長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)“5G+”新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展指南

為指導(dǎo)長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)（簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)沙經(jīng)開區(qū)”或“園區(qū)”）制造企業(yè)有針對(duì)性地建設(shè)一批實(shí)用可行的5G場(chǎng)景，不斷提高企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展水平，帶動(dòng)提升園區(qū)高質(zhì)量發(fā)展水平，現(xiàn)結(jié)合實(shí)際制定本指南。

一、發(fā)展背景

近年來，長(zhǎng)沙經(jīng)開區(qū)工程機(jī)械、汽車制造及零部件、電子信息“兩主一特”產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，孕育了一批行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，建設(shè)了一批智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)桿示范項(xiàng)目，吸引了一批相關(guān)領(lǐng)域服務(wù)商和供應(yīng)商集聚，制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)取得階段性成效，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。當(dāng)前，以5G、AI為代表的新技術(shù)連鎖突破，與先進(jìn)制造技術(shù)加速融合并大規(guī)模應(yīng)用，不僅將催生一批新興產(chǎn)業(yè)，更可能從根本上改變傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)、組織模式和商業(yè)形態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致價(jià)值鏈、供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的重新分解與組合，最終促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的深刻變革，充分釋放經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)潛力。在此背景下，園區(qū) “兩主一特”企業(yè)迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

同時(shí)，受制于技術(shù)不成熟、基礎(chǔ)設(shè)施不完善等因素，5G、AI等新技術(shù)在園區(qū)制造企業(yè)中應(yīng)用尚處于初期，場(chǎng)景涉及核心制造環(huán)節(jié)較少，且多以點(diǎn)狀應(yīng)用為主。具體來看，主要難點(diǎn)如下：

一是技術(shù)基礎(chǔ)較為薄弱。目前5G標(biāo)準(zhǔn)尚未制定完成，5G模組、AI芯片也未完全成熟，基于5G和AI的融合性工業(yè)產(chǎn)品和裝備研發(fā)進(jìn)度較慢。企業(yè)應(yīng)用面臨無標(biāo)準(zhǔn)、無網(wǎng)絡(luò)、無裝備的挑戰(zhàn)，基礎(chǔ)設(shè)施需單獨(dú)建設(shè)，大量軟硬件需自主研發(fā)。

二是應(yīng)用方案尚未成熟。5G、AI等新技術(shù)方案復(fù)制推廣較難，單個(gè)應(yīng)用開發(fā)成本高。同時(shí)，現(xiàn)階段能夠系統(tǒng)整合5G、AI、區(qū)塊鏈等新技術(shù)和傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)建設(shè)的供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商較為稀缺，加大了新技術(shù)應(yīng)用的難度。

三是應(yīng)用人才存在缺口。目前制造業(yè)從業(yè)人員對(duì)5G、AI技術(shù)理解還不夠充分，既懂制造又熟悉5G和AI，還能進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)的復(fù)合型人才較為稀缺。

二、發(fā)展思路

為搶抓發(fā)展機(jī)遇，積極應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，推進(jìn)5G、AI等新技術(shù)真正解決長(zhǎng)沙經(jīng)開區(qū)“兩主一特”發(fā)展過程中的核心痛點(diǎn)問題，園區(qū)新技術(shù)應(yīng)用將按照“分級(jí)分批”推進(jìn)的思路，以5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為引領(lǐng)，通過實(shí)施一批“5G+”標(biāo)桿項(xiàng)目，切實(shí)發(fā)揮新技術(shù)發(fā)展帶來的巨大效果，短期內(nèi)推進(jìn)園區(qū)制造企業(yè)進(jìn)行新技術(shù)點(diǎn)狀應(yīng)用探索，中長(zhǎng)期推動(dòng)形成一批面向未來制造的新模式。

1-2年內(nèi)，將5G等新技術(shù)作為基礎(chǔ)工具，面向制造業(yè)高帶寬、遠(yuǎn)程化和移動(dòng)性需求，作用于單環(huán)節(jié)點(diǎn)狀場(chǎng)景。主要集中在產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、低時(shí)延控制、精確定位、移動(dòng)無人巡檢、設(shè)備數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、輔助裝配與設(shè)備維護(hù)、產(chǎn)品遠(yuǎn)程操控與無人駕駛等領(lǐng)域。切實(shí)提高企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，培育一批復(fù)合型新技術(shù)應(yīng)用人才。

3年內(nèi)，圍繞設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)衍生出一系列制造新模式。5G等新技術(shù)體系以疊加的方式融合進(jìn)傳統(tǒng)制造體系中，逐步形成獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理閉環(huán)，支撐企業(yè)整體發(fā)展，催生柔性生產(chǎn)、創(chuàng)成式設(shè)計(jì)、共享制造、數(shù)據(jù)服務(wù)等新模式、新業(yè)態(tài)。

三、重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景

結(jié)合現(xiàn)有5G應(yīng)用典型場(chǎng)景，綜合長(zhǎng)沙經(jīng)開區(qū)制造業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)現(xiàn)狀與應(yīng)用訴求，制造企業(yè)可以從以下三個(gè)主要方向，聚焦10大應(yīng)用場(chǎng)景，深化5G在工業(yè)場(chǎng)景中的應(yīng)用。

（一）5G+人工智能

1.基于5G的設(shè)備智能控制與參數(shù)優(yōu)化

面向“兩主一特”產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，聚焦企業(yè)生產(chǎn)效率提升等核心訴求，基于5G的移動(dòng)性、低時(shí)延特點(diǎn)，利用5G模組、5G+CPE等方式連接工業(yè)設(shè)備PLC單元、數(shù)控系統(tǒng)、上位機(jī)等，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生的大容量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)匯聚后接入5G網(wǎng)絡(luò)，將車間實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)、制品表面監(jiān)測(cè)等設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡髽I(yè)邊緣計(jì)算、私有云或公有云平臺(tái)，在云端或邊緣運(yùn)行人工智能算法實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)裝置的智能管控、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與作業(yè)調(diào)度。5G保證了控制指令端到端時(shí)延平均在20ms以下，網(wǎng)絡(luò)下行帶寬達(dá)到200MB，準(zhǔn)確性達(dá)到99.999%，設(shè)備工藝參數(shù)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和優(yōu)化，生產(chǎn)效率大幅提高。

2.基于5G+機(jī)器視覺的質(zhì)量檢測(cè)

面向“兩主一特”產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，聚焦產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)量大、檢測(cè)準(zhǔn)確度要求高等現(xiàn)實(shí)要求，基于5G大帶寬、低時(shí)延的特點(diǎn)，將終端設(shè)備采集的產(chǎn)品及部件大容量高清圖片與視頻信息上傳到云端并利用AI機(jī)器視覺與知識(shí)圖譜技術(shù)與云端數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)，基于云端監(jiān)測(cè)算法精準(zhǔn)判斷質(zhì)量缺陷，提高檢測(cè)速度，同時(shí)將圖片與視頻信息傳送云端入庫，實(shí)時(shí)完善AI知識(shí)圖譜，為算法訓(xùn)練、特征標(biāo)定、數(shù)據(jù)切片提供依據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)高清影像分辨率可以達(dá)到4K-8K，基于工業(yè)相機(jī)的AI機(jī)器視覺5G上行帶寬在1000MB，時(shí)延在10-30ms，能夠滿足基于云平臺(tái)架構(gòu)的AI機(jī)器視覺–質(zhì)量缺陷檢測(cè)系統(tǒng)和目檢系統(tǒng)在工廠的推廣應(yīng)用，應(yīng)用后產(chǎn)品良品率和檢測(cè)準(zhǔn)確性獲得極大提升，漏檢率大幅下降。

3.基于5G+機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)性維護(hù)

面向“兩主一特”產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對(duì)設(shè)備維護(hù)工作量大，維修人員要求高，維修滯后而造成的產(chǎn)能損失和材料浪費(fèi)等問題，基于5G大帶寬、移動(dòng)性等特點(diǎn)，通過設(shè)備、車間、廠房安裝的大量傳感器和智能數(shù)據(jù)采集模塊搜集海量生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，如工程機(jī)械行業(yè)大型生產(chǎn)裝備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、損耗數(shù)據(jù)等，以5G網(wǎng)絡(luò)承載，實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆贫似脚_(tái)進(jìn)行綜合分析和存儲(chǔ)，利用AI機(jī)器學(xué)習(xí)將多種來源與類型的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析并與數(shù)據(jù)庫運(yùn)維故障信息進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品異常提前診斷和維護(hù)，將被動(dòng)維修升級(jí)為主動(dòng)預(yù)測(cè)性維護(hù)。5G的上行大帶寬提供了實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)樣本，結(jié)合AI云化處理分析技術(shù)大幅提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度與實(shí)時(shí)預(yù)警能力，有效規(guī)避由于設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)事故，使技術(shù)人員可以優(yōu)化維護(hù)活動(dòng)并在故障發(fā)生數(shù)月之前進(jìn)行維修，維護(hù)成本有效降低。

（二）5G+VR/AR

1.基于5G的物料及零部件識(shí)別與管理

面向工程機(jī)械、汽車及零部件產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，結(jié)合其物料和零部件種類繁多、生產(chǎn)量較大、難以準(zhǔn)確識(shí)別和有效管理的特點(diǎn)，基于企業(yè)的物料零部件管理系統(tǒng)，利用5G大帶寬特性，在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下通過手持終端實(shí)時(shí)采集實(shí)物圖像并對(duì)實(shí)物進(jìn)行三維建模和全息建模并保存到管理系統(tǒng)中，通過AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及深度學(xué)習(xí)技術(shù)分析3D建模信息和圖像信息，判斷物料零部件的形狀、功效、是否符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等，利用5G網(wǎng)絡(luò)將物料信息實(shí)時(shí)反饋到VR/AR終端，輔助現(xiàn)場(chǎng)人員合理分配和檢測(cè)物料、強(qiáng)化生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)管理。5G滿足了VR/AR技術(shù)作為高帶寬和低延遲應(yīng)用的主要需求-帶寬在250MB,時(shí)延在15ms。相比于人工識(shí)別，基于5G的智能識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別效率較高，生產(chǎn)執(zhí)行效率提升顯著，運(yùn)營(yíng)管理效率也將大幅改善。

2.基于5G網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)輔助運(yùn)維

面向汽車及零部件、電子信息產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，結(jié)合設(shè)備數(shù)量多、故障復(fù)雜且難以定位、運(yùn)維人員技術(shù)水平較低等問題，基于企業(yè)的故障監(jiān)測(cè)和設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)，結(jié)合5G和AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)高清影像實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，員工可以使用移動(dòng)終端自由獲取需要檢查的設(shè)備的各項(xiàng)尺寸、角度和相關(guān)指標(biāo)，快速定位產(chǎn)品故障點(diǎn)，利用5G低時(shí)延（15ms以內(nèi)）特性，將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)判斷檢測(cè)結(jié)果是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)配合精準(zhǔn)故障信息系統(tǒng)或遠(yuǎn)程專家指導(dǎo)輔助現(xiàn)場(chǎng)檢修人員快速有效地實(shí)施故障零部件更換等維修操作，從而大幅縮短設(shè)備平均修理時(shí)間與故障應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間，返修率降低，檢修質(zhì)量一次合格率明顯提升。

3.基于5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)協(xié)同設(shè)計(jì)

面向工程機(jī)械、汽車及零部件產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對(duì)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、研發(fā)效率低、與生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)難以有效貼合等問題，基于企業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)或平臺(tái)，在5G保障高帶寬、低時(shí)延數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)上，利用VR技術(shù)構(gòu)建各類零部件或整車產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)場(chǎng)景并進(jìn)行虛擬仿真，檢驗(yàn)人員與研發(fā)人員對(duì)構(gòu)建的仿真模型進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，并通過VR設(shè)備將新設(shè)計(jì)的部分疊加到已有部件上來驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果，使設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)更有效地貼合實(shí)際產(chǎn)線的生產(chǎn)與裝配，提高設(shè)計(jì)效率。5G技術(shù)可以保障虛擬場(chǎng)景中的人員交互時(shí)延在15ms以內(nèi)，設(shè)計(jì)研發(fā)時(shí)間大幅縮短，工作效率得到極大提升。

4.基于5G網(wǎng)絡(luò)的新型輔助裝配

面向工程機(jī)械、汽車及零部件產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對(duì)裝配效率低、漏裝錯(cuò)裝等問題，基于企業(yè)輔助裝配系統(tǒng)，在5G網(wǎng)絡(luò)高清影像實(shí)時(shí)傳輸?shù)谋Ｕ舷�，利用AR實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，結(jié)合實(shí)際裝配場(chǎng)景在整車或成品各部位清晰標(biāo)注裝配部件、裝配步驟、裝配工具和裝配位置，快速進(jìn)行模擬裝配，提前發(fā)現(xiàn)裝配問題，避免出現(xiàn)零件錯(cuò)裝或漏裝，對(duì)裝配體是否符合規(guī)程要求進(jìn)行控制和預(yù)警。整體實(shí)時(shí)渲染和交互時(shí)延在15ms以下，因裝配導(dǎo)致的產(chǎn)品及零件質(zhì)量問題大幅減少。

（三）5G+智能產(chǎn)品

1.基于5G的云化移動(dòng)AGV調(diào)度

面向工程機(jī)械、汽車及零部件產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對(duì)廠內(nèi)物流復(fù)雜、傳統(tǒng)AGV調(diào)度依賴固定軌跡難以有效協(xié)同聯(lián)動(dòng)等問題，通過5G 網(wǎng)絡(luò)接入，解決云端平臺(tái)與大量AGV 車輛的實(shí)時(shí)通信問題，部署基于5G的視覺導(dǎo)航+云化AGV調(diào)度系統(tǒng)，利用5G高速率、低時(shí)延等傳輸特點(diǎn)，通過云端控制系統(tǒng)將指令快速、高效、穩(wěn)定地傳遞給AGV車輛，使AGV在工廠車間的任何位置都能接收到信號(hào)指令，第一時(shí)間到達(dá)指定工位。解決傳統(tǒng)部署WiFi 方案接入數(shù)量受限、信號(hào)干擾切換失敗、車輛停駛等難題，物流配送的靈活性得到充分改進(jìn)，工廠現(xiàn)場(chǎng)整體運(yùn)營(yíng)效率和穩(wěn)定性獲得顯著提升。

2.基于5G的機(jī)器人自動(dòng)巡檢

面向“兩主一特”產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對(duì)巡檢復(fù)雜、巡檢工作量大、巡檢周期長(zhǎng)等問題，在工廠車間配備帶有超高清攝像機(jī)的5G智能巡檢機(jī)器人或無人機(jī)，自主檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、物流與運(yùn)營(yíng)情況，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航和全自動(dòng)巡檢，采集廠內(nèi)外高清視頻，上傳云端后自動(dòng)識(shí)別工作區(qū)，判斷產(chǎn)線生產(chǎn)與物流情況，結(jié)合AI技術(shù)進(jìn)行各類異常的自主判斷。巡檢效率顯著提升，成本大幅降低，同時(shí)保障作業(yè)人員人身安全。

3.基于5G的產(chǎn)品智能化操控

面向工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，結(jié)合其產(chǎn)品裝備技術(shù)復(fù)雜、操作專業(yè)化門檻較高、部分場(chǎng)景人工操作條件較差等特點(diǎn)，在產(chǎn)品上安裝5G CPE、5G工業(yè)模組等，利用5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能化遠(yuǎn)程控制中心與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)車載終端相連，通過5G網(wǎng)絡(luò)承載PLC、數(shù)控系統(tǒng)等控制信息，替代光纖通信，操作員通過超低延時(shí)的監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)操控位于特定生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境的無人駕駛裝載機(jī)，同步回傳真實(shí)作業(yè)場(chǎng)景及全景視頻實(shí)況。對(duì)一般非低速的工作場(chǎng)景，5G網(wǎng)絡(luò)端到端時(shí)延能保證在20ms以下，連接可靠性達(dá)到99%以上。駕駛員的工作環(huán)境得到有效改善。

四、保障能力建設(shè)

長(zhǎng)沙經(jīng)開區(qū)制造企業(yè)可從三個(gè)方面構(gòu)建5G應(yīng)用基礎(chǔ)支撐能力，保障5G應(yīng)用實(shí)施效果。

（一）基于5G的工廠內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)改造

在工業(yè)內(nèi)網(wǎng)方面，通過5G、TSN、WiFi 6等新型網(wǎng)絡(luò)連接方式將工業(yè)傳感器、控制器、執(zhí)行器、高清攝像機(jī)或控制面板等多種設(shè)備進(jìn)互聯(lián)，使設(shè)備可以感知環(huán)境并實(shí)現(xiàn)多個(gè)單位的實(shí)時(shí)共同協(xié)作。在工業(yè)外網(wǎng)方面，加強(qiáng)廠區(qū)5G微基站建設(shè)與宏基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋，與通信運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)對(duì)接，推廣應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，加強(qiáng)工廠內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。

（二）5G與生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)信息系統(tǒng)的對(duì)接

在系統(tǒng)連接方面，通過構(gòu)建高效、高可靠的工廠內(nèi)外5G網(wǎng)絡(luò)，將企業(yè)現(xiàn)有MES、APS、ERP等生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)信息系統(tǒng)相互連接并提升系統(tǒng)之間的低時(shí)延聯(lián)動(dòng)協(xié)同能力，強(qiáng)化信息系統(tǒng)之間的耦合，保證生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析、共享與展示。在系統(tǒng)能力提升方面，運(yùn)用5G+MEC，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集數(shù)據(jù)邊緣側(cè)處理，并配合生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)信息系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，在毫秒級(jí)時(shí)延內(nèi)反饋給執(zhí)行系統(tǒng)管控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)閉環(huán)控制，有效降低回傳帶寬消耗和系統(tǒng)訪問時(shí)延。

（三）基于5G的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)優(yōu)化

在平臺(tái)基礎(chǔ)連接層面，利用5G技術(shù)保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的高可靠連接。通過設(shè)置5G CPE、5G工業(yè)模組等方式，將設(shè)備、車間、廠房及企業(yè)采集的海量底層數(shù)據(jù)接入5G網(wǎng)絡(luò)，保證大容量工業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)向云端平臺(tái)的安全可靠傳輸，構(gòu)建高效的平臺(tái)架構(gòu)交互與連接能力。在平臺(tái)應(yīng)用層面，通過應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)對(duì)不同工業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行高可靠的獨(dú)立組網(wǎng)，減輕平臺(tái)微服務(wù)組件及工業(yè)APP開發(fā)、部署、調(diào)試的復(fù)雜度，降低平臺(tái)應(yīng)用落地的技術(shù)門檻。

本指南由長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和企業(yè)服務(wù)局負(fù)責(zé)解釋。