到9ms,为无纸化首检系统、AI工业视觉和AGV智慧物流三大应用落地创造了条件。

图1产线无纸化首检

依托5G专网,目前格力电器已完成产线无纸化首检业务场景验证。每个首检PAD最大可获得800Mbps带宽, 1至2秒就可瞬时打开首检文件,快速进行产品首检。相较于传统纸质首检,1份首检需要6张纸质检查文档,容易出现多删物料问题,导致无法指导生产造成整批质量事故发生,且存档不易查找。4G网络环境下,检查文档打开时延大,下行速率慢,首检效率低。5G专网支持下的首检既能减少大量纸质文件,也能实现移动检查,大大提高了首检效率。

凭借5G网络上行大带宽能力,格力的产线视频监控业务首次实现将产线视频接入企业内网,实现多路工业摄像头回传视频,可实时监控产线电子检漏、电气安全检测、运转测试、工序检验等多个关键岗位人员的动作,将产线实时视频上传到企业服务器,并从后台进行基于AI的工艺行为识别,提升生产过程的产品质量控制。

图2 AI行为识别监控

格力产线AI行为识别,是使用联通为产线安装的高清视频监控,协同质控部、计算机中心、大数据中心,通过5G+AI行为分析模型,对员工的操作动作进行打标,实现岗位图像的实时采集,并智能监督操作规范性,代替传统人工监控方式,压缩人力成本的同时提高监控质量。

中国联通5G专网成功打通AGV集中管理平台、MES生产系统、车间梯控系统以及仓库机器人协同作业系统,将AGV精准控制分流到边缘云,具有“毫秒级时延、百Gbps级算力”特点,实现厂房内线边库到生产区跨楼层物料运送。

结合5G网络和MEC边缘云,机器和设备相关生产数据可通过5G网络到达MEC平台,并将数据分流至本地工业云平台。由于无需绕经传统核心网,MEC平台可对采集到的数据进行本地实时处理和反馈, 具有高可靠、高安全、高带宽、低时延等优势。

提质增效,以实力讲好硬道理

截至2020年底,项目已完成无线、核心网、传输等网络及配套设施建设,上线无纸化首检、5G视频监控、5G+AGV、关键数据采集等应用,实现无纸化首检、视频监控业务端到端切片验证。

中国联通广东分公司基于5G网络架构引入MEC组网方案,将数据面核心网和业务应用下沉到网络边缘,降低了核心网的带宽压力,同时有效地满足了部分现场指挥业务对超低时延的需求。利用边缘计算技术对采集到的数据进行过滤、预处理等,缓解数据传输、计算的压力,同时通过在边缘云中部署AI功能,通过自动进行监控视频的分析、识别和告警处理,大大提升了监管效率,节约了资源投入。

5G应用的实施提高了整体质量管理水平,提升了工作效率,降低了运维及监管成本,实现生产过程的质量数据无纸化,每年可节省成本900多万元,推进了生产过程的安规、外观自动测试,提升产品检测精度、准度和速度,实现产品100%检验受控,减少人力投入,每条产线可节约人力成本16万/年。电子仓实现货物灵活周转、存储和100%先进先出管控,平均每仓节约呆料成本100万元;通过5G实现快速组网调整,一条产线网络改造周期缩短为2天。

据悉,格力电器5G+工业互联网智慧园区项目中标“2019年工业互联网创新发展工程”,并荣获“广东省5G+工业互联网应用示范园区”“中国联通5G应用创新优秀方案奖”等诸多殊荣,同时成功申报“MEC接入安全的控制方法和装置”“MEC业务安全的控制方法和装置”“作业监测方法、装置、电子设备及存储介质”“5G基站节能的方法、装置、电子设备及存储介质”“巡检机器人的控制方法、巡检系统、存储介质及电子设备 ”五项专利。

传统制造新起点,工业互联新示范

格力电器5G+工业互联网智慧园区项目的成功经验将促进5G技术与智能制造产业的融合,推动制造业的自动化进程与智能化转型,优化传统制造业生产效率与产品良率,激活新动能,创造新需求,培育新市场。

待具有示范推广价值和行业复制便捷的企业内5G网络部署架构及相关网络建设、运维、管理新模式成熟后,中国联通有望通过5G推广服务平台,将格力“广东经验”辐射应用至格力全国各产线基地,并向全国智能制造、家电工业互联网解决方案供应商做出示范,带动中国制造业信息化、智能化水平再上新高度。

此外记者还了解到,中国联通将会进一步打造智能、极简、可承诺网络服务的工业专网,同时牵引更多AI能力的部署,与合作企业共同探索资源协同、应用协同、数据协同、智能协同等多种协同模式。

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