為指導長沙經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)（簡稱“長沙經(jīng)開區(qū)”或“園區(qū)”）制造企業(yè)有針對性地建設(shè)一批實用可行的5G場景，不斷提高企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展水平，帶動提升園區(qū)高質(zhì)量發(fā)展水平，現(xiàn)結(jié)合實際制定本指南。

一、發(fā)展背景

近年來，長沙經(jīng)開區(qū)工程機械、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)標桿示范項目，吸引了一批相關(guān)領(lǐng)域服務商和供應商集聚，制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級取得階段性成效，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效應。當前，以5G、AI為代表的新技術(shù)連鎖突破，與先進制造技術(shù)加速融合并大規(guī)模應用，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)，進而導致價值鏈、供應鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的重新分解與組合，最終促進經(jīng)濟發(fā)展方式的深刻變革，充分釋放經(jīng)濟增長潛力。在此背景下，園區(qū) “兩主一特”企業(yè)迎來新的發(fā)展機遇。

同時，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)中應用尚處于初期，場景涉及核心制造環(huán)節(jié)較少，且多以點狀應用為主。具體來看，主要難點如下：

一是技術(shù)基礎(chǔ)較為薄弱。目前5G標準尚未制定完成，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)進度較慢。企業(yè)應用面臨無標準、無網(wǎng)絡、無裝備的挑戰(zhàn)，基礎(chǔ)設(shè)施需單獨建設(shè)，大量軟硬件需自主研發(fā)。

二是應用方案尚未成熟。5G、AI等新技術(shù)方案復制推廣較難，單個應用開發(fā)成本高。同時，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)的供應商和系統(tǒng)集成商較為稀缺，加大了新技術(shù)應用的難度。

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

二、發(fā)展思路

為搶抓發(fā)展機遇，積極應對挑戰(zhàn)，推進5G、AI等新技術(shù)真正解決長沙經(jīng)開區(qū)“兩主一特”發(fā)展過程中的核心痛點問題，園區(qū)新技術(shù)應用將按照“分級分批”推進的思路，以5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為引領(lǐng)，通過實施一批“5G+”標桿項目，切實發(fā)揮新技術(shù)發(fā)展帶來的巨大效果，短期內(nèi)推進園區(qū)制造企業(yè)進行新技術(shù)點狀應用探索，中長期推動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、遠程化和移動性需求，作用于單環(huán)節(jié)點狀場景。主要集中在產(chǎn)品質(zhì)量檢測、低時延控制、精確定位、移動無人巡檢、設(shè)備數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、輔助裝配與設(shè)備維護、產(chǎn)品遠程操控與無人駕駛等領(lǐng)域。切實提高企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，培育一批復合型新技術(shù)應用人才。

3年內(nèi)，圍繞設(shè)計、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傳統(tǒng)制造體系中，逐步形成獨立的數(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、共享制造、數(shù)據(jù)服務等新模式、新業(yè)態(tài)。

三、重點應用場景

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

（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的移動性、低時延特點，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)、上位機等，實時采集現(xiàn)場工業(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，將車間實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)、制品表面監(jiān)測等設(shè)備運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡髽I(yè)邊緣計算、私有云或公有云平臺，在云端或邊緣運行人工智能算法實現(xiàn)對生產(chǎn)裝置的智能管控、實時監(jiān)測與作業(yè)調(diào)度。5G保證了控制指令端到端時延平均在20ms以下，網(wǎng)絡下行帶寬達到200MB，準確性達到99.999%，設(shè)備工藝參數(shù)能夠根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)狀況進行實時調(diào)整和優(yōu)化，生產(chǎn)效率大幅提高。

2.基于5G+機器視覺的質(zhì)量檢測

面向“兩主一特”產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，聚焦產(chǎn)品質(zhì)量檢測量大、檢測準確度要求高等現(xiàn)實要求，基于5G大帶寬、低時延的特點，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機器視覺與知識圖譜技術(shù)與云端數(shù)據(jù)庫進行比對，基于云端監(jiān)測算法精準判斷質(zhì)量缺陷，提高檢測速度，同時將圖片與視頻信息傳送云端入庫，實時完善AI知識圖譜，為算法訓練、特征標定、數(shù)據(jù)切片提供依據(jù)。現(xiàn)場高清影像分辨率可以達到4K-8K，基于工業(yè)相機的AI機器視覺5G上行帶寬在1000MB，時延在10-30ms，能夠滿足基于云平臺架構(gòu)的AI機器視覺–質(zhì)量缺陷檢測系統(tǒng)和目檢系統(tǒng)在工廠的推廣應用，應用后產(chǎn)品良品率和檢測準確性獲得極大提升，漏檢率大幅下降。

3.基于5G+機器學習的預測性維護

面向“兩主一特”產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對設(shè)備維護工作量大，維修人員要求高，維修滯后而造成的產(chǎn)能損失和材料浪費等問題，基于5G大帶寬、移動性等特點，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)運營監(jiān)控數(shù)據(jù)，如工程機械行業(yè)大型生產(chǎn)裝備的實時運行數(shù)據(jù)、損耗數(shù)據(jù)等，以5G網(wǎng)絡承載，實時傳輸?shù)皆贫似脚_進行綜合分析和存儲，利用AI機器學習將多種來源與類型的歷史數(shù)據(jù)進行建模分析并與數(shù)據(jù)庫運維故障信息進行比對，實現(xiàn)產(chǎn)品異常提前診斷和維護，將被動維修升級為主動預測性維護。5G的上行大帶寬提供了實時大數(shù)據(jù)樣本，結(jié)合AI云化處理分析技術(shù)大幅提升預測準確度與實時預警能力，有效規(guī)避由于設(shè)備故障導致的生產(chǎn)運營事故，使技術(shù)人員可以優(yōu)化維護活動并在故障發(fā)生數(shù)月之前進行維修，維護成本有效降低。

（二）5G+VR/AR

1.基于5G的物料及零部件識別與管理

面向工程機械、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、難以準確識別和有效管理的特點，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)絡環(huán)境下通過手持終端實時采集實物圖像并對實物進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)絡及深度學習技術(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)標準等，利用5G網(wǎng)絡將物料信息實時反饋到VR/AR終端，輔助現(xiàn)場人員合理分配和檢測物料、強化生產(chǎn)與運營管理。5G滿足了VR/AR技術(shù)作為高帶寬和低延遲應用的主要需求-帶寬在250MB,時延在15ms。相比于人工識別，基于5G的智能識別系統(tǒng)識別效率較高，生產(chǎn)執(zhí)行效率提升顯著，運營管理效率也將大幅改善。

2.基于5G網(wǎng)絡的精準輔助運維

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、故障復雜且難以定位、運維人員技術(shù)水平較低等問題，基于企業(yè)的故障監(jiān)測和設(shè)備維護管理系統(tǒng)，結(jié)合5G和AR技術(shù)實現(xiàn)高清影像實時呈現(xiàn)，員工可以使用移動終端自由獲取需要檢查的設(shè)備的各項尺寸、角度和相關(guān)指標，快速定位產(chǎn)品故障點，利用5G低時延（15ms以內(nèi)）特性，將現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)较到y(tǒng)，系統(tǒng)自動判斷檢測結(jié)果是否符合標準要求，同時配合精準故障信息系統(tǒng)或遠程專家指導輔助現(xiàn)場檢修人員快速有效地實施故障零部件更換等維修操作，從而大幅縮短設(shè)備平均修理時間與故障應急響應時間，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)絡的實時協(xié)同設(shè)計

面向工程機械、汽車及零部件產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計周期長、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)計系統(tǒng)或平臺，在5G保障高帶寬、低時延數(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)計場景并進行虛擬仿真，檢驗人員與研發(fā)人員對構(gòu)建的仿真模型進行協(xié)同設(shè)計，并通過VR設(shè)備將新設(shè)計的部分疊加到已有部件上來驗證設(shè)計效果，使設(shè)計環(huán)節(jié)更有效地貼合實際產(chǎn)線的生產(chǎn)與裝配，提高設(shè)計效率。5G技術(shù)可以保障虛擬場景中的人員交互時延在15ms以內(nèi)，設(shè)計研發(fā)時間大幅縮短，工作效率得到極大提升。

4.基于5G網(wǎng)絡的新型輔助裝配

面向工程機械、汽車及零部件產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對裝配效率低、漏裝錯裝等問題，基于企業(yè)輔助裝配系統(tǒng)，在5G網(wǎng)絡高清影像實時傳輸?shù)谋Ｕ舷�，利用AR實時渲染技術(shù)，結(jié)合實際裝配場景在整車或成品各部位清晰標注裝配部件、裝配步驟、裝配工具和裝配位置，快速進行模擬裝配，提前發(fā)現(xiàn)裝配問題，避免出現(xiàn)零件錯裝或漏裝，對裝配體是否符合規(guī)程要求進行控制和預警。整體實時渲染和交互時延在15ms以下，因裝配導致的產(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AGV調(diào)度

面向工程機械、汽車及零部件產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對廠內(nèi)物流復雜、傳統(tǒng)AGV調(diào)度依賴固定軌跡難以有效協(xié)同聯(lián)動等問題，通過5G 網(wǎng)絡接入，解決云端平臺與大量AGV 車輛的實時通信問題，部署基于5G的視覺導航+云化AGV調(diào)度系統(tǒng)，利用5G高速率、低時延等傳輸特點，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指令，第一時間到達指定工位。解決傳統(tǒng)部署WiFi 方案接入數(shù)量受限、信號干擾切換失敗、車輛停駛等難題，物流配送的靈活性得到充分改進，工廠現(xiàn)場整體運營效率和穩(wěn)定性獲得顯著提升。

2.基于5G的機器人自動巡檢

面向“兩主一特”產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，針對巡檢復雜、巡檢工作量大、巡檢周期長等問題，在工廠車間配備帶有超高清攝像機的5G智能巡檢機器人或無人機，自主檢測現(xiàn)場生產(chǎn)、物流與運營情況，實現(xiàn)自主導航和全自動巡檢，采集廠內(nèi)外高清視頻，上傳云端后自動識別工作區(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

面向工程機械產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，結(jié)合其產(chǎn)品裝備技術(shù)復雜、操作專業(yè)化門檻較高、部分場景人工操作條件較差等特點，在產(chǎn)品上安裝5G CPE、5G工業(yè)模組等，利用5G網(wǎng)絡實現(xiàn)智能化遠程控制中心與生產(chǎn)現(xiàn)場車載終端相連，通過5G網(wǎng)絡承載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的監(jiān)控畫面實時操控位于特定生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境的無人駕駛裝載機，同步回傳真實作業(yè)場景及全景視頻實況。對一般非低速的工作場景，5G網(wǎng)絡端到端時延能保證在20ms以下，連接可靠性達到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)

長沙經(jīng)開區(qū)制造企業(yè)可從三個方面構(gòu)建5G應用基礎(chǔ)支撐能力，保障5G應用實施效果。

（一）基于5G的工廠內(nèi)外網(wǎng)絡改造

在工業(yè)內(nèi)網(wǎng)方面，通過5G、TSN、WiFi 6等新型網(wǎng)絡連接方式將工業(yè)傳感器、控制器、執(zhí)行器、高清攝像機或控制面板等多種設(shè)備進互聯(lián)，使設(shè)備可以感知環(huán)境并實現(xiàn)多個單位的實時共同協(xié)作。在工業(yè)外網(wǎng)方面，加強廠區(qū)5G微基站建設(shè)與宏基站網(wǎng)絡覆蓋，與通信運營商實現(xiàn)廣域網(wǎng)對接，推廣應用5G網(wǎng)絡切片技術(shù)，加強工廠內(nèi)外網(wǎng)絡互聯(lián)互通。

（二）5G與生產(chǎn)運營信息系統(tǒng)的對接

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，將企業(yè)現(xiàn)有MES、APS、ERP等生產(chǎn)運營信息系統(tǒng)相互連接并提升系統(tǒng)之間的低時延聯(lián)動協(xié)同能力，強化信息系統(tǒng)之間的耦合，保證生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)的實時分析、共享與展示。在系統(tǒng)能力提升方面，運用5G+MEC，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備采集數(shù)據(jù)邊緣側(cè)處理，并配合生產(chǎn)運營信息系統(tǒng)進行動態(tài)優(yōu)化，在毫秒級時延內(nèi)反饋給執(zhí)行系統(tǒng)管控現(xiàn)場設(shè)備，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場閉環(huán)控制，有效降低回傳帶寬消耗和系統(tǒng)訪問時延。

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

在平臺基礎(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，保證大容量工業(yè)數(shù)據(jù)實時向云端平臺的安全可靠傳輸，構(gòu)建高效的平臺架構(gòu)交互與連接能力。在平臺應用層面，通過應用5G網(wǎng)絡切片等技術(shù)對不同工業(yè)場景進行高可靠的獨立組網(wǎng)，減輕平臺微服務組件及工業(yè)APP開發(fā)、部署、調(diào)試的復雜度，降低平臺應用落地的技術(shù)門檻。

本指南由長沙經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會經(jīng)濟發(fā)展和企業(yè)服務局負責解釋。