数字化赋能的应用案例及典型场景

编辑 / 董雅琪

利用“5G＋工业互联网”技术，提高行业的数字化水平

近日，工信部印发了第二批“5G ＋工业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践。工信部要求，推动各行业、各领域相关单位借鉴已发布的第一批、第二批“5G ＋工业互联网”二十个典型场景和十个重点行业应用实践，紧扣行业领域特点需求，挖掘更多应用场景，推动“5G ＋工业互联网”与实体经济深度融合，在数字经济发展中发挥更大作用。

十大典型应用场景包括：生产单元模拟、精准动态作业、生产能效管控、工艺合规校验、生产过程溯源、设备预测维护、厂区智能理货、全域物流监测、虚拟现场服务、企业协同合作；五大重点行业实践包括：石化化工行业、建材行业、港口行业、纺织行业、家电行业。

纺织行业具有产业链长、市场变化快、集群化发展特征明显、产品个性化需求不断增长等特点。当前纺织行业在增强科技创新能力、适应个性化消费趋势、产业绿色转型等方面存在迫切需求，发展智能化制造、服务化延伸、网络化协同、数字化管理等模式潜力大。近年来，雅戈尔集团、艾莱依集团、恒申集团、新凤鸣集团等企业利用5G 技术，开展了生产单元模拟、工艺合规校验、生产过程溯源、企业协同合作等典型场景的实践，极大提高了行业的数字化水平。

纺织行业案例

案例1：雅戈尔集团

雅戈尔服装制造有限公司与中国联通合作，开展了“5G ＋数字孪生”项目建设，实现了生产单元模拟场景的应用。基于数字孪生技术，在地理信息、物理信息、运行逻辑上1：1 虚拟还原了雅戈尔西服工厂，通过数据采集模块对缝纫机实时数据（如缝纫机的启停、速度、故障等）、AGV 状态信息（位置、速度、配送物料等）以及巡检机器人的位置和检测结果等进行采集，利用5G 网络上传至数字孪生系统。通过系统对生产现场特别是移动设备实时生产运行状态的监测、分析和报警，能够直观、可视化地远程掌握工厂生产、物流、设备等全局信息，解决了传统系统因信息抽象、点状、断点而导致的决策滞后和工厂异常处理不及时等问题，提高了工厂管理层的决策效率及车间层的执行效率，生产效率提升25%，订单交付周期缩短10%。

案例2：艾莱依集团

艾莱依时尚股份有限公司与中国电信合作，开展“艾莱依5G+工业互联网云平台”项目建设，实现了工艺合规校验场景的应用。通过数采模块对缝纫机实时数据（如缝纫机的启停、速度、故障、扎针、工站时间等）进行采集，经过5G 网络传输至艾莱依5G ＋工业互联网云平台。云平台将采集的缝纫机实际扎针时间、非扎针时间与工厂MES、标准工时系统（GSD）的数据进行融合分析，生成设备实时针动波形图及各类生产报表。利用云平台建模，精确分析出每一个员工、每一个工作站、每一台缝纫机在任何时刻、任何地点、任意周期的工作状态，计算每台机器、每条产线的工艺精准度，及时发现异常，减少跳针、串针、针距偏差导致的串色等工艺问题。根据分析调配最优参数，进一步提升产品质量，为数字工厂的精益生产夯实基础。

案例3：恒申集团

恒申集团化纤板块河南基地与中国移动合作，开展了“锦纶长丝5G ＋工业互联网平台”项目建设，实现了生产过程溯源场景的应用。采集丝锭的生产批次、生产线别、纺位等生产信息和工艺参数实时状态、卷绕报告、断丝报告、报警信息等生产过程数据，通过5G 网络实时传输至锦纶长丝5G ＋工业互联网平台。在平衡间，基于5G ＋射频识别技术（RFID）读取丝车信息，记录每一部丝车的周转位置以及时间管控情况，结合MES 记录的质检结果、人员等信息，实现生产要素前后贯通；在包装环节，利用工业相机对产品内标二维码信息进行采集，通过5G 网络传输至云端数据库进行校验，判断是否符合包装规格要求。通过平台的海量数据存储功能，可一键追溯单个产品的全生产过程，实现包括质量计划、过程控制、异常处理、管理决策和问题关闭等环节在内的质量闭环控制，完成产品质量追溯和销售窜货追踪等功能。

通过内置5G 模块的仪器仪表，实现大规模终端的海量数据秒级采集和能效状态实时监控

案例4：新凤鸣集团

新凤鸣集团股份有限公司与中国移动合作，搭建化纤产业5G ＋工业互联网平台“凤平台”，实现了企业协同合作场景的应用。平台集“主数据、实时数据、企业资源计划（ERP）、MES、WMS、大数据及商务智能、应用程序（APP）和标识解析”于一体，实现内外部互通互联。通过“凤平台”整合从市场、销售到生产物流全环节等资源，构建灵活组织能力，实现产品配送、自提一体化管理，采、产、销一体化分析和内外贸物流一体化运营，实时掌握化纤生产订单及质量数据。利用5G技术和5G 工业模组、工业网关、工业PLC 等5G 终端，贯穿化纤产业上下游，对生产环节关键设备实现实时监控。化纤产业链上下游企业可通过平台实现资源数据共享，高效支撑企业科学运营，促进产业互惠互利。

“5G ＋工业互联网”典型场景

生产单元模拟

场景描述：在生产单元各类设备上设置5G 模组或部署5G 网关等，采集海量生产数据、设备数据、环境数据等实时上传至边缘云平台。边缘云平台利用三维（3D）建模技术建设与物理生产单元对应的虚拟生产单元，实现生产制造状态实时透明化、可视化。利用模型仿真、孪生共智等基于数字孪生模型的技术进行分析处理，实现产能预测、过程感知、转产辅助等功能。企业可将实际的生产结果与5G 虚拟生产单元的预期结果进行比对，根据比对差异对物理生产单元进行优化，实现生产要素、生产工艺、生产活动的实时精准管控，确保生产稳定高效运行。

基础条件：企业的物理生产单元具备较好的数字化、网络化基础，企业的数字化研发与设计、设备和系统运维管理等经验较为丰富，生产现场实现5G 网络覆盖，生产设备具备5G 网络接入能力。

精准动态作业

场景描述：利用5G 传输和定位的技术能力，在室外场景下配合北斗定位，精确测量大型机械的位置以及偏转角、俯仰角等姿态数据；在室内场景下配合工业相机等设备，精确测量生产对象的高度、位移、角度等数据，通过5G 网络将测量数据实时传输至控制系统。控制系统根据生产需要实时、动态调整对象的位置和姿态，提升生产作业精度和自动化水平。

基础条件：企业具备生产自动化基础，能够部署室内外定位系统，生产现场实现5G 网络覆盖，测量设备具备5G 网络接入能力。

生产能效管控

场景描述：通过内置5G 模块的仪器仪表，实时采集企业用电、水、燃气等各类能源消耗数据和总烃、苯系物、粉尘等污染物排放数据，实现大规模终端的海量数据秒级采集和能效状态实时监控，辅助企业降低生产能耗，减少污染物排放量，实现清洁生产。结合人工智能等算法分析，可对企业用能需求进行预测，智能制定节能计划，进一步挖掘节能潜力空间。通过对用能设备进行监控告警、远程调度等操作，配合产线排程调整和设备参数设置，实现节能减排、削峰填谷。

基础条件：生产现场实现5G 网络覆盖，现场仪器仪表可进行5G 采集模块改造，监测设备具备5G 网络接入能力。

工艺合规校验

场景描述：综合利用工业相机、物联网传感器、激光雷达、智能仪表等设备，全方位监测企业生产原料、半成品和成品的各项指标，实时跟踪工作区域工人手工、操作设备的流程步骤，监测投料和配料数量，通过5G 网络将采集的指标、操作信息等同步传送至边缘云平台。边缘云平台利用人工智能、大数据、云计算等技术对工人实际操作工序、取料信息等进行分析，并与规定标准流程进行实时合规校对，分析找出颠倒顺序、危险操作和错误取料等现象，实现工艺检测自动告警。

基础条件：企业能够提供质检标准、工艺操作合规标准和自动质检基础设施建设条件，工艺具有明确的标准流程，生产现场实现5G 网络覆盖。

生产过程溯源

场景描述：将企业生产现场的扫码枪、工业相机、摄像头、刷卡机等设备接入5G 网络，将生产过程每个工序的物料编码、作业人员、生产设备状态等信息实时传输到云平台。云平台将产品生产过程中的人、机、料信息进行关联整合形成溯源数据库，运用区块链、标识等技术，实现产品关键要素和生产过程追溯。通过实时追溯批次、品质等原料信息，可动态调整后道工序参数，提升产品质量。

基础条件：生产现场实现5G 网络覆盖，企业工业设备已完成自动化改造，具备条形码、二维码、用户身份识别模块（SIM）卡或软SIM卡等多种标识载体，具有统一的产品标识编码规范。

设备预测维护

场景描述：将企业生产现场的工业设备、摄像头、传感器等接入5G 网络，实时传输设备的运行状态至云平台，实现工业生产设备性能和状态的实时监控，构建设备历史监测数据库。基于故障预测机理建模等人工智能技术对监测数据进行实时分析，评估设备健康状态，预判设备运行趋势，智能制定设备维护保养计划，实现设备安全预测与生产辅助决策，有效降低设备维护成本，延长设备使用寿命，确保生产过程连续、安全、高效。

基础条件：生产现场实现5G 网络覆盖，企业工业设备具备数字化、网络化、智能化基础，具备5G网络接入能力。

厂区智能理货

场景描述：在企业厂区、工业园区内部署基于5G 网络的扫码枪、工业相机或网络视频录像机（NVR）等信息采集终端，将拍摄的条码数据、高清图像或视频等信息实时上传至云平台。利用光学字符识别（OCR）等人工智能技术自动识别货物标识、外观、尺寸、品相等信息，实现全厂货物的实时盘点和管理。云平台与厂区业务系统实时交互，实现按需码放货物、品质定级、实时分拣等功能的自动化和智能化，助力企业提升产品全生命周期的管理能力。

基础条件：全厂区或园区实现5G网络覆盖，采集设备具备5G 网络接入能力。

全域物流监测

场景描述：综合利用5G、大数据、边缘计算、人工智能等技术，通过工业运输装备上的智能监控终端，实时采集全域运输途中的运输装备、货物、人员等的图像和视频数据，并通过5G 网络传输至云平台。云平台对运输装备进行实时定位和轨迹回放，对货物、人员进行实时监测，实现工业运输的全过程监控，能够避免疲劳驾驶、危险驾驶等行为，有效保障冷链物流、保税品运输、危化品运输等过程中运输装备、货物和人身安全。

基础条件：运输装备能够配备接入5G 网络的智能监控终端，运输路线中有稳定的5G 网络覆盖。

虚拟现场服务

场景描述：虚拟现场服务主要包括产品展示体验、辅助技能学习、远程运维指导等三类服务。产品展示体验服务通过对工业产品的外型数据及内部结构进行立体化建模，构建虚拟数字展厅，通过5G 网络传输至平板电脑、增强现实/虚拟现实（AR/VR）眼镜等智能终端，与数字模型实时互动，实现产品细节的沉浸式体验和感受。辅助技能学习服务基于5G 和AR/VR 融合构建贴近真实场景的全虚拟场景，进行操作技能培训和自由操作练习，提高技能学习效率。远程运维指导服务通过在全虚拟场景中，叠加远端专家指导数据形成端云协同，使端侧获得实时操作指导，提升运维服务的效率和质量。

基础条件：企业具有较为丰富的数字化研发与设计经验，具有较为完善的数字化管理流程，具备跨地域5G 网络接入能力，具有AR/VR 应用基础。

企业协同合作

场景描述：利用5G ＋数采技术，纵向实现上下游企业大规模关键设备联网和数据实时采集；通过5G ＋边缘计算，横向实现制造执行系统（MES）、供应商关系管理系统（SRM）等互联互通，并统一集成至云平台实现数据共享。企业可实时追踪内部生产过程和进度，对委托外部生产的工序进行监控并实时跟踪协同流程，快速满足用户的个性化定制需求和多品类生产需求。通过平台连接供给侧和需求侧，实现供需对接与交易撮合。

基础条件：产业具有同类企业聚集或者上下游企业紧密协作的特征，企业在距离相近园区内可搭建5G ＋多接入边缘计算（MEC）平台，具有一定的业务协作基础。