5G+工业互联网加速赋能企业发展

刘颖 杨春 黄效维

摘要：5G+工业互联网的发展已进入实践阶段，相关企业联合探索5G+工业互联网应用赋能企业高质量发展。本文通过落地案例介绍工业互联网在该项目中的应用现状，探索多领域应用场景，并对5G+工业互联网赋能未来进行展望。

关键词：5G  工业互联网  企业发展

中图分类号：F276.42

一、问题的提出

先进的制造与管理系统是工业产品科技成果转化为高技术高质量、高可靠性产品的重要保障，随着5G商用的步伐加快以及新基建对5G应用的大力推进，利用5G技术实现生产、管理、运维等智能化、数字化转型的必要性愈发显著。传统技术难以满足企业网络日新月异的信息化业务需求。5G技术凭借通信性能指标的大幅提升，将在数据采集、数据传输、数据分析、数据挖掘应用等领域发挥重大作用，以专属的网络形态赋能行业数字化应用场景创新及信息化业务演进，推进生产要素的智能化转型。在当前阶段，用户对行业网络的需求呈现差异化和碎片化，通用化的网络产品已经无法完全满足需求，需针对行业用户提供量身定制、灵活便捷的网络服务。

结合案例企业高质量发展思路，利用《“5G+工业互联网”512工程推进方案》的契机，进行产能升级和智能化、数字化改造，建设一条5G智能装配生产线实现柔性生产势在必行。

二、5G+解决方案

该企业装配线设计初因产线钢架结构复杂，采用 WIFI 无法做到全面无线覆盖，因此采用以太网进行传输部署设计。但随着市场对个性化产品需求变化越来越快，产线已经无法满足生产面临柔性化以及可拓展性需求，同时产线业务、 系统点多，现有多张网络，导致总体成本过高、各个网络能力有限;产线制造速度较快，控制环节多，需要较高的网络安全接入手段，保障工控侧的数据、控制管理要求。

为此，项目以 5G 技术为基础，采用 5G 混合专网与装配线产相结合，利用 5G 对产线进行升级，替换以太网网络系统。内容包括：一是建设“5G+MA 系列液力变速器装配线”实现生产线的柔性制造。二是建设仓库管理系统，实现产品物流仓储智能管控。三是建设 MES 系统，实现生产制造过程中的数据采集与监控。四是建设质量检测系统，实现对产品的智能质检。

1）MES系统建设与应用

系统在提供标准的MES功能和默认工作流程的基础上，简化生产现场的操作流程，省略派工、报工过程，减少现场工人对MES的操作，由质检人员主要负责数据录入和对生产过程的推动。调度人员在MES系统中编制好生产作业计划后直接把生产任务下达给车间工人并打印工序过程卡，车间工人拿到工序过程卡后直接开始生产，省略下达给车间班组长，再由班组长把任务分配给工人这一环节。同时MES系统提供相关功能完成工序外协申请、检验、完工接收等任务。目前大部分公司的试验台数据为单机保存，且分散在不同的地方，通过本次MES系统的建设，能够把试验数据与计划任务进行关联，便于集成管理与查询。

2）5G专网建设方案

产品装配线业务场景对无线网络覆盖质量、时延、数据保密性、网络控制权等的要求均高于WIFI。对于该场景需要综合型、灵活便捷的5G专网，为用户按需提供定制化的网络解决方案，解决现有无线网络的痛点，为装配线的信息化、智能化、数字化转型进行深层次赋能。

在设备侧（PC上位机）通过5G边缘网关进行解析连接、安全接入认证、数据加密，实现上位机数据实时采集与加密。上位机大量数据实现无线转换后，经过工业企业专属5G切片通道进入联通核心网，随后在MEC平台上完成数据分流处理。处理完成的数据通过VPN专线传输到工业企业，经防火墙等安全保障措施处理后由SSL安全网关对数据解密后存储到工业企业数据服务器。

3）5G+设备管理

将MA装配线上的设备统一通过5G工业网关接入到工业企业5G专网，实现设备实时状态采集及分析、设备产量计数实时采集分析、设备运行参数采集分析、设备报警采集、设备NC 程序号采集、设备产能计数采集。同时搭建设备管理平台，对MA装配线上可能存在的隐性故障点实时监控，便于管理、运维人员对实现设备故障排查、健康管理、预测运维。通过管理平台用户可按天/按周/按月/按季度/按年统计每台设备的时间稼动率、性能稼动率，帮助企业了解每台设备的绩效，方便对绩效低下的设备进行原因分析并加以改进。实现设备集中监控，以定制的方式展示MA裝配线设备的状况，即时掌握全局状态，如设备故障停机，设备异常状况等。

4）5G+AI保障安全生产

在生产车间，通过高清摄像头采集现场人员行为，结合AI（人工智能）+计算机视觉技术对视频进行结构化分析，根据视频分析结果输出相应指令。通过在MA装配线的工位安装工业高清摄像头，对工人是否晕倒、是否在岗情况进行实时监测。

通过5G模组设备，将摄像头终端设备接入5G网络，采集人员状态监测数据，回传至生产监测系统，对生产活动进行高精度识别、自动报警、及区域监控，实时提醒异常状态，为安全生产提供保障。

三、总结与展望

5G及工业互联网是当前创新最密集、增长最活跃的领域;二者融合催生了前所未有的新技术、新业务、新业态和新模式，正在成为引领经济高质量发展的重要引擎。

目前5G行业应用已从起步期进入成长期。5G+工业互联网正在从点状示范应用逐步向面状应用和系统应用发展。这一过程需要产业生态圈内各类企业协同合作，共同发现产业需求、创新应用和交付项目，探索并践行商业模式，以实现5G+工业互联网的良性发展。。

参考文献：

[1]何小龙，李君，周勇，等.工业互联网平台应用现状及发展对策[J].科技管理研究，2021，41（10）：132-137.DOI：10.3969/j.issn.1000-7695. 2021.10.017.

[2]王健全，李卫，马彰超，等.5G工业互联网赋能智慧钢铁[J].钢铁，2021，56（9）：56-61，73.DOI：10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.2021 0269.

[3]梁树广，张芃芃.工业互联网赋能中国制造业企业的创新路径与模式研究[J].聊城大学学报（社会科学版），2021（2）：86-94.