随着国家政策红利的逐步释放，工业能源企业的收益空间也不断扩大。 但传统工业能源企业普遍利润率低、行业差异大、区域分布广、企业间需求分散度高。 随着5G时代的到来，为了利用5G技术让工业能源企业快速提升生产力，解决5G在垂直行业的应用和发展问题，中国移动（上海）产业研究院致力于打造工业能源企业工业、能源领域互联网平台和开发平台。 而端到端的解决方案研发，上海中烟机械智能制造厂就是上海工业研究院实施的典型案例。
图1：中烟机械5G智慧工厂AGV机器人
01 传统制造业的华丽转型
上海中烟机械是上海传统机械制造企业。 近年来，逐步开展智能制造探索。 但该工厂在生产、售后运维、数据安全三个方面存在一定问题。
首先，AGV机器人基本通过WiFi传输控制信号和数据。 存在WiFi信号同频干扰、漫游切换时易断（重连）、覆盖盲点等问题。
其次，作为设备制造商，上海烟机传统的售后模式需要工程师上门对设备进行检查。 此外，上海烟机设备用户遍布全国，导致售后周期长、成本高、响应速度慢等问题。
第三，制造企业的核心生产数据可以说是企业最重要的组成部分。 过去，海量数据无法有效保存，存在数据安全问题。
针对这些问题，上海工业研究院工业能源研发团队利用5G高带宽、低时延的特点，启动端到端解决方案的开发，实现任务调度、导航、交通管理等。车间内多台AGV小车的其他功能，同时还可以实现智能生产线的5G远程控制，控制中心的远程设备。 通过参数和数字孪生模型实时回传设备运行状态，远程监控设备运行故障。 研发团队还通过5G+边缘计算实现云计算本地化部署，数据不出厂，在保证数据安全的同时提升算力。
02 “5G+智慧工厂”来袭
上海中烟机械产业与能源领域平台及端到端解决方案选择上海中烟机械西厂区智能车间进行业务示范测试。 5G基站（BBU）安装在东厂区，并通过光纤与西厂区的第一个基站连接。 RHUB，第一个RHUB负责AGV活动区域的7个pRRU，串联到第二个RHUB，也就是ZB415区域的两个pRRU。
图2 西厂区5G通信网络拓扑
（一）AGV的5G网络改造
设备端，AGV机器人采用网关加5G CPE替代WIFI组网。 在控制端，AGV服务器（MES系统服务器）连接网关，网关有线连接本地机房的交换机进入公网。 网络拓扑如图3所示，利用5G组网，打通车间MES服务器与AGV机器人之间的实时通信。 MES服务器可以通过AGV机器人实现现场物料的智能调度。 同时，利用移动5G网络的抗干扰、低延迟、大带宽的优势，技术人员可以实时向AGV机器人和生产线下发和控制指令，完成AGV机器人和生产线的精准远程控制。
图3 AGV通信网络拓扑
（2）ZB415卷烟机5G组网改造
ZB415型卷烟机由主机和辅机组成，体积庞大。 通风柜单元旁边的机柜容纳工业计算机、PLC、交换机和电源等设备。 柜内两组Beckhoff PLC控制整个油烟机的运行。 ZB415卷烟机组网方案与AGV机器人相同。 设备端和控制端均安装网关和CPE进行通信，采用嗅探通信类型进行连接。 控制中心的操作人员可以远程控制生产线，生产线的各种运行参数将通过5G实时传回控制系统。 同时，数字孪生模型的应用将现场设备直观地呈现在控制中心，显着提高了远程故障定位的可行性。 网络拓扑如图4所示。
图4. ZB415网络拓扑图
图5：5G CPE和视频回传系统实景
（三）ZB415生产线电机AR拆解
基于AR技术，存储模型的应用服务器部署在云端。 终端设备（例如Pad）与云端服务器建立通信。 终端设备的摄像头用于识别现场设备。 增强现实技术可以拆解设备的数字模型。 最后，定位设备中的故障部件，然后通过拆解指导协助现场工程师修复或更换故障部件。
图6：基于5G的AR远程协作系统架构
(4)5G+边缘计算部署
利用5G+边缘计算设备，实现从设备到控制端的端到端网络切片，建立无线局域网。 网络切片是5G最重要的创新技术。 上海中烟机械目前打造的5G智慧工厂应用场景与其他项目中通过5G CPE切换至WiFi的模式不同，避免了WiFi网段的不稳定和冗余延迟。 真正意义上，只有端到端的5G应用场景才能实现网络切片的功能。
03写在最后
通过5G，对工厂内多个设备、车间进行统一管理、统一运维、安全隔离，可以带来巨大的经济效益。
一方面降低了现场有线组网的建设和管理难度。 除了少数自动控制场景仍然需要硬布线以保证安全性和极低时延要求外，大部分工厂局域网布线都可以被5G取代，这大大降低了布线成本和后期运维难度。
另一方面降低了人工成本，提高了生产效率。 5G+机器人的应用可以实现无人工厂，不仅降低了人员成本，还提高了作业的标准化和现场生产的安全性。 对所有生产步骤进行编程可提高生产效率。
最终，通过5G在智慧工厂的应用，探索智慧工厂的新业务、新业态、新模式，推动行业制造技术进步，为5G在其他行业的垂直应用提供典范，带来革命性的变革。社会经济和生活发生变化。 影响。