5G 智能矿山价值

首个5G煤矿落地，坚定了5G加速能源综改的决心，增强了企业应用5G的信心，凝聚了行业5G创新的恒心。作为“新动能推动中国经济新发展”的典型案例，改变了社会对煤矿员工传统工作环境的印象，煤矿工人可以在舒适的地面操作中心远程采煤，实现从黑领到白领的转变。

展望未来，以 5G 为基础的一张基础网络，结合云计算、AI 和行业应用的综合优势，多方还将持续在无人驾驶、AR 运维、精准定位等方面持续探索，从井下的煤炭生产逐步扩展至地面的洗煤，选煤，煤炭运输等领域，最终实现构建 5G 智能矿井的标准体系，进一步推动煤矿产业的智能化发展。

2020 年，是 5G 规模建设的一年。江苏移动从本省实际出发，在工业制造领域积极探索“5G 工业互联网应用”。江苏省有发达的制造业产业集群，但也存在生产效率难提升，数字化水平不足，生产安全难保障等痛点。江苏移动以 5G 网络为基石，工业智能应用为切入点，已拓展了 200 多个 5G 垂直行业项目，其中与 72 个行业客户联合开展了“5G 工业互联网”的探索。中国移动通信江苏有限公司常州分公司（以下简称“常州移动”）联合常州微亿智造科技有限公司（以下简称“微亿智造”）和中兴通讯，打造 5G AI 质检示范车间端到端方案，成功在江苏精研科技有限公司落地。

1、行业挑战

江苏精研科技有限公司，是一家专业的金属粉末注射成型（MIM）产品生产商和解决方案提供商，是国内 MIM行业内首家上市公司，主营业务为消费电子领域和汽车领域提供高复杂度、高精度、高强度的定制化 MIM 核心零部件，为该细分行业排名第一的企业。公司重视产品技术研发，副总裁邬均文先生参与完成的“高性能特种粉体材料近终形制造技术及应用”项目荣获 2019 年度国家技术发明二等奖。公司产品现已最终应用于微软、Fitbit、三星、VIVO、OPPO、联想和本田等国内外知名消费电子和汽车品牌。

在精研科技实际生产环节中，3C 产品零部件质检部分的工作需要投入大量的人力，客户对品质要求严格，每个零部件需要人工借助工业电子显微镜，耗费 30 秒至 1分钟才能完成质检，为此精研在质检车间投入近 3000 名工人，占全厂总人数二分之一，每月支出的人工成本超过2500 万元。而对于整个制造企业而言，工业质检领域一直面临人工检测质量不稳定、招工难、留人难、培训难、成本高等难以解决的痛点。尤其在 2020 年新冠疫情的形势下，招工尤为困难，另一方面企业面临着苹果等品牌天量订单交付的压力，如果不能按时交付，将会面临巨额的赔款。

为此，常州移动、微亿智造和中兴通讯等单位进行联合创新，立项开发“5G AI 缺陷检测”解决方案。本项目依托微亿智造在国内 AI 缺陷检测领域领先的技术优势，联合常州移动和中兴通讯在精研科技质检车间部署5G MEC 专用网络，共同开发 5G AI 质检机产品、打造5G 工业大数据云平台，形成端到端解决方案，服务于制造企业质检，不断提升工作效率。

2、解决方案和价值

5G AI 质检端到端方案。微亿智造是一家专注于研发工业视觉质检和工业大数据平台的公司，在国内 AI 质检领域具备领先优势。江苏移动常州分公司与生态合作伙伴微亿智造科技有限公司一起，通过深入精研科技生产车间调研，提炼质检需求。项目为精研科技定制开发的 AI 质检机，整合了工业相机，机械臂，PLC（可编程逻辑控制器）等元器件。AI 质检机连续拍摄多张超高清照片，传输到 AI 算力平台进行图像检测并给出检测结果。AI 算力平台基于图像识别技术，模拟生产线工人表面检测工序，通过样本进行机器学习，2000份数据样本的情况下可以达到 99.96% 查全率，质检效率是人工的 30 倍左右。

质检机回传多张高清照片到AI算力平台， 根据照片数量不同，需要网络提供的上行网络速率在150 ～ 300Mbps，传统基于 2.6GHz 的 4G 移动网络，由于上行时隙配比较小，不能满足质检机需求。中兴通讯根据实际业务需求，设计了 5G MEC 专网方案。中国移动拥有 4.9G 100MHz 频谱资源，适用于专网部署。另一方面，行业专网通常对上行速率要求远高于下行速率，通用的 2.5ms 双周期帧结构，上行时隙占比低，不能很好满足需求。针对这种超大上行的应用场景，中兴通讯研发实现了 2.5ms 单周期，3U1D 的时隙配比的 4.9G 基站版本，大大增强了上行传输速率，单用户峰值速率达700Mbps，满足质检机的上行速率需求。

在 AI 算力平台侧，中兴通讯提供了增强型一体化MEC 边缘云方案，边缘云系统基于 NFV 标准三层架构进行扩展，采用由多样化硬件和异构开放、轻量化管理的基础平台层、核心能力层和业务应用层组成的全栈式融合架构，与云端协同，提供边缘计算服务。边缘网络云可在边缘位置提供计算、网络、存储、加速、安全等全面的云计算服务，并为网元、互联网 /IT 应用等提供部署、调度、运行等稳健的基础环境，可降低响应时延、减轻云端压力、降低带宽成本，满足多样化的边缘应用场景。质检照片流数据本地转发，不需要绕行大区 5G 核心网，保证企业数据的安全。另一方面，MEC提供强大的CPU，GPU算力，满足 AI 算力平台运行。

一期项目成效：智能化升级价值初现，前景广阔。5G AI 质检系统一期项目落地运行后，商业价值逐步显现。第一，质检工作效率有了近 30 倍提升，单台质检机可以取代 30 个工人，可以节约大量的质检人工支出，同时也能解决招工难，人工质检不稳定的难题。整套系统的投资当年就可以收回成本，之后将持续创造价值。

精研科技质检车间项目抓住了金属粉末注射成型（MIM）行业质检流程中用工难，招工难的痛点，深度融合 5G AI 新技术，将 5G 的大带宽、低时延的特性充分发挥，实现了 AI 质检机算力上云，大大节省了单机成本，为工业互联网给予了有力赋能。同时 5G AI 的质检车间为企业节省了大量的用工支出，良好的投入产出比使得企业有意愿跟合作伙伴签订合同，最终实现多方共赢。 一期项目总共投产 22 台质检机，累计可替换工人 600 个左右，当年即可回收投资。

从一期项目开始，微亿智造对于质检的瑕疵图片进行了大数据的实时分析，后续还将通过产品缺陷数据与生产参数建立关联，反向调整各项生产工艺。例如对注塑成型环节的模具尺寸公差进行精密调整，提升模具精度，减少经验总结与后续计划损耗。对烧结阶段温度、压力等工艺参数进行优化建议及分析，提高产品的良品率。通过 AI 对大量样本的训练，进一步优化生产工艺模型，相信在未来二，三期项目实施后，将为客户带来更大的价值。

此外，常州市钟楼区政府与江苏移动、微亿智造共同搭建5G 工业大数据云平台，平台主要由“制造执行大脑”、“弹性算力平台”两部分构成。计划在未来几年，为更多的生产制造企业会提供“弹性算力”的能力。企业无需购买任何设备，无需支付后续的维护升级费用，算力按需使用，费用按需支付，使得更多的中小企业也能用得起。同时结合中兴通讯提供的 5G 技术，为生产企业提供更快捷方便的弹性算力输出，降低生产企业使用人工智能及大数据技术的成本，加快企业的数字化转型，实现产业升级。

5G 智能制造项目主要在美的集团微清事业部展开。广东美的厨房电器制造有限公司（微清事业部）位于马龙的生产基地，规划总占地面积 50 万平方米，建筑面积 42万平方米，员工数量超过 9000 人，主要生产微波炉、大烤箱、小烤箱、蒸汽炉等产品群，现有总装线 59 条，年产能超过 4000 万台，2019 年实现营业收入 129 亿元。

项目主要面向美的微清事业部在柔性生产中面临的产线升级改造问题进行服务，整个项目共分为三个阶段建设实施：

美的集团5G项目三个阶段

1、行业挑战

企业柔性制造需求较大，产线调整频繁，设备技改及生产能力提升过程中会频繁发生产线、设备、物流布局的变动，网络部署也要随之改动，涉及的网络变动建设费用投入超过 600 万 / 年。

采集密集的产线、设备机台区，WiFi 网络易掉线，跨 AP 切换掉线严重，业务系统采集、刷新速度慢，用户体验不好。

智能制造业务痛点

2、解决方案和价值

2020年6月起，项目针对美的微清事业部生产园区内智慧仓管/物流、5G的云化PLC、园区安全监控、生产巡检机器人、5G 机器视觉 AI、5G 产线设备 AR 辅助、扫码枪管理、生产 MES 看板、生产数据采集管理等业务场景进行深入研究，并根据场景需要进行 5G 网络覆盖，开展以上新应用场景的 5G 工业运用。

智慧仓管 / 物流。美的成品仓货架共有五层，需高位叉车用于货品的上架、下架，现有 20 多台高位叉车。因货物运输频繁，每台高位叉车需与 WMS（仓储管理系统）进行信息交互。叉车上配置定制化 PC 终端，通过 5G 网络实现叉车作业系统与WMS 通信，实现物流调度信息的实时同步。

仓库内 AGV 路径：从注塑车间到车间内的仓库，从仓库到车间门口，共需 AGV11 台。原使用企业内的 WiFi 需认证，同时考虑隔离，当前针对每个项目均独立部署一套WiFi 局域网络，并不便于 AGV 设备大范围、跨区域调配。目前应用 5G 网络，支撑 AGV 到调度系统服务器的实时信息同步（小车任务下发指令，小车状态管控，信息反馈），使 AGV 小车全作业区域运行具备先决条件。

仓库内 AGV 路径

基于 5G 的云化 PLC。当前 PLC 现状“一高两难“：布线成本高，运维困难，工业控制协同难。以码垛机为例一层楼只有 2 个码垛机线，一出问题，导致整个生产停下来；5 个大机柜，工控 PC 机 4 台，连线复杂，成本高，散热困难，不敢关门；PLC-SCADA-MES 多级架构交互复杂，编程和调试都困难，容易出问题。

现在通过云化PLC，实现“无线自动化产线”，解决“一高两难”。无线化产线：布线简单，成本低，占用空间小；产线调整快：根据业务需求，快速调整产线布局；业务协同简单：云端统一 PLC 编程，效率高，数字化。

5G 园区安全监控。现有园区监控固定回传成本高：采用视频光端机 裸光纤或 XPON 光猫方式，12 芯光缆每公里平均 8-10 万元，其中挖沟成本 3 万元左右，节点扩展不灵活；PoE 供电在线率低，维护成本高；现有4G 上传带宽有限，难以支撑多路高清视频应用。

通过 5G 云实现了监控能力提升，具有如下价值：无线方式，可以随需部署视频监控节点，包括移动监控等模式；5G 提升上行带宽，支撑高清视频、更精细视觉识别等应用；云存储、GPU 等云服务能力支撑海量数据存储、视频 AI 分析。