引言/導讀
海爾工業(yè)智能研究院將構建全球工業(yè)智能領域一流資源共創(chuàng)共贏的生態(tài)系統(tǒng)，創(chuàng)造出滿足用戶最佳體驗的領先產品與模式，在制造業(yè)的轉型升級方面實現(xiàn)引領。通過整合優(yōu)勢資源、構筑工業(yè)智能、建立技術轉化平臺、產業(yè)孵化平臺， 海爾工業(yè)智能研究院將被建成“立足家電業(yè)、面向消費品、輻射制造業(yè)”的互聯(lián)網型工業(yè)智能研究院，成為行業(yè)引領的共創(chuàng)共贏平臺。
網絡技術作為實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)與智能制造的基石，也正在經歷轉變。傳統(tǒng)來說，工業(yè)數據和控制信號傳輸采用線纜來傳輸，但由于工業(yè)現(xiàn)場的復雜多樣，移動的設備數據傳輸往往會遇到困難。以5G為代表的新一代無線網絡具備有線解決方案的許多優(yōu)勢，并增加了許多新的可能性，例如更高的移動性、靈活性，更簡單的網絡管理以及更低的構建成本，是未來工廠柔性化、數字化、智能化的重要支撐網絡是工業(yè)互聯(lián)網的基礎。為了推進5G等無線技術的工業(yè)落地應用，海爾工業(yè)智能研究院牽頭建設智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺，融合了各類先進智能制造技術及第五代移動通信技術，輸出5G環(huán)境下的智能制造升級解決方案，為COSMOPlat平臺提供技術能力支撐，滿足全球用戶最佳定制體驗提出智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺建設規(guī)劃。
一、關鍵詞
大規(guī)模定制、工業(yè)智能、5G、MEC
二、測試床項目承接主體
2.1發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式
青島海爾智能制造研究院 技術總監(jiān) 石恒 shiheng@haier.com
2.2合作公司中國信息通信研究院
中國移動通信集團有限公司
中國聯(lián)合網絡通信集團有限公司
中國電信集團有限公司
華為技術有限公司
清華大學
同濟大學
杭州匯萃智能科技有限公司
圖1 項目合作職責
三、測試床項目目標
1、目標
智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺擬在工業(yè)應用方向推進5G和工業(yè)智能技術的深度融合應用，凸顯大規(guī)模定制模式的引領性，加快形成制造業(yè)網絡化產業(yè)生態(tài)體系，能夠帶動全產業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)技術能力提高、應用模式普及和產業(yè)升級。
2、概述
智能制造是《中國制造2025》重點實施工程之一，發(fā)展智能制造是推動中國制造業(yè)由大變強的根本途徑。新一代信息技術如人工智能、大數據、工業(yè)互聯(lián)網、5G、MEC（Multi-access Edge Computing）等與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠的產業(yè)變革，形成新的生產方式、產業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經濟增長點。智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺以家電制造行業(yè)為基礎，并在COSMOPlat平臺的支撐下進行跨行業(yè)復制，萬物互聯(lián)的智能制造無疑將為其帶來極大程度的革新。
在制造業(yè)工廠內部，傳統(tǒng)工業(yè)數據和控制信號傳輸采用線纜來傳輸，由于工業(yè)現(xiàn)場的復雜多樣，設備數據的傳輸往往會遇到困難。以海爾為例，生產線聯(lián)網大多依賴有線電纜傳輸，不便于后期擴展及移動，移動終端如掃描槍在行走過程中時常與現(xiàn)有的WiFi網絡斷開連接。現(xiàn)有的WiFi方案亦難以很好的滿足大數量的終端連接。此外，現(xiàn)有網絡還有以下幾個挑戰(zhàn)：
1）柔性生產對制造設備的數字化和互聯(lián)互通有較高需求。隨著制造企業(yè)生產需求的柔性變化，工業(yè)無線網絡中的節(jié)點會新增、失效或者移動，如何在惡劣的現(xiàn)場通信環(huán)境中提供高可靠性的無線連接成為一大挑戰(zhàn)，當前制造業(yè)中設備的聯(lián)網節(jié)點比例小于5%，生產過程的數據標記比例小于3%，導致生產狀態(tài)無法實時觀察，生產效率無法評估，設備間的數據無法統(tǒng)計等問題。此外，生產線聯(lián)網大多依賴有線電纜傳輸，不便于后期擴展及移動，嚴重影響了智能制造的發(fā)展。
2）關鍵生產設備的移動性需要有安全可靠的網絡保障。目前很多車間采用WiFi等無線網絡滿足設備移動性的聯(lián)網要求，然而當多個WiFi接入點覆蓋同一設備的同一信道時，接入點就會因為過度部署而產生性能降低的情況；且WiFi連續(xù)覆蓋存在中間切換失敗、時延過大、人員密集區(qū)域無法接入上網等問題。穩(wěn)定性可靠性是工業(yè)網絡的基本要求，當前制造業(yè)的無線解決方案為了滿足其要求，導致網絡越來越復雜，給后續(xù)維護帶來困難。
3） 生產車間的網絡安全性要求高，當前的WiFi無法滿足需求。目前的WiFi網絡安全性比較低，服務器只根據發(fā)送數據的用戶IP進行識別，未對用戶身份進行合法性校驗。在同一子網的WiFi環(huán)境下，攻擊者可以很容易通過ARP掃描，探測到其他上網設備的IP和MAC地址進行攻擊，輕易的造成大面積斷網。
4） 企業(yè)的從業(yè)人員培訓成本高，培訓形式傳統(tǒng)，需要有新技術進行替代。當前制造業(yè)的從業(yè)人員普遍年輕，流動性高，經驗相對匱乏，對企業(yè)而言不論是培訓成本、或是聘用外部專家的成本都非常高。同時，企業(yè)的培訓機制仍是傳統(tǒng)的師徒教學，生產過程遇到問題需要依賴于外部專家支持，不利于企業(yè)內部沉淀自有知識庫，急需一種全新的人機對話與交互形式，滿足企業(yè)培訓效率的提升。
5） 隨著行業(yè)的發(fā)展，機器視覺對網絡帶寬、實時性提出較高要求，現(xiàn)有WiFi能力不足。機器視覺服務于自動化生產線，為了實現(xiàn)PLC和機械手通用連接，GigE Vison通信協(xié)議和新的軟件平臺對網絡帶寬、實時性提出較高要求，現(xiàn)有WIFI網絡對于支持高幀圖像分析在速度和時延方面略顯不足，對自動化專用傳輸協(xié)議依賴的網絡傳輸可靠性無法滿足；有線傳輸則在工廠布線、傳輸距離、日常維護方面有較大壁壘。
而5G網絡相比以前的有線網絡、WIFI或4G網絡具備了更多優(yōu)勢，例如更高的移動性、靈活性，更簡單的網絡管理以及更低的構建成本。作為新一代無線通信技術，5G技術的迅猛發(fā)展切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)在智能制造轉型過程中對無線網絡的應用需求，其具備的高帶寬、低延時的特性，能更好的滿足工業(yè)環(huán)境下的設備互聯(lián)和遠程交互等廠內應用需求，并且為MEC邊緣計算等能力提供了更好的網絡支持，為企業(yè)構建統(tǒng)一的無線網絡提供了可能。
智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺以“應用落地”為目標，結合企業(yè)當前網絡痛點和創(chuàng)新技術應用，運用5G+MEC為基礎網絡架構、AR、機器視覺等新技術能力為客戶提供以定制、交互、柔性制造模式為核心的驗證測試平臺。同時，該平臺可以在家電制造行業(yè)及更多的制造企業(yè)進行快速復制和推廣，推進制造業(yè)的網絡化、數字化和智能化轉型，以柔性化、定制化和智能化生產模式滿足更廣闊市場需求。
四、測試床方案架構
4.1測試床架構
測試床遵循AII總體架構進行搭建，重點測試5G技術和工業(yè)智能的融合應用。
圖2 解決方案架構
4.2測試床方案
以 5G+MEC 邊緣計算能力為網絡基礎，選取 AR 及機器視覺為主要上層應用，形成端到端的整體解決方案，為典型制造企業(yè)提供 5G 智慧工廠整體解決方案和產品能力。
以下從網絡層、平臺層、應用層分別介紹測試床，
網絡層
5G網絡廣覆蓋，實現(xiàn)萬物互聯(lián)，滿足生產設備/移動終端的高可靠性連接要求。
1）本項目中，5G提供比現(xiàn)有WIFI更廣覆蓋范圍的無線連接服務。WIFI的室內覆蓋范圍只有20-50米，5G可以提供3倍的覆蓋范圍。
2）5G的干擾監(jiān)測粒度是WiFi的25倍，再多設備連接時，也不存在類似WIFI的同頻干擾問題。
3）在不同基站間的切換時延小于50ms，0丟包，以往WIFI連接中經常掉線的現(xiàn)象已經徹底解決。
4）5G連接的終端與網絡間進行采用雙向認證，整個數據傳輸過程中使用IPSEC，HTTPS等協(xié)議保障網元間連接安全，有效防止網絡攻擊保護數據安全。
平臺層
基于5G邊緣計算（MEC）打造“虛擬5G專網”，確保生產網絡安全和生產數據安全。MEC是5G網絡新增加的一個重要功能，可以將生產過程數據的傳輸范圍控制在企業(yè)工廠內，滿足生產數據安全性要求。本項目的5G MEC部署在工廠附近的移動機房，為海爾打造“虛擬5G
1）通過MEC的本地分流功能和新增單獨的APN，從技術上實現(xiàn)所有生產數據在工廠內卸載不出園區(qū)，確保數據安全。
2）5G MEC 服務器為工廠提供靈活的計算能力。生產應用APP可以根據不同的業(yè)務需要，通過MEP平臺直接調用MEC的強計算、AI等能力滿足自己對硬件服務器的要求，從而替代本地服務器。
3）由于 MEC 距離終端或信息源非常近，網絡響應用戶請求的時延大大減小，滿足各種創(chuàng)新應用對低時延和大帶寬的要求。
4）MEC將企業(yè)的內部生產數據在本地園區(qū)閉環(huán)，避免傳遞到公網上，對傳輸網和核心網造成網絡擁塞。
5）位于網絡邊緣的 MEC 能夠實時獲取例如基站 ID、可用帶寬等網絡數據以及與用戶位置相關的信息，為各種生產應用提供網絡開發(fā)能力，極大地改善用戶的服務質量體驗。
應用層
（1） 5G賦能AR技術在工廠應用
在5G網絡的支撐下，本項目在海爾打造一個覆蓋設計、巡檢、維修、培訓等制造流程及工業(yè)園區(qū)安全管理的AR應用平臺。在5G低時延、大帶寬、廣連接的助力下，AR的計算能力將不再限制于本地設備，極大地遷移到云端，算力明顯提升。同時，在工廠應用時，5G將支持AR大規(guī)模傳輸三維信息，滿足遠程協(xié)作低時延的急迫需求。以往使用AR應用容易產生眩暈感的情況將被改善，5G的低時延特性將極大提升AR的使用感受。同時，AR以提升人的感知能力、認知能力與執(zhí)行能力為核心，將新一代的信息技術與制造業(yè)場景深度融合，實現(xiàn)降本增效，助力企業(yè)生產管理的精益化、信息化改革。
AR平臺功能包括以下幾個部分：
1）基于海爾智能制造示范線，與園區(qū)5G網絡連通，實現(xiàn)AR虛擬產品設計、車間AR可視化管理、AR遠程專家協(xié)作。
2）基于海爾生產線，接入園區(qū)5G網絡，實現(xiàn)AR員工操作培訓。員工培訓由兩部分培訓內容組成，分別是系統(tǒng)零件識別，與系統(tǒng)模塊組織培訓。AR員工操作培訓可提升員工培訓效率，降低培訓成本，同時減少質量問題出現(xiàn)的頻次。
3）基于海爾黃島工業(yè)園區(qū)，將AR人臉識別服務與5G結合，實現(xiàn)對園區(qū)內海爾員工的內部管理。搭建園區(qū)的員工信息管理后臺，園區(qū)的管理人員佩戴AR眼鏡進行園區(qū)日常巡檢時，可識別園區(qū)中員工的相關信息，或及時發(fā)現(xiàn)園區(qū)內是否有外來人員，第一時間進行問詢，保證園區(qū)的安全管理。
（2）5G助力機器視覺在工業(yè)檢測應用
工業(yè)園區(qū)5G網絡的部署實現(xiàn)，提供了寬管道、實時性高傳輸路徑，保證工業(yè)相機、視覺處理器、PLC、機械手具備無線連接條件。實現(xiàn)助力工廠全線自動化改造，降低企業(yè)成本，提供產品質量。
1）通過覆蓋5G網絡，機器視覺系統(tǒng)實現(xiàn)以移代固。
將視覺系統(tǒng)單元配置為無線傳輸，替代傳統(tǒng)有線連接方式，圖像采集可自由分布于多個工位，共享圖像處理單元，實現(xiàn)高速，低成本自動化檢測生產線。
2）基于5G虛擬專網和萬物互聯(lián)部署，機器視覺系統(tǒng)實時遠程監(jiān)測功能。
依托5G高速率、大連接特性，不用進車間即可通過移動終端和便攜終端監(jiān)視MES系統(tǒng)，獲取視覺檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)（正常運行時間，有效運行時間，故障原因），生產報表（生產數量，生產良品率），方便工廠設備管理人員、技術人員對視覺檢測系統(tǒng)提出參數優(yōu)化方案（如公差控制，檢測關鍵點控制）、生產設備提出整改優(yōu)化方案（如生產設備運行指標優(yōu)化，工作環(huán)境優(yōu)化）。
智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺顛覆傳統(tǒng)制造模式，以用戶為中心，體現(xiàn)智能產品-智能生產-智能服務的互聯(lián)工廠模式的測試平臺，能夠踐行全球引領的大規(guī)模個性化定制模式，具有高精度和高效率特點，并承載全流程、全價值鏈和產品全生命周期的展示功能。驗證測試平臺同時是自適應高柔性生產線，根據用戶定制信息，可快速換產，生產冰箱和洗衣機等模型產品，具備智能產品全過程互聯(lián)技術、智能生產相關軟硬件供應鏈上下游集成技術和智能服務全過程貫通技術和能力。
4.3方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進性
技術創(chuàng)新性
以解決工業(yè)痛點滿足行業(yè)需求為目標，將5G技術定義的三大特性與實際工業(yè)場景相結合，滿足和解決工業(yè)環(huán)境下的設備互聯(lián)和遠程交互應用需求，為企業(yè)構建統(tǒng)一的無線網絡提供了可能。
（1）建立了綜合試驗測試體系架構和標準，創(chuàng)造性的開發(fā)產業(yè)統(tǒng)一新技術試驗測試標準，解決了目前各項技術不統(tǒng)一的問題；
（2）將5G技術與當前的AR、機器視覺、AGV等新技術熱點相結合，提供模塊化、柔性化、定制化的測試場景；
（3）使制造企業(yè)擺脫了以往無線網絡技術較為混亂的應用狀態(tài), 這對于推動工業(yè)互聯(lián)網的實施以及智能制造的深化轉型有著積極的意義。
2、商業(yè)模式創(chuàng)新性
（1）打破傳統(tǒng)移動通信2C的流量收費模式，對網絡流量和MEC等核心資源進行收費；
（2）創(chuàng)造互利共贏的運營模式，企業(yè)參與5G網絡的建設和運營；
（3）實現(xiàn)端邊云協(xié)同互操作，應用及核心算法上云，實現(xiàn)降本增效。
3、應用創(chuàng)新性
智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺通過5G和MEC邊緣計算能力為智研院和工業(yè)現(xiàn)場提供一個虛擬無線專網，從終端到網絡接入、工業(yè)園區(qū)的應用等可以實現(xiàn)端到端的安全和高可靠性。同時，MEC平臺為AR/VR、機器視覺等業(yè)務場景提供可擴展的計算能力，AI分析能力等.在不需要增加硬件的情況下，靈活的調整各種能力，滿足企業(yè)應用快速部署。整體項目優(yōu)勢主要體現(xiàn)在下面幾點：
1）網絡連接可靠：
采用運營商5G無線基站覆蓋替代WIFI，信號穩(wěn)定，空口帶寬可根據業(yè)務需求設置，移動終端切換基站或網關接入，用戶持續(xù)在線，業(yè)務不中斷。
2）網絡體驗好：
企業(yè)業(yè)務本地分流至內部服務器，不經過移動核心網，降低傳輸時延，滿足企業(yè)人與人、人機之間網絡通信低時延、大帶寬的業(yè)務需求。
3）安全性高：
基于運營商5G網絡建網，接入、傳輸均采用標準加密協(xié)議，保密性高，企業(yè)專網業(yè)務與大網傳輸相隔離，不經過互聯(lián)網，保證企業(yè)數據的安全和專用性 。
4）極簡部署：
5G MEC平臺滿足企業(yè)應用快速部署。根據園區(qū)的本地應用需求，以往部署一個應用需要添加高性能服務器、部署人工、協(xié)調電源、機房等一般在30天-60天的時間。而采用5G網絡，僅需要將終端增加SIM，在MEC平臺上集成相應即可。整個部署時間可以壓縮到2天。
5）極簡運維：
生產設備通過5G連接，實時監(jiān)控其運行狀態(tài)，可遠程輕松訪問車間產線數據，設備運維狀況，原材料品質，產品良品率等，對生產設備可以實現(xiàn)遠程集中運維、集中管控，降低服務費用。
先進性：
1、作為新一代無線通信技術，5G技術的迅猛發(fā)展正好切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉型對無線網絡的應用需求。
2、從行業(yè)來看，5G技術定義的三大場景不但覆蓋了高帶寬、低延時等傳統(tǒng)應用場景，而且還能滿足工業(yè)環(huán)境下的設備互聯(lián)和遠程交互應用需求，這種廣域網全覆蓋的特點為企業(yè)構建統(tǒng)一的無線網絡提供了可能。
3、5G技術的發(fā)展可以幫助制造企業(yè)擺脫以往無線網絡技術較為混亂的應用狀態(tài), 這對于推動工業(yè)互聯(lián)網的實施以及智能制造的深化轉型有著積極的意義。
4、智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺在應用場景方面的先進性體現(xiàn)在：
1）智能+5G+AR的應用
AR應用的人臉、物體等目標識別與檢測、模型渲染、3D數據傳輸等工作結合5G邊緣計算（MEC），在保障生產制造的安全性同時，借用邊緣計算能力AR終端設備計算力加強，使用“AR工業(yè)工具”的工作人員體驗得到優(yōu)化，工作效率得以明顯提升，降低了企業(yè)的人力成本、資源成本，促進向智能制造的轉型升級。
2）智能+5G+機器視覺的應用
機器視覺將單機系統(tǒng)分解為分布檢測系統(tǒng)，可多個工位遠距離共享計算單元，為企業(yè)安裝調試簡單，從繁瑣電氣布線到無線連接，降低日常維護投入和物理損耗。如當前機械手抓取，一方面，在布線距離上有限制，需要使用特殊網線，長時間隨動運轉后易磨損，跟換1次至少需要停機時間3小時，而5G部署，從視覺部署應用而言，可降低前期投入和運維成本。同時，在工業(yè)園區(qū)可遠程輕松訪問車間產線數據，設備運維狀況，原材料品質，產品良品率等。工程師可在辦公室完成參數配置，工藝參數調整，公差控制。
3）視覺系統(tǒng)輕量化，從每個檢測點需單獨配置的視覺處理器，到共享計算平臺，總項目的實施成本降低40%，現(xiàn)有算法庫集成了67個模塊算法，新算法可在云端訓練并更新、下發(fā)到處理端的算法庫，并進行統(tǒng)一運維。
五、測試床預期成果
6.1測試床的預期可量化實施結果
智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺的建設應用，為企業(yè)新技術的應用提供了先行先試的平臺，降低了企業(yè)技術升級的試錯成本和門檻。結合之前的粗放式技術升級，經智能+5G大規(guī)模定制驗證測試平臺測試驗證后的技術升級，可以為工廠節(jié)約35%以上的升級成本。
對比之前的智能化升級，5G 出現(xiàn)后，解決了企業(yè)的生產數據和生產過程在云端部署的難題。在將來的智能工廠中，低時延高可靠的無線網絡技術不僅能極大提高工廠內生產效率，更能高效滿足企業(yè)對工廠現(xiàn)場的運營管理需求。5G網絡移動便捷的部署方式以及高可靠低時延的網絡特性將成為未來智能工廠的首選無線通信技術，并且在網絡部署成本上有大幅度的降低。
以機器視覺為例，通過機器視覺+5G+MEC的處理方式，基于5G無線傳輸取代有線千兆網傳輸，打破了有線傳輸有效距離近的限制，為實現(xiàn)算法處理層從設備端上升到邊緣端打通了傳輸路徑，算法處理統(tǒng)一規(guī)劃到MEC當中，可以根據工廠的實際的處理量統(tǒng)一配置計算能力。該方案實現(xiàn)設備端輕量化，產線機器視覺應用點只保留工業(yè)相機，取消單獨的工控機，工廠或園區(qū)統(tǒng)一部署MEC，總體方案降低布線成本、硬件及算力浪費，便于統(tǒng)一運維及算法的更新迭代。海爾的家電生產工廠中，工廠機器視覺應用量大，合計工廠約100+家，平均每家工廠4條總裝線，平均每條總裝線5個機器視覺應用點，每個應用點需要4-5個工業(yè)相機，至少需要1臺工控機。按一套工控機（包含視覺處理算法）10萬，一條相機網線成本0.02萬計算，一個工廠的算力、布線成本：4*5*（10+5*0.02）=202萬，全部工廠的成本：202*100=20200萬。
再以5G+AR應用為例，加入AR體驗，不僅豐富了企業(yè)培訓的方式與形態(tài)，同時與云計算打通，降低AR眼鏡的成本，通過云渲染可以將AR眼鏡的渲染部分去除，降低成本25%以上。畫面清晰度提升60%。
AR依托5G的MEC渲染平臺通過云化渲染技術，在保證視頻碼流穩(wěn)定傳輸和高精度圖像顯示的前提下，降低了對AR頭顯終端硬件計算能力的要求，既降低了硬件的成本，同時使AR眼鏡更輕便，使AR消費門檻下降70~80%。從而解決了當前AR市場的功耗大待機時間端、圖像不清晰等問題。為AR在工業(yè)中的普及提供了基本條件。
AR員工操作訓練方面，以某工廠500人的員工離職率10%來計算，一年合計招募人員600人，新的方式減少人員培訓時間3天，合計1800人天，換算為60人月，每月工資5000，合計為收益為30萬/年。同時正常作業(yè)大概2%的每天不良，約60件，需要維修工人10人，人員熟練度不足的作業(yè)不良會增加1%，增加5人的維修工作量，每年的人工費用5*5000*12月=30萬/年。后續(xù)推廣到其它的互聯(lián)工廠，合計節(jié)省培訓費用35*30萬=1140萬。
6.2測試床的商業(yè)價值、經濟效益
輸出5G應用的解決方案和軟硬件產品
對外復制驗證測試平臺，形成模塊化產品
網絡傳輸效率提升85%，準確性提升20倍
終端輕量化，成本降低60%
6.3測試床的社會價值
在2019的漢諾威工博會上，海爾發(fā)布全球首創(chuàng)智能+5G大規(guī)模定制驗證平臺，再度成為全球焦點。凱姆尼茨大學穆勒教授在參觀了海爾COSMOPlat展區(qū)后認為，COSMOPlat是現(xiàn)有工業(yè)互聯(lián)網平臺中唯一物聯(lián)網概念已經進入實操階段，并且取得成果的平臺。也就是說，海爾的技術能力又上升了一個大臺階，并處于世界領先地位。
圖5 專家高度認可
從國家層面來說，工業(yè)制造業(yè)作為我國實體經濟的壓艙石，工業(yè)互聯(lián)網等新興技術的發(fā)展受到國家政策的高度支持。2017年底政府發(fā)布《關于深化“互聯(lián)網+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的指導意見》。2019年初《政府工作報告》指出，要堅持創(chuàng)新引領發(fā)展，培育壯大新動能，打造工業(yè)互聯(lián)網平臺，拓展“智能+”，為制造業(yè)轉型升級賦能。
從產業(yè)層面來說，隨著移動互聯(lián)網向智能制造產業(yè)的高速滲透和融合，5G技術低延時、高可靠、高密度鏈接的網絡特性將為制造業(yè)提供更為強大的通信能力，將為制造業(yè)帶來全新的變革和機遇：
（1）制造業(yè)正逐漸走向服務化。企業(yè)正在從基于銷售“盒子”的有形產品轉向銷售產品附加的增值服務。通過被5G 無線連接的產品收集和上報用戶消費行為數據，企業(yè)基于此大數據分析獲取消費者使用習慣、消費新需求，實現(xiàn)大數據精準營銷和再次銷售。
（2）智能制造賦能精益生產。現(xiàn)有制造業(yè)機制的產能過剩、供需不平衡的矛盾日益突出。通過5G的廣覆蓋、多連接，工業(yè)設備和物流裝備在采購、設計、生產、物流等環(huán)節(jié)中實現(xiàn)互聯(lián)互通，讓設備賦能數字化，可以被系統(tǒng)精確的識別、協(xié)調和管理。
從目前的調查分析，工業(yè)制造領域還有80%的企業(yè)沒有實現(xiàn)數字化轉型。究其原因是因為公有云的安全性和可靠性不滿足企業(yè)數字化上云的要求。通過5G的大帶寬MEC的數據不出園區(qū)，企業(yè)逐步可以實現(xiàn)精準生產、精準供應、最終提高生產效率，從而推動企業(yè)的數字化進展。
從企業(yè)來說，項目技術成果在海爾的應用，可完善人單合一商業(yè)模式驅動下的大規(guī)模定制模式，降低后市場維護成本，大幅提高海爾的口碑，提升海爾品牌形象，創(chuàng)造企業(yè)價值，加速海爾戰(zhàn)略轉型升級步伐。同時對于生態(tài)圈內的企業(yè)也可以實現(xiàn)賦能，資源共享，從而達到降低壞件率、降低資源浪費、提高整體生產效率的目的。
六、測試床成果驗證
7.1測試床成果驗證計劃
本項目第一階段重點落地AR應用和機器視覺應用。后續(xù)階段還會將AGV、視頻安防、數據采集、數字仿真等重點應用與5G結合，通過智能+5G技術支撐互聯(lián)工廠，真正實現(xiàn)生產效率、制造成本、不入庫率等產能指標的極大優(yōu)化，搭建跨界融合、生態(tài)共贏、技術迭代的創(chuàng)新體系，全面賦能網器交互、設計、體驗、預售、制造、迭代等生態(tài)場景。
同時，當前5G R16的標準還未凍結，隨著5G標準的發(fā)展演進，該項目也會持續(xù)迭代更新：
（1）5G模組集成后的應用落地
目前的測試采用CPE等方式接入5G，應用5G模組集成后測試效率和結果會得到顯著改善；
（2）單點應用向“集群”轉移
目前測試都是完成單點驗證，隨著5G SA標準的確定，SA網絡的成熟，我們將逐步從單點向“集群”轉移，以達到實際工業(yè)需求的多點接入；
（3）繼續(xù)堅持開放性
平臺的目標是加快形成制造業(yè)網絡化產業(yè)生態(tài)體系，能夠帶動全產業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)技術能力提高、應用模式普及和產業(yè)升級。繼續(xù)深化融合，將各種新技術和各行各業(yè)的需求融合進來。
（4）5G網絡安全方面
隨工廠面向數字化、網絡化、智能化快速發(fā)展，工廠數據的安全性和私密性成為用戶最關心的問題之一，5G為工廠數據的安全提供了多種類型保障措施，具有邏輯隔離和物理隔離兩種方案，5G網絡采用端到端網絡切片方式為工廠數據分配專屬資源，放棄其他類型用戶訪問，保護數據安全；對于數據安全要求更嚴格的行業(yè)，可以通引入5G本地分流技術，將工廠采集的數據不經過5G核心網，直接傳送至工廠私有云，實現(xiàn)數據不出工廠園區(qū)，保護數據安全和私密性；對于安全性要求極高的航空、電力等關鍵行業(yè)和設施，可采用新建行業(yè)專網方式，使得運行、生產數據閉環(huán)流轉，確保數據安全。
7.2測試床成果驗證方案
測試床以解決解決各產業(yè)共性問題為目標，測試床輸出多項5G應用解決方案，并在行業(yè)有成熟應用，同時交付相關專利軟著和測試報告；平臺測試的7類技術在工廠落地25個場景，所有5G技術通過平臺的測試驗證，能夠大幅提高生產效率和產品質量；
（1）建立5G實驗基地
把工廠生產創(chuàng)新中心作為工廠一個5G實驗基地，5G結合AR增強現(xiàn)實與VR虛擬現(xiàn)實融合,所實施的項目在5G實驗基地進行驗證，實驗基地建設在車間內，以工廠可應用范圍作為實驗方向，在5G實驗基地測試、模擬工廠，在此區(qū)域驗證的主要項目有5G結合AR/VR,5G機器視覺，5G應用于8K視頻傳輸，5G應用于機器人控制，5G應用于安防，5G應用于遠程維修，5G應用于工廠大數據等，驗證合格應用于工廠。
（2）實施智能視覺檢測項目
構建5G+MEC的視覺云臺，工廠已經落地的主要項目有箱體外觀檢測、整機外觀檢測、VIP檢測等視覺檢測項目，其中VIP檢測項目是國內領先視覺檢測項目，通過5G技術，將數據回傳到MEC的機器視覺檢測云平臺，對采集的數據進行分析，箱體外觀檢測包括三個方面，a.箱體側板檢測，通過藍光視覺檢測技術，通過5G技術，實現(xiàn)數據的采集到云平臺進行分析，b.箱體在線3D檢測技術，是全球首家3D在線檢測項目，主要檢測冰箱的外觀3D尺寸，主要的檢測項超過10項，分析冰箱的尺寸，c.箱體正面的配合尺寸檢測，檢測冰箱尺寸的可靠性，通過5G傳輸到視覺云平臺進行分析統(tǒng)計控制.整機視覺檢測項目主要包含2個方面，a.整機的側面檢測，通過5G技術，實現(xiàn)數據的采集到云平臺進行分析，b.整機的正面檢測，主要有門體的安裝配合尺寸，門體是否有劃傷等缺陷，通過數據積累，實現(xiàn)智能判斷決策。
（3）基于5G技術的安防管理平臺
為了加強工廠的安全管控，尤其是對人員的管控，利用5G技術，將安防管理平臺放在MEC邊緣端，使用ARPad等設備完成安防人臉識別或工夫識別等，對車間內人員，包含內、外、不明人員，可迅速發(fā)現(xiàn)可以人員，預警報警。另外也可自動識別安全帽佩戴，異常報警提示。
（4）基于5G的AR遠程協(xié)作系統(tǒng)
5G應用于AR遠程協(xié)作維修，在線共享專家，出現(xiàn)設備問題后，連線專家快速處理，與國外共同討論關鍵設備問題，節(jié)省出差費用，節(jié)省時間成本，真正實現(xiàn)了現(xiàn)場維護人員和專家的“零距離”溝通。
七、測試床成果交付
9.1測試床可復制性
5G MEC樣板在海爾的工廠的應用場景不斷增加，技術模塊的可移植性不斷增強，這給海爾的全球戰(zhàn)略帶來了歷史性變革，同時也為中國加快發(fā)展先進制造業(yè)，推動互聯(lián)網、大數據、人工智能同實體經濟深度融合提供了可復制的“海爾模式”。
目前，國家從各個層面引導企業(yè)、政府和行業(yè)積極參與5G建設，5G生態(tài)中。所以從5G的基站、生態(tài)應用到最終應用，未來5G的規(guī)模推廣不會存在問題。從支持無線的生產設備情況來看，根據業(yè)界調查機構預測，未來無線通信連接會快速增長，特別是隨著5G模組的陸續(xù)上市，各種支持無線連接的生產設備會有一個爆發(fā)式發(fā)展。
因此，該項目所展示的“智能+5G”必將體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，發(fā)揮出靈活多變、個性化定制的特點。目前項目的實施過程中，以“模塊化、柔性化、定制化”的特點為根基，可復制性、可移植性為導向。逐步拓展不同應用領域，目前已在家電、模具、建陶、化工等領域已開始部署應用，由傳統(tǒng)提供單一網絡能力，逐步向平臺化管理、一體化方案、生態(tài)化發(fā)展的方向轉變，向垂直行業(yè)客戶提供整體解決方案。
隨著人工被機器取代，服務方式也發(fā)生了變化。服務方式由原來的現(xiàn)場服務可以實現(xiàn)在線服務，遠程指導服務等。同時，AR及視覺檢測等應用助力企業(yè)為客戶提供定制、交互、柔性的產品+服務。
9.2測試床開放性
技術開放性
終端接入5G網絡：
系統(tǒng)方案設計考慮后期5G+工業(yè)互聯(lián)網 場景的豐富和多樣性，同時考慮到當前5G終端模組的市場情況，現(xiàn)場采用5G CPE作為場景設備接入5G網絡的終端。后期新增設備可隨時、簡便的接入，新業(yè)務新場景接入對整體網絡影響小。
平臺開放性：
目前MEC平臺支持WINS/Linux等多種操作系統(tǒng)，軟件/APP等可部署在MEC平臺虛機上，與終端軟硬件設備實時交互，實現(xiàn)豐富的系統(tǒng)集成功能。
計劃開放性：
已規(guī)劃2020年Q1完成基于5G模組的場景驗證測試。
生態(tài)開放性
測試床的目標是加快形成制造業(yè)網絡化產業(yè)生態(tài)體系，能夠帶動全產業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)技術能力提高、應用模式普及和產業(yè)升級。繼續(xù)深化融合，將各種新技術和各行各業(yè)的需求融合進來
八、其他信息
測試床使用者
海爾集團以及各產業(yè)，并將成熟方案對外推廣。
測試床知識產權說明
青島海爾工業(yè)智能研究院有限公司對該測試床的建設、運營以及使用擁有產權及相關知識產權。
測試床運營及訪問使用
驗證測試平臺目前已經大規(guī)模定制示范線的建設，可以通過電話和郵件預約的方式來進行工業(yè)智能相關技術驗證測試，5G網絡環(huán)境已建設完成，場景測試進行中。
測試床資金
預估資金850萬元，自籌
測試床時間軸
建設期 | 2019H1 | 5G測試基站聯(lián)合建設，大規(guī)模定制示范線升級 |
應用期 | 2019~2020 | 已規(guī)劃和擴展測試項目進行驗證測試，輸出測試報告和技術應用白皮書 |
推廣期 | 2021 | 向跨行業(yè)、跨領域推廣技術測試驗證平臺和大規(guī)模定制模式 |
聲明
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