前段時間,中興通訊南京智能濱江工廠獲得中國信通院泰爾認證中心頒發的5G五星工廠認證,引起了業界的廣泛關注。
這個工廠我剛好去過,所以,今天我打算給大家介紹一下。
首先,我要祝賀中興通訊能夠獲此殊榮,而且是國內首家。
五星5G工廠認證,并不是一個普通的證書。要知道,全國一共有幾百萬家工廠,之前被認定為5G工廠的,只有不到3000家。這次,中興通訊南京智能濱江工廠獲得的,又是5G工廠中的“五星級(最高等級)”,可以說是“best of best”,萬里挑一。
證書的頒發單位,是中國信息通信研究院下屬的泰爾認證中心。熟悉通信行業的人都知道,信通院是工信部直屬的科研單位,牽頭和參與了國內外眾多標準的規劃和技術體系設計。而泰爾認證中心,則是國內信息通信領域最專業、最權威的認證機構之一。這個證書的含金量,毋庸置疑。
大家都知道,自從2019年國內5G正式商用以來,國家一直都在大力建設5G網絡,推動5G在各行各業的商用落地。工業制造領域,作為國民經濟的一個支柱性產業,也是5G落地的一個重點方向。
為了推動這項工作,2022年,工信部發布了《5G全連接工廠建設指南》。后來,到了2023年底,又發布了《2023年5G工廠名錄》,有300多個項目位列其中。也是在那個時候,信通院啟動了5G工廠認證工作,在全國范圍內進行評級和認定。
說完了這個認證的背景,我們再來看看,這個中興通訊南京智能濱江工廠,到底有什么絕活,能夠獲得首個五星5G工廠認證。
█ 用5G制造5G
中興通訊南京智能濱江工廠,不僅在南京,甚至在整個長三角地區,都很有名氣。
工廠正式動工建設,是在2018年,投資了大約200億。在建設之初,工廠就已經被定為5G智能制造的標桿示范基地。從設計到建造,再到運營,都是按照最高標準進行要求。
在5G、數字化、智能化方面,中興通訊本身就是行業頂級專家。所以,業界最新的數字科技,包括5G機器視覺、5G云化AGV、5G云化PLC、數字孿生等,全部都用上了,科技含量直接拉滿。
對于這個工廠,當時中興通訊就喊出了一句很響亮的口號——“用5G制造5G”。它主要生產的產品,是5G基站和服務器。
整個工廠其實是一個大園區,占地面積1300畝。工廠里面,設有5G基站智能工廠、服務器存儲產品智能工廠、5G工業互聯網創新中心、5G智能數據中心、原材料立體分揀中心以及成品立體分揀中心等多個部門和設施。
除了制造生產車間之外,工廠里還有研發和辦公的區域,是一個綜合性的現代化生產基地。
工廠的5G網絡覆蓋率達到了100%,實現了生產要素的全連接,擁有業界領先的自動化、數字化、智能化產線,覆蓋組裝、測試、包裝各個流程,具備從原材料到成品端到端的先進制造工藝能力。
上面這段話,大家聽起來可能有點懵。接下來,我就基于場景,說說5G到底給這個工廠帶來了什么。
█ 從園區網到現場網
《5G全連接工廠建設指南》中明確提出,工業互聯網的連接層次,包含“工廠級”、“車間級”、“產線級”三級。
在“5G+工業互聯網”的應用落地過程中,一般會分為兩個階段。
第一個階段,是建設“工廠級”的“園區網”,也叫“行業虛擬專網”。這個網絡,以IT網絡為主,主要滿足一些上云需求,在大多數情況下,與公眾用戶網絡是共享的。
第二個階段,是建設面向“車間級”和“產線級”的“現場網”,也叫“生產現場網”。
“現場網”,以OT(運營)網絡為主,是真正用在生產一線的網絡,在網絡時延、抖動、可靠性方面有更高的要求。它需要完全確保OT域的可靠連接,也需要能夠完美支撐本地的算力部署。
傳統的“現場網”通信協議,主要是現場總線技術和工業以太網技術。前者擁有較高的可靠性,后者具有較大的傳輸速率。兩者一直都被業界所接受,是行業通用規范。
5G崛起之后,給用戶帶來了新的選擇。它的優點非常明顯,就是不再需要布置供電線路和網絡線纜,而且能夠連接更多監測和控制點。
5G作為一項無線通信技術,在網絡速率、容量、時延、可靠性等各個方面,都有出色表現,完全能夠滿足“現場網”的需求。
█ 剪掉PLC的“辮子”
中興通訊南京智能濱江工廠基于5G網絡,采用5G云化PLC,就是5G替代傳統有線通信協議的一個典型案例。
PLC的中文名是可編程邏輯控制器(programmable logic controller)。它是工業控制的基石,也是傳統現場工控網的核心。以前,PLC基于工業以太網、現場總線等有線網絡技術,部署難度大、故障率高、調整移動困難。而且,生態封閉,國產化程度低,成本高。
如今,工廠全面采用5G云化PLC,不僅剪掉了“辮子”,更加容易部署,而且生態更加開放,成本也大幅下降。
生產車間的機械臂
現在我們經常聽說的“柔性制造”,是指生產系統具有更高的靈活性,以及更強的應變能力,能夠隨時進行產線調整,滿足不同類型的生產任務需求。5G云化PLC,就大大增加了產線的靈活性,有利于柔性化生產。高性能的5G柔性自動化生產線,使生產線換線時間縮短了95%(整機裝配換線時間由30min縮短為3min)。
PLC的一些南向應用(PLC與其直接控制的設備或傳感器之間的交互),對時延和可靠性的要求更高,一般要達到<10ms@99.999%。這時,就需要引入5G uRLLC和TSN來提供助力。
大家也許聽說過TSN,也就是Time-Sensitive Networking,時間敏感網絡。
5G和TSN(時間敏感網絡)結合,將TSN部署于PLC和現場設備之間,可實現控制信號的高質量確定性時延傳輸。將TSN部署于PLC之間,實現協同信號的高精度同步傳輸。將TSN部署于IT網絡與OT網絡之間,可實現生產數據向信息系統的上傳以及控制管理信息向生產設備的下發。
總而言之,中興通訊南京智能濱江工廠通過將5G深入落地,為現場生產要素提供了一個穩定且高速的數據通道,為生產效率提升以及打造柔性產線奠定了堅實的基礎。
█ “云-邊-端”架構的優勢
除了無線空口之外,5G網絡在架構上的演進升級,也給中興通訊南京智能濱江工廠帶來了很多優勢。
5G作為通信網絡技術,核心價值在于數據的高效搬運,以及算力的靈活調度。
5G引入邊緣計算后,能夠構建“云-邊-端”的協同算力架構,滿足“工廠級”、“車間級”、“產線級”不同場景的算力需求。這樣可以將最適合的業務系統就近部署,最大程度減少因網絡迂回帶來的時延,也減少了數據安全的風險。
中興的算力服務器(R5300)
而且,將邊緣算力部署在園區內部,由企業自己進行管理,可以實現數據不出廠,按照企業的安全策略統一管理算力資源及上層應用,大幅減少了數據安全的風險。
在工廠園區里,除了單獨部署5G基站之外,還可以單獨部署UDM、AMF、SMF、UPF等5G核心網網元,實現這部分功能的下沉。當外部出口傳輸出現問題時,這些網元能夠保障園區內的5G網絡業務不中斷,也不會影響生產系統的正常運行。
█ AI,賦能智能制造
中興通訊南京智能濱江工廠既然是一個智能制造基地,肯定也包含了大量的AI要素和場景。
在這里,中興通訊基于5G網絡+數字星云(中興通訊打造的助力企業數字化轉型的整體能力架構平臺),實現了生產線數據采集和控制、AI質量檢測、智能倉儲、AGV轉運,以及園區智慧安防、能耗優化、便捷通行、安全生產等,實現整個園區的數字孿生,打造了行業標桿。
以質檢場景為例,他們采用了“5G+機器視覺”云質檢方案,替代人工進行產品檢測,漏檢率從3%降低到0。也就是說,人工目檢漏檢率是3%。采用機器視覺質檢之后,漏檢率直接被降為了0,效果非常明顯。
“5G+機器視覺”智能檢測
█ 五星工廠,名至實歸
中興通訊南京智能濱江工廠的數智化落地場景還有很多。
根據初步統計,他們目前共計完成24大類,110種5G融合應用場景的業務示范落地,5G行業終端數超過400個,獲得了19項核心專利(20項發明專利,16項行業標準),并持續增加。
在先進數字科技的加持下,工廠的產能相比傳統工廠有了大幅的提升,每月能夠生產AAU(5G天線)5萬臺,5G小基站7萬臺,服務器4萬臺。5G和服務器產品制造成本降低了23%,生產線操作人員減少了53%。
5G AGV無人搬運小車
值得一提的是,工廠除了提升產能之外,在節能減排方面同樣花了不少心思。他們結合工廠的用能特點,從高溫自動斷電、高溫環境優化、降高溫時間、高溫變功率測試等多方面進行節能降耗,單臺產品能耗降低9.3%。
如今,中興通訊南京智能濱江工廠已經成為了真正的5G工廠標桿,獲獎無數。工廠的一些成熟應用和技術,不僅在中興其它基地進行了共享和推廣,也被全國很多的制造業企業借鑒和復制。
這個工廠充分驗證了“5G+工業互聯網”的可行性,大大提升了工業互聯網的影響力,也推動了整個全連接工廠新興產業鏈的發展。
█ 結語
那天參觀完工廠,我個人內心是非常震撼的。中國改革開放和推進工業現代化,迄今只有幾十年的時間。從無到有,從弱到強,如今,我們也能夠自主建設如此強大的工廠,達到全球領先水平。這是不斷奮斗和創新的成果,證明了我們中國人也可以駕馭世界上最好的科技。
面向未來,這場科技賽跑仍然繼續下去。希望國內能夠涌現出更多的5G五星工廠,推動國內制造業的全面升級,加速讓我們國家真正從制造大國邁向制造強國。
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