建材行業(yè)5G工廠建設實施指南（征求意見稿）

建材行業(yè)5G工廠建設實建材行業(yè)5G工廠建設實施指南（征求意見稿）（征求意見稿）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）2023年12月本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點、建議，不構成法律建議，也不應替代律師意見。本報告所有材料或內(nèi)容的知識產(chǎn)權歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他文獻的內(nèi)容除外并受法律保護。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權許可。未經(jīng)授權許可，任何人不得將報告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡方式傳播，不得在任何公開場合使用報告內(nèi)相關描述及相關數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關法律責任。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)系電話箱：aii@場升級等方面的內(nèi)容，并重點闡述了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”江源、萬佳藝、馬筱筠、胡雅琴、孫寧彤、曹佩瑤、于青民、黃穎、朱瓔、李宗祥、李洪玉、修瑞、唐梓淇、劉林青、賈朝心、楊沛強、崔家瑋、辛佳樂、楊小輝、王秋旗、湯峻、喻罡、張永軍、俞一帆、丁穎哲，劉旸、王旭、孔祥泉、周靖人、陽陽、顧智宇、王書信、汪陽、余國釗、張平威、房永新、王文財、沈彤、周平焰、張 1 1 3 4 6 6 8 10 10 11 35 39 61 62 63 64一、行業(yè)5G工廠建設的必要性（一）建材行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀建筑材料行業(yè)是支撐我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎材料工業(yè)。建材行業(yè)細分領域門類眾多，包含水泥、玻璃、建筑陶瓷、石材、砂石、耐火材料、保溫材料、防水材料、高性能纖維及復合材料等多個子行業(yè)，支撐了基礎設施建設、建筑業(yè)和房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，極大改善了人民居住環(huán)境。經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，我國建材行業(yè)已經(jīng)形成門類比較齊全、產(chǎn)品基本配套、面向國內(nèi)國際兩個市場的完整工業(yè)體系，建材行業(yè)在關鍵技術、市場服務等方面都取得了長足的進步。我國已成為世界上最大的建筑材料生產(chǎn)國和消費國，主要建材產(chǎn)品水泥、平板玻璃、建筑陶瓷、石材和墻體材料產(chǎn)量多年居世界前列。建材企業(yè)綜合實力持續(xù)增強，我國規(guī)模以上建材企業(yè)數(shù)量突破4萬家，產(chǎn)業(yè)結構持續(xù)優(yōu)化。近年來，在一系列政策和規(guī)劃的引導下，建筑材料行業(yè)正逐步由粗放、高速度發(fā)展轉(zhuǎn)向集約、高質(zhì)量發(fā)展，以面對資源環(huán)境約束收緊、部分建材產(chǎn)品產(chǎn)能過剩等問題。在此過程中，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為越來越多建材企業(yè)關注的話題。2020年，工業(yè)和信息化從信息化生態(tài)體系構建、智能制造技術創(chuàng)新、智能制造推廣應用三個重點任務為目標，為建材工業(yè)數(shù)字化指明了方向。在2021年工業(yè)和信息化部、科技部、自然資源部等三部門聯(lián)合五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出“加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型數(shù)字化”的重—2—點任務，加快探索原材料工業(yè)與“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合發(fā)展，打造更多典型應用場景，賦能企業(yè)提質(zhì)降本增效。在2023年8月八部門聯(lián)合印發(fā)的《建材行業(yè)穩(wěn)增長工作方案》中也提出推進智能化轉(zhuǎn)型工作舉措，推動建材行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用，鼓勵有條件地方建立建材行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和大數(shù)據(jù)中心，支持數(shù)字化管理、網(wǎng)絡化協(xié)同、服務化延伸、智能化生產(chǎn)等新模式發(fā)展。在工業(yè)4.0的大背景下，建材工業(yè)應用智能制造技術，積極探索實踐建材工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理全過程與現(xiàn)代信息技術、數(shù)字技術的結合和應用，努力促進全產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈、管理鏈與信息技術、網(wǎng)絡技術、自動檢測技術、自動控制技術、智能制造技術的深度融合，建材工業(yè)兩化融合發(fā)展總體水平指數(shù)由2018年的47提高到2021年的54.5，逐步邁向轉(zhuǎn)方式、調(diào)結構、增動力的高質(zhì)量發(fā)展階段。據(jù)《建材工業(yè)智能制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型白皮書》統(tǒng)計，已有19.5%的建材企業(yè)構建了以數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的核心內(nèi)容，數(shù)字化已經(jīng)成為賦能建材新業(yè)務、加速行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要助推力；行業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展戰(zhàn)略在一定程度上已經(jīng)實現(xiàn)了落地，45%的建材企業(yè)制定了明確的年度執(zhí)行計劃。搬運機器人、碼垛機器人、智能生產(chǎn)線等智能裝備已廣泛應用于數(shù)字化水平較高的大型建材企業(yè)，逐步實現(xiàn)關鍵崗位“機器換人”和“全自動生產(chǎn)”，生產(chǎn)設備數(shù)字化率逐年上升，目前已達到52.1%。隨著通信網(wǎng)絡技術的創(chuàng)新發(fā)展，行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡基礎設施逐步完善。建材行業(yè)建設完成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析二級節(jié)點，基于標識的供應鏈協(xié)同、重要產(chǎn)品溯源認證、協(xié)同物流運輸?shù)葎?chuàng)新應用為行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來了新助力。在政策引導、市場驅(qū)動下，建材行業(yè)企業(yè)積極開展5G技術的聯(lián)網(wǎng)”典型應用場景和重點行業(yè)實踐（第二批）》中，建材行業(yè)被列入5G重點行業(yè)實踐。2023年11月，在工業(yè)和信息化部發(fā)布的《2023年5G工廠名錄》中，共列入300個5G工廠項目，其中全椒海螺5G工廠、金隅振興5G數(shù)字化水泥生產(chǎn)工廠等14個非金屬礦物制品業(yè)項目入選。（二）建材行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展痛點企業(yè)信息化水平參差不齊，行業(yè)整體數(shù)字化水平有待進一步提升。建材行業(yè)細分領域門類眾多，包含水泥、玻璃、建筑陶瓷、石材、砂石、耐火材料、保溫材料、防水材料、高性能纖維及復合材料等多個子行業(yè)，由于不同子行業(yè)的工藝路線、生產(chǎn)模式均不相同，且發(fā)展階段和程度不均衡，行業(yè)間差異較大，因此對數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求也存在很大的差異，即使同一行業(yè)不同企業(yè)的需求也不盡相同。目前，針對建材行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案靈活度不高，難以批量在建材企業(yè)內(nèi)復制推廣。此外，建材行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的服務能力有待進一步加強，平臺對工業(yè)現(xiàn)場設備、儀器儀表等的連接能力有待進一步提高。行業(yè)資源約束不斷加大，節(jié)能減排任務繁重。建材行業(yè)也是—4—工業(yè)能源消耗和碳排放的重點領域，是我國碳減排任務最重的行業(yè)之一。《中國建筑能耗與碳排放研究報告（2021）》顯示，2019年僅在建材生產(chǎn)階段，碳排放量就達到了27.7億噸二氧化碳，能《建材行業(yè)碳達峰實施方案》中更是明確提出“加快推進建材行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，利用新一代信息技術促進行業(yè)節(jié)能降碳”，以“數(shù)字化”實現(xiàn)“低碳化”成為企業(yè)適應國家層面、行業(yè)層面戰(zhàn)略發(fā)展的關鍵抓手。如何利用新一代信息技術助力建材行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降碳目標是目前許多建材企業(yè)關注和思考的問題。產(chǎn)品個性化定制需求增多，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式難以響應市場需求。隨著生活水平的不斷提升，美觀、綠色、安全的建材產(chǎn)品越來越受到市場青睞，消費觀念和消費習慣的改變也帶來了越來越多的個性化定制需求，多元化的服務需求對行業(yè)提出了更高的挑戰(zhàn)。一直以來，傳統(tǒng)建材制造產(chǎn)業(yè)占整個建材行業(yè)的銷售收入一般都穩(wěn)定在70%-80%。建材服務業(yè)的發(fā)展還屬于起步階段，從認識到業(yè)態(tài)模式和發(fā)展途徑總體上都還跟不上時代進步和發(fā)展的需要，也影響著建材行業(yè)新的發(fā)展。因此，建材行業(yè)需要借助數(shù)字化手段尋找規(guī)模化生產(chǎn)與個性化需求之間的平衡點，以適應市場需求、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。（三）行業(yè)建設5G工廠的價值體現(xiàn)5G工廠是充分利用以5G為代表的新一代信息技術，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型基礎設施，新建或改造產(chǎn)線、車間、工廠等生產(chǎn)現(xiàn)場，—形成生產(chǎn)單元廣泛連接、IT/OT深度融合、數(shù)據(jù)要素充分利用、創(chuàng)新應用高效賦能的先進工廠。5G工廠將為建材企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)資源泛在連接和遠程管控，建設智能工廠奠定網(wǎng)絡基礎。結合5G技術優(yōu)勢創(chuàng)新建設的各類創(chuàng)新應用可以提升企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低成本、提高安全保障，推動建材行業(yè)實現(xiàn)智能生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)、安全生產(chǎn)。5G工廠的建設和發(fā)展將為建材行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展提供關鍵支撐。1.激發(fā)企業(yè)智能制造應用新模式5G工廠綜合運用5G網(wǎng)絡高可靠、低時延、大帶寬等能力，通過5G網(wǎng)絡覆蓋所有生產(chǎn)、管理、服務等場景，在“聯(lián)網(wǎng)”方面充等應用，實現(xiàn)設備、產(chǎn)線、管理等鏈條數(shù)據(jù)的實時采集以及企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)有效流通，打通企業(yè)數(shù)據(jù)流、業(yè)務流、管理流，為實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗、效率提升、規(guī)模生產(chǎn)、柔性生產(chǎn)、智能倉儲等多項智能制造場景。2.為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來新動能數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為建材行業(yè)生存和發(fā)展的必然要求。5G工廠建設和發(fā)展將為建材行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供關鍵支撐。通過5G工廠建設，為行業(yè)企業(yè)解決網(wǎng)絡互通、資源共享、IT/OT深度融合等問題，在“建網(wǎng)”方面推動企業(yè)辦公、生產(chǎn)管理、監(jiān)控預警、工業(yè)控制等網(wǎng)絡互通。5G工廠作為建材數(shù)字化轉(zhuǎn)型的先導者，不僅可以推動網(wǎng)絡建設方面的快速發(fā)展，更是推動行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動力。3.賦能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展以包括5G工廠在內(nèi)的智能工廠建設為載體，與建材行業(yè)產(chǎn)業(yè)深度融合，將促進智能連接、云網(wǎng)融合貫穿到各行各業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，加速數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉(zhuǎn)型，充分釋放數(shù)字對行業(yè)發(fā)展的放大、疊加、倍增作用。與此同時，通過將5G等新興技術與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展，將賦能建材行業(yè)煥發(fā)高質(zhì)量發(fā)展蓬勃生機，推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展邁向新征程。二、行業(yè)的主要業(yè)務環(huán)節(jié)和需求建材產(chǎn)品的使用對象一般可以分為兩大類：一類是面向基礎設施、住宅建設等領域的傳統(tǒng)工程材料，如水泥、玻璃、混凝土、玻璃纖維、墻體材料等，工程類材料的標準化程度高，不同企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品最重要的目標是確保滿足使用要求；另一類是直接面向消費者的終端家裝建材，如建筑衛(wèi)生陶瓷、防水材料、門窗、涂料、石膏板等，家裝建材則更多地突出差異化功能，在滿足消費者基本使用需求的前提下，也需要更多地考慮產(chǎn)品的環(huán)保、節(jié)能、安全等綠色屬性。建材行業(yè)業(yè)務流程主要包括研發(fā)創(chuàng)新、銷售推廣、原材料采購、生產(chǎn)制造、物流運輸、庫存管理等。在研發(fā)創(chuàng)新環(huán)節(jié)，企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)團隊根據(jù)建筑裝修市場的需求，研發(fā)設計新型建材產(chǎn)品，開拓銷售服務市場。同時，為了滿足行業(yè)節(jié)能減排需求，尋找新型材料研發(fā)綠色建材產(chǎn)品，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，減少生產(chǎn)過程中的能源消耗和污染物排放等。在銷售推廣環(huán)節(jié)，企業(yè)的銷售人員開展建材市場的調(diào)研和競爭分析，對接客戶銷售產(chǎn)品。在與客戶確定銷售訂單后，與企業(yè)工廠端進行對接，通過線下或管理系統(tǒng)等方式下達生產(chǎn)需求。在原材料采購環(huán)節(jié)，企業(yè)向供應商采購生產(chǎn)建材產(chǎn)品需要的石灰石、黏土、石膏、石英砂等主要原材料，用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品。建材原材料的采購計劃通常需要參考企業(yè)實際生產(chǎn)需求和庫存情況，才保證產(chǎn)品正常生產(chǎn)的前提下盡量減少庫存占用。在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，企業(yè)根據(jù)銷售訂單或備貨需求單等進行建材產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。按照產(chǎn)品生產(chǎn)流程，對原材料進行混合、調(diào)配、煅燒等，采用專業(yè)生產(chǎn)工藝和自動化裝備生產(chǎn)建材產(chǎn)品。此環(huán)節(jié)還包括對產(chǎn)品的質(zhì)量控制和檢驗。在倉儲管理環(huán)節(jié)，企業(yè)主要對建材產(chǎn)品和原材料進行合理的存儲，通過定時盤庫，結合倉儲管理系統(tǒng)對工廠倉庫原材料、半成品、成品進行出入庫管理，跟蹤庫存，及時補充生產(chǎn)所需的原材料、輔料等。在物流運輸環(huán)節(jié)，企業(yè)按照客戶要求將建材產(chǎn)品運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場或產(chǎn)品經(jīng)銷商倉庫。建筑材料體量較大，如混凝土等建材產(chǎn)品通常需要特殊的運輸車輛進行運輸。（二）主要業(yè)務環(huán)節(jié)及5G發(fā)展需求在建材行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的過程中，在各業(yè)務環(huán)節(jié)都做了信息化、智能化的改造，基礎網(wǎng)絡設施進一步夯實。利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，在建材研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、運輸?shù)雀鳂I(yè)務環(huán)節(jié)實現(xiàn)了提質(zhì)增效。隨著5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新基建的加速落地，全球范圍內(nèi)的工業(yè)無線網(wǎng)絡快速增長，企業(yè)對“5G＋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的認知也逐步明晰。建材行業(yè)主要業(yè)務環(huán)節(jié)應用和發(fā)展5G網(wǎng)絡的需求有以下幾點：1.生產(chǎn)運行環(huán)節(jié)在建材行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中，工業(yè)軟件整體滲透率、智能生產(chǎn)裝備的普及率逐漸提高。建材企業(yè)正逐步探索全流程自動化、無人化的生產(chǎn)，5G可為智能生產(chǎn)過程中需要用到的智能機器臂、智能挖鉆機等設備提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡支撐，支持海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集傳輸和交換、設備間通信、生產(chǎn)指令的精準下達等。在5G網(wǎng)絡環(huán)境下，建設生產(chǎn)過程監(jiān)控、生產(chǎn)資源遠程調(diào)度、機器視覺質(zhì)檢、無人智能巡檢等創(chuàng)新應用，推動生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量的提升。2.檢驗監(jiān)測環(huán)節(jié)建材產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的實時監(jiān)測可以輔助企業(yè)生產(chǎn)運行人員發(fā)現(xiàn)和定位生產(chǎn)過程中的問題，優(yōu)化生產(chǎn)過程。當前，工業(yè)攝像頭、傳感器等設備已逐漸在建材工廠內(nèi)普及，5G網(wǎng)絡可以連接不同種類的監(jiān)測終端，傳輸音頻、視頻等生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場遠程監(jiān)測。此外，結合人工智能等技術可建設機器視覺質(zhì)檢應用，提高產(chǎn)品檢測的效率，精準識別存在質(zhì)量問題的產(chǎn)品，推動質(zhì)量控制能力的提升。3.倉儲物流環(huán)節(jié)由于建材產(chǎn)品普遍體量較大，在產(chǎn)品倉儲及運輸過程中往往需要自動化裝備進行輔助。傳統(tǒng)有線叉車、運輸車常常受到線路的制約，無法靈活調(diào)整運輸線路。此外，部分高溫、高濕環(huán)境造成了網(wǎng)絡不穩(wěn)定，時常造成運輸中斷。在工廠內(nèi)建設應用5G網(wǎng)絡可以有效地幫助企業(yè)解決物流效率低、倉儲管理成本高等痛點問題。物流運輸設備可在5G網(wǎng)絡下高效通信，結合物流調(diào)度系統(tǒng)、倉儲管理系統(tǒng)等實現(xiàn)廠內(nèi)物流效率、倉儲管理效率的提升。4.運營管理環(huán)節(jié)當前，能耗管控是多數(shù)建材企業(yè)重視的問題，5G網(wǎng)絡可以將實時采集的企業(yè)用電、水、燃氣等各類能源消耗數(shù)據(jù)傳輸匯總至能源管理平臺，通過大數(shù)據(jù)分析、機器學習等對生產(chǎn)過程能源使用情況進行匯總分析，實現(xiàn)生產(chǎn)能耗的實時監(jiān)測。此外，通過5G網(wǎng)絡可建設泛在感知的工廠，對產(chǎn)品生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行匯總分析，結合區(qū)塊鏈、標識等技術，實現(xiàn)產(chǎn)品關鍵要素和生產(chǎn)過程中的追溯，提升管理運營效率。三、行業(yè)5G工廠建設內(nèi)容建材行業(yè)5G工廠建設框架如圖所示。建議建材企業(yè)綜合考慮5G等新一代信息技術演進，結合自身發(fā)展需求和建設能力，選擇在產(chǎn)線、車間、工廠等不同區(qū)域?qū)嵤?，從基礎設施建設、廠區(qū)現(xiàn)場升級、關鍵環(huán)節(jié)應用、網(wǎng)絡安全防護等四個方面進行系統(tǒng)規(guī)劃，分階段建設實施?！A設施建設主要包含5G網(wǎng)絡建設、工業(yè)網(wǎng)絡互通、邊緣計算部署、業(yè)務系統(tǒng)建設等。廠區(qū)現(xiàn)場升級主要包含現(xiàn)場裝備網(wǎng)絡化改造、數(shù)據(jù)采集設備升級、IT-OT應用融合化部署、生產(chǎn)服務智能化升級等。關鍵環(huán)節(jié)應用主要從生產(chǎn)運行、檢驗監(jiān)測、倉儲物流和運營管理四個環(huán)節(jié)出發(fā)，提出設備遠程操控、無人智能巡檢、生產(chǎn)能效管控等多個應用場景。企業(yè)可根據(jù)自身發(fā)展需求，選擇建設5G應用場景，利用5G網(wǎng)絡高速傳輸?shù)奶匦?，實現(xiàn)實時高效交互，建設泛在連接的智能工廠。網(wǎng)絡安全防護主要包含安全技術、安全管理、安全運行三大體系的建設，為5G工廠提供安全保障。建材行業(yè)積極響應國家智能制造轉(zhuǎn)型政策，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術促進產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。目前行業(yè)內(nèi)網(wǎng)絡基礎能力逐步提升，標識解析體系逐漸完善，行業(yè)內(nèi)已建設了一批工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺支撐行業(yè)智能化發(fā)展。在建材企業(yè)建設5G工廠的過程中，可與各平臺形成對接以獲取更多資源，更好的發(fā)揮5G網(wǎng)絡作用，推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。（二）基礎設施建設建材5G工廠基礎設施由工廠級系統(tǒng)及車間級系統(tǒng)構成。工廠級系統(tǒng)部署在工廠IT機房中的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，用于支撐工廠業(yè)務管理系統(tǒng)，工廠網(wǎng)絡管理系統(tǒng)及企業(yè)辦公設備運行，車間級系統(tǒng)部署在車間中的邊緣計算平臺上，用于支撐車間業(yè)務管理系統(tǒng)，車間網(wǎng)絡管理系統(tǒng)及車間生產(chǎn)設備運行。工廠業(yè)務管理系統(tǒng)主要包括MES及相關數(shù)據(jù)庫，用于對工廠內(nèi)的各條產(chǎn)線的生產(chǎn)過程進行控制。車間業(yè)務管理系統(tǒng)主要包括DCS，各類工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用及相關數(shù)據(jù)庫，用于對產(chǎn)線設備進行監(jiān)控。工廠級系統(tǒng)通過工廠內(nèi)網(wǎng)與車間級系統(tǒng)相連。（1）網(wǎng)絡部署拓撲圖A.園區(qū)工廠園區(qū)5G網(wǎng)絡部署主要有三種模式：一是直接使用運營商的公眾網(wǎng)絡，通過網(wǎng)絡切片等技術保證行業(yè)用戶的網(wǎng)絡資源。二是在行業(yè)用戶機房部署“邊緣UPF+MEC平臺”保證用戶業(yè)數(shù)據(jù)不出園區(qū)，滿足低時延應用部署需求。三是行業(yè)用戶建設5G專網(wǎng)，專網(wǎng)專用，現(xiàn)階段我國尚不具備相關條件。綜合考慮行業(yè)應用需求，大型企業(yè)普遍選擇部署“邊緣UPF+MEC平臺”方式，實現(xiàn)生產(chǎn)設備/設施、儀表儀器、傳感器、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、工業(yè)應用系統(tǒng)等關鍵要素的泛在互聯(lián)互通，實現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域網(wǎng)絡全覆蓋，有效提升精準管理能力?；?G網(wǎng)絡，在園區(qū)內(nèi)部機房部署下沉客戶園區(qū)的“邊緣UPF+MEC平臺”，平臺上可部署業(yè)務應用以及其他第三方應用。同時，通過“邊緣UPF+MEC平臺”的能力開放接口可將5G網(wǎng)絡定位等能力以及移動業(yè)務能力開放給其他第三方應用，以便第三方按照各自的需求設計定制化的網(wǎng)絡服務?！斑吘塙PF+MEC平臺”支持本地分流能力，對5G網(wǎng)絡和固定網(wǎng)絡中符合分流規(guī)則的本地業(yè)務數(shù)據(jù)分流到園區(qū)內(nèi)部局域網(wǎng)絡進行處理，保證業(yè)務數(shù)據(jù)不出園區(qū)，有效提升客戶業(yè)務體驗。以“邊緣UPF+MEC平臺”為核心的網(wǎng)絡架構能夠高效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)、資源、應用、安全、運維等多方面的云邊協(xié)同。如圖所示，核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元（UPF）為用戶私有化部署，無線基站、核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元根據(jù)客戶需求靈活部署，為水泥行業(yè)用戶提供部分物理獨享的5G專用網(wǎng)絡，滿足用戶大寬帶、低延時、數(shù)據(jù)不出園5G工廠的建設主要有兩個優(yōu)勢：面向5GSA的MEC解決方案部署架構可分為中心-節(jié)點兩個層次。其中邊緣MEC節(jié)點可為產(chǎn)業(yè)園區(qū)級，也可為某區(qū)縣地市級。N4為UPF和SMF之間的接口，N6為UPF和APP之間的接口，N9為UPF和UPF之間的接口。在邊緣MEC節(jié)點1中，UPFULCL/BP提供上行分流器功能，部署在邊緣側，可根據(jù)業(yè)務類型選擇是否提供公網(wǎng)出口，MEP對APP的集成根據(jù)需求可選。在邊緣MEC節(jié)點2中，UPFAnchor等同于4G的DGW，作為用戶面網(wǎng)關提供用戶的IP錨點，默認提供公網(wǎng)出口，可以直接訪問本地業(yè)務、中心DC—Anchor連接到internet。5G核心網(wǎng)中心可以只部署控制面，中心部署的MEP和對應的APP根據(jù)業(yè)務場景可選。數(shù)據(jù)統(tǒng)一從UPF卸載，無需在中心再部署用戶面網(wǎng)關，從而達到園區(qū)“園區(qū)數(shù)據(jù)不出廠”的目的，滿足了工業(yè)企業(yè)對數(shù)據(jù)安全的要求。建材企業(yè)園區(qū)面積大，覆蓋礦區(qū)、生產(chǎn)、辦公多個場景，結合業(yè)務需求，可靈活采用多種模式，進行無線覆蓋，打造生產(chǎn)辦公“一張網(wǎng)”，通過采用混合云、邊云協(xié)同的架構滿足核心業(yè)務對于性能、可靠性、安全性的需求。同步滿足員工手機終端接入需B.工廠建材5G工廠網(wǎng)絡以無線連接及有線連接的混合形態(tài)，靈活采用多種模式組合構建。無線連接以室內(nèi)覆蓋為主，室外覆蓋為輔，其中室外覆蓋主要面向成品堆放區(qū)域，工廠車間中的無線連接均通過室內(nèi)覆蓋實現(xiàn)。根據(jù)生產(chǎn)設備的連接能力，有線連接可采用工業(yè)以太網(wǎng)或現(xiàn)場總線實現(xiàn)設備互聯(lián)。其中，5G工業(yè)網(wǎng)關應提供工業(yè)以太網(wǎng)或者現(xiàn)場總線兩種方式，支持不同設備的接入。邊緣計算平臺及車間生產(chǎn)設備與工廠數(shù)據(jù)中心及辦公網(wǎng)之間通過網(wǎng)絡防火墻進行相互隔離，確保各系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全及數(shù)據(jù)安全。5G網(wǎng)絡在工廠內(nèi)主要有混合專網(wǎng)、虛擬專網(wǎng)、獨立專網(wǎng)等三種建設部署方式：表15G網(wǎng)絡建設部署方式對比共享公網(wǎng)控制面及基站，控制面數(shù)據(jù)出園區(qū)，業(yè)務數(shù)據(jù)站）數(shù)據(jù)完全出園區(qū)獨享全部網(wǎng)絡設施（5GC、基站、一次性建設費+流一次性建設費+流商務模式靈活多混合專網(wǎng)是將原有在運營商5G核心網(wǎng)側的用戶面功能（UPF）和多接入邊緣計算（MEC）等功能下沉至企業(yè)內(nèi)，實現(xiàn)工廠數(shù)據(jù)的本地卸載，達到數(shù)據(jù)不出工廠園區(qū)、支持時延敏感業(yè)務的目的。該模式下，工廠和公網(wǎng)用戶共享基站和核心網(wǎng)控制面功能，所以5G控制面信令會離開工廠園區(qū)。該網(wǎng)絡部署方式因建設成本適中，可滿足業(yè)務數(shù)據(jù)不出企業(yè)的要求，是當前較為廣泛采用的5G網(wǎng)絡部署方式。利用5G公網(wǎng)基站為車間內(nèi)的生產(chǎn)設備提供無線連接，并通過定制DNN實現(xiàn)工廠內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)絡與公網(wǎng)的相互隔離。5G核心網(wǎng)用戶面功能設備（UPF）下沉部署到工廠數(shù)據(jù)中心內(nèi)，并通過工廠內(nèi)（AMF+SMF+PCF+UDM）部署在公網(wǎng)機房內(nèi)，并通過工廠外網(wǎng)與UPF相連。實現(xiàn)該組網(wǎng)方式需滿足如下要求：.5G基站應支持滿足工廠內(nèi)網(wǎng)生產(chǎn)網(wǎng)絡安全要求的網(wǎng)絡隔.5G核心網(wǎng)控制面應滿足工廠外網(wǎng)網(wǎng)絡防火墻安全策略及工廠內(nèi)網(wǎng)工控防火墻安全策略。全要求的網(wǎng)絡管理功能。虛擬專網(wǎng)是基于運營商的5G公網(wǎng)架構，利用5G切片、定制DNN等技術，為企業(yè)提供網(wǎng)絡質(zhì)量定制化、與其他公眾用戶業(yè)務邏輯隔離的專用通道服務。該模式下，工廠和公網(wǎng)用戶共享基站和核心網(wǎng)，5G設備部署在運營商機房，工廠業(yè)務數(shù)據(jù)和5G控制面信—令均會離開工廠園區(qū)，適用于沒有物理專用要求、成本較為敏感利用5G公網(wǎng)基站為車間內(nèi)的生產(chǎn)設備提供無線連接，并通過網(wǎng)絡切片實現(xiàn)工廠內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)絡與公網(wǎng)的相互隔離。車間級系統(tǒng)中的邊緣計算平臺部署在公網(wǎng)5GMEC機房中，并通過公網(wǎng)實現(xiàn)5G核心網(wǎng)與工廠級系統(tǒng)相連。實現(xiàn)虛擬專網(wǎng)方式需滿足如下要求：.5GMEC機房應提供滿足工廠內(nèi)網(wǎng)生產(chǎn)網(wǎng)絡安全要求的獨立運行環(huán)境，用于部署邊緣計算平臺。絡隔離。.5G核心網(wǎng)應支持滿足工廠內(nèi)網(wǎng)生產(chǎn)網(wǎng)絡安全要求的工控防火墻功能。.5G基站及5G核心網(wǎng)應支持滿足工廠內(nèi)網(wǎng)生產(chǎn)網(wǎng)絡安全要求的網(wǎng)絡管理功能?！?0—獨立專網(wǎng)是企業(yè)自建一張物理專用5G網(wǎng)絡，包括接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)等5G網(wǎng)絡端到端基礎設施，與公網(wǎng)隔離，只承載企業(yè)業(yè)務的專用網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡部署方式可以保障數(shù)據(jù)完全不出企業(yè)、5G網(wǎng)絡安全兼容企業(yè)網(wǎng)絡安全要求、企業(yè)對網(wǎng)絡有充分自主管理能力等，但建設成本較高、頻譜利用率偏低、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度有待完善。通過5G本地網(wǎng)絡實現(xiàn)安全自主可控、成本自主可控、能力自主可控的工廠內(nèi)私有網(wǎng)絡，逐步成為工業(yè)用戶的選擇。利用5G專用基站為車間內(nèi)的生產(chǎn)設備提供無線連接，5G核心網(wǎng)用戶面功能設備（UPF）及部分核心網(wǎng)控制面（AMF+SMF+PCF）下沉部署到車間內(nèi)的邊緣計算平臺，5G核心網(wǎng)控制面UDM部署到工廠數(shù)據(jù)中心內(nèi)，UDM通過工廠外網(wǎng)與公網(wǎng)機房中的UDR相連，用于驗證產(chǎn)線聯(lián)網(wǎng)設備SIM卡身份信息。工廠數(shù)據(jù)中心通過工廠內(nèi)網(wǎng)連接車間內(nèi)的邊緣計算平臺。實現(xiàn)該組網(wǎng)方式需滿足如下要求：.5G基站應支持滿足工廠內(nèi)網(wǎng)生產(chǎn)網(wǎng)絡安全要求的網(wǎng)絡隔應支持滿足工廠內(nèi)網(wǎng)生產(chǎn)網(wǎng)絡安全要求的網(wǎng)絡管理功能?！?1—（2）能力需求面對生產(chǎn)不停的要求，5G網(wǎng)絡提供確定穩(wěn)定低時延能力?？湛跁r延的持續(xù)降低和優(yōu)化是整個5G網(wǎng)絡低時延的關鍵。結合業(yè)務需求，將網(wǎng)絡可靠低時延分為不同等級，每一等級貼合不同的網(wǎng)絡技術，結合成本差異、技術復雜度，實施難度等各類因素，保障全連接工廠最優(yōu)化建設。—22—第一檔為100ms@99.99%量級，主要以數(shù)據(jù)采集業(yè)務為主，該業(yè)務廣泛存在于各類園區(qū)和車間，5G網(wǎng)絡經(jīng)過業(yè)務差異化低時延方案即可滿足需求。第二檔為50ms@99.99%量級，主要以礦車遠程操控，AGV業(yè)務第三檔為20ms@99.99%量級，主要以產(chǎn)線PLC業(yè)務為主。第四檔為10ms級以下，可靠性不低于99.99%。全連接工廠中現(xiàn)場級的PLC精控場景需要8ms級別的空口低時延，通過3GPP新協(xié)議新技術，結合5G-A能力，實驗室可實現(xiàn)4ms級別超低時延的驗證測試，以滿足未來更低時延的場景需求。全連接工廠建設中，對于園區(qū)人、機、物定位是廠區(qū)剛需。礦山等對于人員的安全定位能極大降低出現(xiàn)生產(chǎn)事故、礦難事故時人員死傷率。常規(guī)設備、物體位置的位置監(jiān)控有助于提升工廠的管理健康度。基于5G網(wǎng)絡自身的定位能力提供服務，依賴于多技術實現(xiàn)不同精度及低功耗能力，實現(xiàn)綜合成本最優(yōu)。典型定位需求歸納如下：>米級定位常用于人員定位管理、叉車定位管理、電子圍欄、資產(chǎn)盤點等場景；>分米級/厘米級應用于人員或設備的軌跡跟蹤等場景?！?3—表2典型定位需求等位置精定位需求從場景上分為室外定位和室內(nèi)定位。室外定位以衛(wèi)星定位為主，室外5G定位主要作為衛(wèi)星定位的輔助和補充。室內(nèi)米級定位主要通過5G網(wǎng)絡自身的定位能力實現(xiàn)，分米/厘米級定位當前主要通過5G+UWB/藍牙AOA融合定位實現(xiàn)，未來隨5G毫米波商用，5G定位逐步具備分米/厘米高精度定位能力。工業(yè)園區(qū)對人/機/物的定位需求多樣，對成本、精度、功耗提出多樣化需求。5G定位作為增量特性，提供增值功能，依賴于5G設備，將通信網(wǎng)絡與定位需求有機結合，實現(xiàn)企業(yè)的定位、巡檢、考勤、導航各樣需求。基本組網(wǎng)圖如下：—24—5G室分設備結合UTDOA定位、指紋定位技術，實現(xiàn)可視路徑下1-3@90%定位精度；結合指紋定位及場強定位技術，實現(xiàn)非可視路徑下3-7米@90%定位精度。宏站設備依賴于UTDOA+AOA多種融合定位方式，可實現(xiàn)3米@90%精度（驗證結合北斗等衛(wèi)星定位技術，定位精度進一步提升。覆蓋區(qū)內(nèi)無線可通率，應滿足無線終端在無線覆蓋區(qū)內(nèi)90%的位置，99%的時間可接入網(wǎng)絡。>數(shù)據(jù)業(yè)務塊差錯率，應不大于10%。>RRC連接成功率，應不低于95%?！?5—>多個頻段協(xié)同組網(wǎng)時，可通過合理的異頻組網(wǎng)策略和方案實現(xiàn)連續(xù)覆蓋。>在設計目標覆蓋區(qū)域內(nèi)，參考信號電平（SS-RSRP）不小于-100dbm。工業(yè)用戶可通過5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方案供應商建設維護工業(yè)5G機房等實施環(huán)境及人員的投入保障，并與工廠數(shù)字化方案集成商協(xié)作，共同實施完成5G工廠項目。供應商成立專門運維團隊，提供包括軟件維護及硬件維護在內(nèi)的運維服務。其中，軟件維護包括預裝測試，版本更新及版本回滾；硬件維護包括設立備品備件庫，故障硬件替換。此外，供應商提供多形式渠道接收故障申報，根據(jù)問題性質(zhì)及等級提供不同程度的響應。（3）全連接融合網(wǎng)絡方案A.5G和NB、工業(yè)光網(wǎng)融合在實際的工業(yè)現(xiàn)場中，不同用途及特點的設備有其適合接入的網(wǎng)絡。如溫度感知設備、濕度感知設備等低速、低帶寬終端設備宜通過物聯(lián)感知網(wǎng)絡接入；要求超低時延、超高穩(wěn)定性或超高帶寬終端設備宜通過有線網(wǎng)絡接入，比如工業(yè)控制器，工業(yè)相機設備等；對于像AGV、移動辦公設備等高帶寬、可移動性要求高的設備，宜通過無線網(wǎng)絡接入。多類網(wǎng)絡的應用，可能造成網(wǎng)絡雜—26—亂、故障巡檢難定位、維護成本高等問題。提供面向全連接工廠的融合專網(wǎng)解決方案，并為企業(yè)提供所有網(wǎng)絡的可視、可管、可控的運營管理服務。此方案融合了5G專網(wǎng)、NB網(wǎng)絡、工業(yè)PON壁壘，實現(xiàn)了有線無線的融合，通過管理平臺，實現(xiàn)網(wǎng)絡運維可視、可管、可控，集中化運維，集約高效，協(xié)同故障處理。同時，此方案可實現(xiàn)工廠所有數(shù)據(jù)本地下載，提供專用UPF獨享數(shù)據(jù)通道，保證數(shù)據(jù)安全。B.5GLAN工廠網(wǎng)絡建設中，除了傳統(tǒng)的基于IP協(xié)議L3組網(wǎng)外，還有大量的基于工業(yè)以太L2協(xié)議組網(wǎng)。針對該類—27—5G網(wǎng)絡需要支持L2轉(zhuǎn)發(fā)能力，為行業(yè)客戶提供5GLAN服務，確5GLAN二層組網(wǎng)傳輸作為新的網(wǎng)絡特性，支持以太網(wǎng)L2類型和IPL3類型的網(wǎng)絡連接互通，無需再串接AR路由器簡化運維管理，降低網(wǎng)絡故障率。該技術使數(shù)據(jù)不出用戶，免除了數(shù)據(jù)在N6接口外的路徑傳輸和應用服務器處理帶來的延遲，可廣泛應用在5GPLC集控、5G遠程控制、5G工業(yè)數(shù)采、AGV多車協(xié)同場景中。（4）5G專網(wǎng)一體化解決方案部署方案5G工廠總體建設方案分為三個部分：實現(xiàn)產(chǎn)線級別的人、機、料、法、環(huán)、測等生產(chǎn)要素5G全連接?！?8—>現(xiàn)場設備聯(lián)網(wǎng)：在產(chǎn)線的各個智能生產(chǎn)設備（例如，布料機、作業(yè)機械手、傳自動運輸車及攝像機、工業(yè)相機、RFID標簽/讀寫器等各類傳感器）上加裝5G工業(yè)網(wǎng)關，使得上述設備可通過現(xiàn)場5G網(wǎng)絡接入生產(chǎn)控制系統(tǒng)。>工業(yè)邊緣智能中心：以邊緣計算平臺為基座，提供虛擬化算力，支撐5G核心網(wǎng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理組件、AI處理組件及其他工業(yè)應用組件的部署運行。邊緣智能中心基于超融合架構的微型數(shù)據(jù)中心構建，支持虛擬機及容器混合算力部署，同時支撐傳統(tǒng)工控軟件及新興的工業(yè)AIoT軟件運行。該平臺內(nèi)置的5G核心網(wǎng)系統(tǒng)，提供了本地化的5G網(wǎng)絡接入能力，可快速構建基于5G—29—2.工業(yè)網(wǎng)絡互通工業(yè)網(wǎng)絡一般是多種網(wǎng)絡混合部署。傳統(tǒng)工廠內(nèi)的工業(yè)網(wǎng)絡管理，包括企業(yè)辦公網(wǎng)絡、生產(chǎn)管理網(wǎng)絡、監(jiān)控預警網(wǎng)絡等。OT網(wǎng)絡主要用于生產(chǎn)現(xiàn)場實時控制，包括工業(yè)控制網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)等。使用的網(wǎng)絡技術主要包括工業(yè)現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)等三種類型：工業(yè)現(xiàn)場總線：是一種通信協(xié)議或網(wǎng)絡技術，用于在工業(yè)控制系統(tǒng)中連接和通信各種設備和傳感器，如傳感器、執(zhí)行器、PLC（可編程邏輯控制器）等。工業(yè)現(xiàn)場總線模式通信速度相對較低，通常用于低速或時間不敏感的應用。工業(yè)以太網(wǎng)：是一種以太網(wǎng)技術的變種，專門設計用于工業(yè)環(huán)境。它采用標準以太網(wǎng)協(xié)議，但在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層上進行了調(diào)整，以適應工業(yè)應用的需求。工業(yè)以太網(wǎng)支持高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于需要大量數(shù)據(jù)的應用。工業(yè)無線網(wǎng)：是一種使用無線通信技術在工業(yè)環(huán)境中建立連接的網(wǎng)絡。它可以用于在工業(yè)設備之間或與控制系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)和命令，通常用于需要移動性或難以布線的情況。工業(yè)無線網(wǎng)提供無線通信，消除了有線連接的限制。隨著5G技術演進和企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，生產(chǎn)制造的無線化、柔性化、智能化等需求持續(xù)加大，工業(yè)企業(yè)對5G技術充滿希望。目前工業(yè)企業(yè)充分利用5G大帶寬特性，將5G接入到辦公網(wǎng)絡、生產(chǎn)管理網(wǎng)絡、監(jiān)控預警網(wǎng)絡，同時利用5G低時延高可靠特性，構建柔性產(chǎn)線，在產(chǎn)線上探索5G網(wǎng)絡與工業(yè)控制網(wǎng)絡的融合，即通過5G網(wǎng)絡可將企業(yè)辦公、生產(chǎn)管理、監(jiān)控預警、工業(yè)控制、物聯(lián)等網(wǎng)絡進行互聯(lián)互通，并形成星形的網(wǎng)絡架構，可實現(xiàn)現(xiàn)場終端設備的扁平化接入，改變傳統(tǒng)繁瑣的基于有線多層級交換機的分層分級連接方式，加快IT-OT網(wǎng)絡的融合。5G網(wǎng)絡與工廠現(xiàn)有網(wǎng)絡及設備的接入方式也有三種，包含通過5G工業(yè)網(wǎng)關接入、通過5GCPE接入、5G設備直接接入等。5G工業(yè)網(wǎng)關接入：主要針對有線網(wǎng)絡，并且已接入現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)的I/O設備、機床、生產(chǎn)線、儀器儀表等，不做任何改變，仍然接入現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)中，只是在網(wǎng)關處由原有的工業(yè)網(wǎng)關更改為5G工業(yè)網(wǎng)關，從而接入5G網(wǎng)絡。5GCPE接入：可滿足有線網(wǎng)絡和工業(yè)無線同時接入。對于當前已接入現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)的I/O設備、機床、生產(chǎn)線、儀器儀表等，也是不做任何改變，繼續(xù)接入現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)中，但需將有線網(wǎng)絡接入到5GCPE中，從而接入5G網(wǎng)絡。對于原無線設備可通過原有工業(yè)無線網(wǎng)絡接入5GCPE中，從而接入5G設備直接接入：需對原設備進行5G化改造，在設備中內(nèi)置5G機器人、5GAGV、無人駕駛純電動礦車、遙控挖機及自動鉆機3.邊緣計算部署邊緣計算是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側，采用網(wǎng)絡、計算、存儲、應用核心能力為一體的開放體系，就近提供智能服務，滿足企業(yè)在實時業(yè)務、應用智能、安全與隱私保護等方面的需求。邊緣計算將原有云計算中心的部分或全部計算任務“下沉”到靠近用戶的網(wǎng)絡邊緣側，使物聯(lián)網(wǎng)設備不再需要將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都上傳至遙遠的云計算中心，較之傳統(tǒng)的云計算架構，邊緣計算具有低延遲、高安全性和低核心網(wǎng)負載的優(yōu)勢。低延遲：在云計算架構中，物聯(lián)網(wǎng)設備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)都上傳至云計算中心進行處理，網(wǎng)絡帶寬的限制會給核心網(wǎng)絡帶來巨大的負載壓力，造成網(wǎng)絡堵塞，導致較長的網(wǎng)絡傳輸時延，該網(wǎng)絡模式不能滿足物聯(lián)網(wǎng)應用的高實時性需求。比如，無人駕駛需要每一個動作都在毫秒級時間內(nèi)之內(nèi)完成。邊緣計算通過將云計算中心的計算和存儲能力“下沉”到網(wǎng)絡邊緣側，使用戶的服務請求可以在網(wǎng)絡邊緣側進行處理，保障了處理的實時性。高安全性：物聯(lián)網(wǎng)設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通常包含用戶的隱私數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)上傳至云計算中心會增加泄露用戶隱私的風險。在邊緣計算中，用戶的數(shù)據(jù)在本地設備或邊緣節(jié)點上進行存儲和處理，避免了隱私泄露問題。同時，邊緣計算在邊緣設備和云計算中心之間分配存儲、處理和應用，黑客攻擊只會使單個設備或邊緣節(jié)點上的本地數(shù)據(jù)受到破壞，而不會導致整體數(shù)據(jù)遭到破壞。邊緣計算是分布式架構，具有更高的可靠性和容錯性。低核心網(wǎng)負載：隨著爆炸式增長的物聯(lián)網(wǎng)設備及其產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)都上傳至云計算中心會導致核心網(wǎng)負載過重，引起網(wǎng)絡堵塞。而在邊緣計算中，本地設備收集的數(shù)據(jù)可以在本地進行計算分析，或者在本地設備上對必須上傳至云計算中心的數(shù)據(jù)進行預處理。較之原始數(shù)據(jù)，預處理之后的數(shù)據(jù)要比其小得邊緣計算作為5G工廠的重要組成部分，企業(yè)可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場需要，在產(chǎn)線、車間、工廠等不同層面按需部署邊緣計算節(jié)點：產(chǎn)線層面：在產(chǎn)線上可部署邊緣控制器，大幅提升生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集與傳輸能力，同時承載與生產(chǎn)管控密切相關，具有低時延、高可靠要求的智能化應用，促進應用部署精細化，解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺負擔“重”的問題。—車間層面：在車間內(nèi)可部署邊緣網(wǎng)關，充分利用邊緣側資源異構、實時響應等特點，通過在邊緣側開展工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)預處理，提升工業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，完善數(shù)據(jù)集成體系，解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)價值“低”的問題。工廠層面：在工廠內(nèi)可部署邊緣云，與中心云不斷聯(lián)動，提升數(shù)據(jù)流通效率，發(fā)揮邊緣側分布式存儲能力，有效改善了海量數(shù)據(jù)上傳造成的網(wǎng)絡擁塞問題，并結合數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術提高決策智能化水平，同時針對差異化應用需求協(xié)同調(diào)用云邊資源，為邊緣側提供與云上一致的功能和體驗，解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用部署“難”的問題。4.業(yè)務系統(tǒng)建設（1）網(wǎng)絡服務與管理系統(tǒng)網(wǎng)絡服務與管理系統(tǒng)，是企業(yè)對工廠內(nèi)網(wǎng)進行智能化運維和管理的綜合平臺。在企業(yè)內(nèi)部搭建網(wǎng)絡服務與管理系統(tǒng)，對工廠內(nèi)網(wǎng)進行智能化運維和綜合管理，實現(xiàn)網(wǎng)絡運維管理的可視化、網(wǎng)絡與業(yè)務協(xié)同的智能化、告警處理的及時化、網(wǎng)絡升級的聯(lián)動化。同時建議該系統(tǒng)具有“傻瓜式”的網(wǎng)絡運維管理能力，使得企業(yè)網(wǎng)絡管理人員可以根據(jù)企業(yè)需要對業(yè)務及網(wǎng)絡進行端到端監(jiān)控，管理接入網(wǎng)絡的用戶，動態(tài)調(diào)配網(wǎng)絡資源，及時發(fā)現(xiàn)并跟蹤網(wǎng)絡故障等，做好日常網(wǎng)絡運維工作。網(wǎng)絡服務提供商可根據(jù)使用權限，通過系統(tǒng)進行網(wǎng)絡遠程維護、升級、故障處理等，降低企業(yè)網(wǎng)絡運維管理成本及復雜度。（2）數(shù)據(jù)存儲節(jié)點數(shù)據(jù)存儲節(jié)點是一個存儲原始數(shù)據(jù)的系統(tǒng)或存儲庫，其中的數(shù)據(jù)可供存取、處理、分析及傳輸。在工廠內(nèi)部搭建數(shù)據(jù)存儲節(jié)點，支持海量數(shù)據(jù)的集中存儲與分析，便于工廠各方對于數(shù)據(jù)的使用，也可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)律及數(shù)據(jù)分析需要，長周期性存儲歷史對于數(shù)據(jù)存儲節(jié)點中存儲的多源異構數(shù)據(jù)，可通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息模型進行規(guī)范，即通過語義標準化描述實現(xiàn)海量多源異構可在數(shù)據(jù)感知層、數(shù)據(jù)處理層、應用服務層分別部署信息模型，使用數(shù)據(jù)中間件實現(xiàn)信息模型的即插即用，實現(xiàn)工廠內(nèi)各功能層級數(shù)據(jù)的統(tǒng)一表示和融合存儲。（3）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識企業(yè)節(jié)點當前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系已經(jīng)逐漸完善，已應用于國內(nèi)多家工廠，對廠內(nèi)關鍵設備、產(chǎn)品、工藝、庫存等資源統(tǒng)一標識化。建材行業(yè)標識解析二級節(jié)點已建設完成，面向廣大建材生產(chǎn)企業(yè)及相關行業(yè)提供標識服務。企業(yè)標識服務節(jié)點是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系接入和輸出服務，以及標識應用實施部署的重要節(jié)點。它能夠面向供應鏈企業(yè)、物流中心等企業(yè)提供標識注冊、標識解析、標識數(shù)據(jù)管理等功能，既可以獨立部署，也可以作為企業(yè)信息系統(tǒng)的組成要素。企業(yè)標識服務節(jié)點向上對接二級節(jié)點，向下對接企業(yè)實際數(shù)據(jù)或設備，主要功能包括企業(yè)內(nèi)的人、機、料、法、環(huán)等對象的標識注冊、標識解析、標識數(shù)據(jù)管理等。建設部署企業(yè)節(jié)點，對接建材行業(yè)二級節(jié)點實現(xiàn)標識解析體系的接入。企業(yè)通過標識解析體系打破工廠間、企業(yè)間異構數(shù)據(jù)交互的壁壘，實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的高效互通，促進數(shù)據(jù)資源共享，提升生產(chǎn)協(xié)同效率。（4）企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在5G工廠的建設中，企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺重點聚焦PssS層和SaaS層，強化工業(yè)知識沉淀、數(shù)據(jù)模型訓練、應用開發(fā)和部署等，提升企業(yè)生產(chǎn)管理的快速響應和運營管理的精準決策的支撐能力建設。同時，可與建材行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建立對接，通過5G網(wǎng)絡獲取行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供的各類云應用服務。（三）廠區(qū)現(xiàn)場升級建材企業(yè)5G工廠重點從現(xiàn)場裝備、數(shù)據(jù)采集設備融合應用、生產(chǎn)服務等四個方面進行升級。1.現(xiàn)場裝備網(wǎng)絡化改造現(xiàn)場部署5G全連接設備包括5GCPE、5G射頻單元pRRU，以及各種生產(chǎn)裝備如自動控制系統(tǒng)、工業(yè)相機/攝像機、模臺清理設備、機械手、養(yǎng)護系統(tǒng)、拆模裝置、起板機、無人礦卡等，通過全連接技術完成與邊緣計算平臺上的應用進行交互。交互的信息包括設備采集上報的信息，以及應用下發(fā)給生產(chǎn)設備的控制信息。打通控制網(wǎng)絡，解決設備與設備，點對點之間的橋梁問題，采用5G全連接系統(tǒng)架構的設計，要求既能夠適應新廠建設，也能適應老廠改造，實現(xiàn)PLC對PLC、PLC對I/O之間5G直連，保證ms級低時延數(shù)據(jù)通信；溫度、壓力、振動、料位、液位、位置等分散的傳感器信號通過無線收集、匯總及上傳，在廠區(qū)范圍內(nèi)可任意部署傳感器/智能終端，無需部署光纜、信號電纜和電纜橋架由于建材行業(yè)傳統(tǒng)設備較多，多數(shù)設備不具備聯(lián)網(wǎng)能力，需要進行網(wǎng)絡化改造。對于工廠內(nèi)數(shù)控機床、激光鉆孔機器人等沒有移動需求的設備可采用有線方式。對于AGV、叉車、碼垛機器人等有移動需求的設備可采用無線聯(lián)網(wǎng)方式。當前，建材工廠現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡采用了基于TCP/IP的Profinet工業(yè)通訊協(xié)議，生產(chǎn)線上的設備均支持PN網(wǎng)絡通訊方式。借助核心網(wǎng)提供的5GLAN功能，支持終端設備如PLC與上位機在局域網(wǎng)內(nèi)的互通數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)不再依靠物理硬線，在5G網(wǎng)絡即可實現(xiàn)互專欄設備5G網(wǎng)絡化改造方式外接5G終端/網(wǎng)關的方式：完成設備的5G化改造?，F(xiàn)階段主要是通過連接5GCPE或5G工業(yè)網(wǎng)關進行改造。其中5GCPE適用于現(xiàn)場有移動和旋轉(zhuǎn)擺動設備，有無線連接需求的工業(yè)場景；5G工業(yè)網(wǎng)關除無線連接需求的工業(yè)場景外，還適用于在工廠邊緣側對于數(shù)據(jù)匯聚、處理需求，工業(yè)協(xié)議解析需求等場景，還可作為邊緣網(wǎng)關的應用場景。術的發(fā)展，5G模組將提供類似于傳統(tǒng)工業(yè)模組的功能，工業(yè)現(xiàn)場設備（如IO/變頻器/PLC等）可內(nèi)置集成5GURLLC模組，實現(xiàn)從傳統(tǒng)工業(yè)模組向5G模組平滑過渡。2.數(shù)據(jù)采集設備升級5G網(wǎng)絡可支撐視頻、聲音、高清圖片、海量文字數(shù)據(jù)、時延/可靠性要求較高指令信息。在人、機、料、環(huán)、環(huán)、測等全面聯(lián)網(wǎng)后，便可在關鍵位置部署聯(lián)網(wǎng)工業(yè)相機、攝像頭等采集設備，結合人工輸入、系統(tǒng)導入、自動感知、設備讀取、視頻采集、系統(tǒng)生成等方式，對研發(fā)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運維數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、外部數(shù)據(jù)等各類生產(chǎn)運營管理所需的數(shù)據(jù)進行采集。采集到的數(shù)據(jù)應包含但不限于海量的關鍵價值數(shù)據(jù)、接口數(shù)據(jù)、信息化數(shù)據(jù)以及文檔、圖片、音頻、視頻等類型數(shù)據(jù)。3.IT/OT應用融合化部署軟件等背景知識的人員建設，主要是實現(xiàn)日常辦公的信息，提高管理運營能力。OT系統(tǒng)應用一般部署于工廠端，主要由工廠內(nèi)生產(chǎn)人員控制，用于實現(xiàn)生產(chǎn)制造自動化。傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，IT與OT網(wǎng)絡相對獨立，IT應用與OT應用間數(shù)據(jù)無法互通，運營管理與生產(chǎn)管理相對分離。在5G工廠建設中，需改變原有工廠內(nèi)IT-OT系統(tǒng)應用建設運營方式，組織IT-OT融合團隊，對IT-OT進行一體化部署，通過應用軟件或系統(tǒng)功能的云化部署，研發(fā)面向工廠生產(chǎn)、運營、管理等需要的各類移動端應用程序（APP建立起扁平化、靈活化“云-邊”協(xié)同架構，形成IT-OT應用的統(tǒng)籌建設、統(tǒng)一運維、統(tǒng)一管理，并促進形成工廠內(nèi)同時要加快推進云網(wǎng)融合，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源、計算資源、平臺資源等橫向打通，提升工廠生產(chǎn)運營管理企業(yè)可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場需要將應用部署在邊緣計算節(jié)點和企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上。建議對高實時性、高可靠性、高安全性的應用按需部署在邊緣計算節(jié)點上，通過邊緣計算、人工智能等技術，為生產(chǎn)的端側就近提供智能化服務，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。對需要海量數(shù)據(jù)支持、高算力的應用及相關管理系統(tǒng)功能等部署在企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上，可通過云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，對設備、產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝、企業(yè)管理等模型進行訓練，持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)工廠各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。4.生產(chǎn)服務智能化升級建材工業(yè)企業(yè)在數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展的過程中，對生產(chǎn)服務提出了新要求。5G網(wǎng)絡在建設完成后，企業(yè)需要考慮利用5G網(wǎng)絡低時延、高帶寬、高可靠的特點，發(fā)展智能化應用。在5G網(wǎng)絡應用初期，企業(yè)可根據(jù)自身需求，重點發(fā)展2-3個“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”應用，優(yōu)先解決在生產(chǎn)服務過程中的痛點問題。此外，在實現(xiàn)生產(chǎn)服務智能化升級的過程中，企業(yè)可考慮利用5G技術實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)運營過程中海量數(shù)據(jù)的采集、傳輸和匯總處理，建立數(shù)據(jù)中心。利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術，對海量工業(yè)歷史、實時、時序數(shù)據(jù)進行聚類、關聯(lián)、預測等分析，對工業(yè)數(shù)據(jù)開展深度挖掘，實現(xiàn)設備健康評測與預測性維護、能耗排放管理等，為企業(yè)精準決策提供依據(jù)。（四）關鍵環(huán)節(jié)應用目前，工業(yè)和信息化部發(fā)布了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”20個典型應用場景，涵蓋到工業(yè)研發(fā)設計、生產(chǎn)運行、檢測監(jiān)測、倉儲物流、運營管理等關鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)建材行業(yè)5G應用需求，從中篩選出適合行業(yè)發(fā)展的5G應用場景并提出了多個創(chuàng)新應用場景，為建材企業(yè)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用建設提供指導。建材各細分領域可根據(jù)領域內(nèi)自身發(fā)展需求和信息化基礎，進行5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用建設。—40—表35G應用場景匯總表—41—1.生產(chǎn)運行（1）遠程設備操控針對建材行業(yè)降低設備運行成本、提高設備巡檢效率等需求，建設基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的遠程設備操控應用。綜合利用5G、工業(yè)自動控制等技術，在設備端和運行操作端建立高效、安全的通信渠道。在主要生產(chǎn)設備上部署5G網(wǎng)關，結合內(nèi)置5G模組的攝像頭、傳感器等數(shù)據(jù)采集裝備，實現(xiàn)生產(chǎn)設備運行數(shù)據(jù)的采集，通過5G網(wǎng)絡實時傳輸至設備管理平臺。設備管理員、操作員可遠程獲得高清視頻畫面及各類終端數(shù)據(jù)，對設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。通過5G網(wǎng)絡傳輸操作指令，結合設備操控系統(tǒng)實現(xiàn)對現(xiàn)場工業(yè)設備的遠程精準操控。基于5G網(wǎng)絡的遠程設備操控應用場景的建設可幫助企業(yè)減少設備運營成本、提高生產(chǎn)效率。5G網(wǎng)絡的低時延保證了操控指令的高效傳輸，通過遠程設備操控可在一定程度上減少工人工作的強度和難度，減少高危作業(yè)給工人帶來的風險。礦卡在遇到特殊路段或緊急情況時，通過遠程接管處理的方式使車輛能夠繼續(xù)行駛或移動到安全位置。遠程接管方式包括響應式接管和緊急接管，前者是指當?shù)V卡遇到無法處理的狀況時，向平臺發(fā)送遠程接管請求，平臺接到請求后立刻開始遠程接管;后者是指遙控駕駛平臺接收車端實時上傳的狀態(tài)信息，主動發(fā)現(xiàn)車輛異常并發(fā)出報警信號提醒人工接管。遠程駕駛中心可通過5G大—42—帶寬通信實時獲取車載和路側成像設備高清視頻，并將控制信號下發(fā)到車端，實現(xiàn)對車輛的緊急接管。（2）精準動態(tài)作業(yè)為了提高建材產(chǎn)品生產(chǎn)工藝精確性、保障安全生產(chǎn)，建設基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的精準動態(tài)作業(yè)應用。利用5G高效傳輸能力，配合無人駕駛電動礦車、布料機、自動鉆機等智能裝備，實現(xiàn)遠程動態(tài)精準作業(yè)。在作業(yè)過程中，通過5G網(wǎng)絡將測量數(shù)據(jù)、現(xiàn)場采集畫面等實時傳輸至控制臺?？刂婆_根據(jù)生產(chǎn)需要遠程下達作業(yè)指令，提升生產(chǎn)作業(yè)的精度和自動化水平。基于5G網(wǎng)絡建設的精準動態(tài)作業(yè)應用可實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)的自動化和效率的提升。同時，精準動態(tài)作業(yè)可取代一部分人工操作，工人利用控制系統(tǒng)遠程操控智能裝備進行生產(chǎn)，從而減少工人工—43—作強度和危險性，在降低生產(chǎn)成本的同時也可減少生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生。例如，在混凝土制品生產(chǎn)過程中，在關鍵工序中可采用機械臂等多種智能裝備，利用5G網(wǎng)絡實現(xiàn)控制臺與裝備間的通信，從而提升混凝土制品生產(chǎn)的效率，保證構件生產(chǎn)質(zhì)量。在模臺清理工位布置模臺清理機械臂、模臺擺放機械臂、模臺噴涂設備，通過5G網(wǎng)絡連接DCS。在模臺清理工位布置工業(yè)相機，該設備通過5G網(wǎng)絡連接布置效果檢測應用程序。當模臺流轉(zhuǎn)到模臺組裝工位，DCS系統(tǒng)通過5G網(wǎng)絡指示模臺清理機械臂對模臺進行清理。清理完成后，DCS系統(tǒng)通過5G網(wǎng)絡指示噴涂設備在模臺上噴涂脫模劑。噴涂完成后，DCS系統(tǒng)依據(jù)來自MES系統(tǒng)的訂單信息，通過5G網(wǎng)絡控制模臺擺放機械臂在模臺上布置不同規(guī)格的模具。擺放機械臂完成模具擺放后，通知工業(yè)相機拍攝模具在模臺上的擺放照片。工業(yè)相機將拍攝的照片發(fā)送至布置效果檢測應用程序，該程序?qū)⒛＞邤[放位置調(diào)整指令發(fā)送至擺放機械臂。擺放機械臂根據(jù)指令，調(diào)整模具擺放位置，直至模具擺放位置符合要求。路路≥1、時延為單向空口時延2、時延≤20ms概率不路路≥≥—44—路路路路≥路路≥路≥3、時延為單向空口時延4、時延≤300ms概率不在鋼筋網(wǎng)片擺放工位布置網(wǎng)片擺放機械臂，機械臂通過5G網(wǎng)絡連接DCS。當模臺流轉(zhuǎn)到鋼筋網(wǎng)片擺放工位，MES通知DCS，DCS通過5G網(wǎng)絡指示機械臂按照布筋要求在模具里布置鋼筋網(wǎng)片。布置完成后，機械臂通過5G網(wǎng)絡向DCS發(fā)送完成消息。路路≥1、時延為單向空在混凝土澆筑工位布置布料機，在混凝土澆筑工位上方布置工業(yè)相機，在邊緣計算平臺上部署布料質(zhì)量檢查應用。工業(yè)相機通過5G網(wǎng)絡連接布料質(zhì)量檢查應用和DCS。MES將構件的厚度、幾何尺寸、需要混凝土的方量及強度等信息告知布料機，布料機根據(jù)這些信息設置運轉(zhuǎn)參數(shù)。當模臺流轉(zhuǎn)到混凝土澆筑工位，DCS—45—通過5G網(wǎng)絡指示布料機在布模區(qū)域定量澆筑混凝，指示工業(yè)相機對布料完成后的模具進行拍照。工業(yè)相機拍照后將圖片通過5G網(wǎng)絡回傳給部署在邊緣計算平臺上的布料質(zhì)量檢查應用。若布料質(zhì)量存在問題，DCS指示布料機在指定的位置進行再次布料進行修補。時延制路路≥1、時延為單向空口2、時延≤20ms概率路≥在脫模及起吊工位布置脫模裝置和起板機，脫模裝置和起板機通過5G網(wǎng)絡連接DCS。構件養(yǎng)護完成后，DCS通過5G網(wǎng)絡指示脫模裝置拆卸模具，完成后通過5G網(wǎng)絡反饋給DCS，DCS通過5G網(wǎng)絡控制起板機吊起構件。吊≥路≥路≥1、時延為單向空口2、時延≤20ms概率（3）設備故障診斷為了減少建材生產(chǎn)設備故障修復成本和時間，建設基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設備故障診斷應用。在設備上安裝功率傳感器、振動傳感器、高清攝像頭等，通過內(nèi)置5G模組接入5G網(wǎng)絡，將采—46—集到的設備運行數(shù)據(jù)和圖像畫面?zhèn)鬏數(shù)皆O備故障診斷應用。當設備運行出現(xiàn)故障時，設備維修人員可通過分析歷史運行數(shù)據(jù)定位可能出現(xiàn)的問題，進行故障分析和診斷。在設備維修過程中，可通過網(wǎng)絡實現(xiàn)對維修過程的實時監(jiān)測，便于設備供應商、技術專家遠程對故障修復過程進行指導?；?G網(wǎng)絡的設備故障診斷應用場景的建設協(xié)助企業(yè)快速定位故障問題，縮短故障修復時間。通過5G網(wǎng)絡實時將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至應用，通過大數(shù)據(jù)分析、可視化工具匯總整理數(shù)據(jù)形成設備的運行檔案，設備運行檔案可為故障排查提供數(shù)據(jù)支撐，便于設備維修人員定位問題。（4）設備預測維護為了降低建材生產(chǎn)設備的維護成本、減少計劃外停機情況的發(fā)生，建設基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設備預測維護應用。在實現(xiàn)設備遠程監(jiān)控、故障診斷的基礎上，引入設備故障預測機理模型、設備健康評估診斷模型對通過5G網(wǎng)絡采集的設備運行數(shù)據(jù)進行實時分析，以評估設備監(jiān)控狀態(tài)、預判設備運行趨勢，智能制定設備維護保養(yǎng)計劃。通過對運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測與分析，提前預警設備的不正常運行狀態(tài)，設備維護專家可通過系統(tǒng)保留的異常數(shù)據(jù)對設備的健康狀況進行詳細檢查，避免更大的故障發(fā)生?；?G網(wǎng)絡建設的設備預測維護將維護的工作提前，可有效減少生產(chǎn)設備的故障，減少設備維護成本。同時，對設備運行異—47—常狀態(tài)的提交預警可為企業(yè)生產(chǎn)運行人員爭取更多的響應和處理時間，從而減少因設備故障導致的計劃外停產(chǎn)帶來的損失。（5）無人智能巡檢為了實現(xiàn)生產(chǎn)巡檢智能化、降低安全巡檢的成本，建設基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的無人智能巡檢應用。通過內(nèi)置5G模組或部署5G網(wǎng)關等設備，實現(xiàn)巡檢機器人或無人機等移動化、智能化巡檢設備的5G網(wǎng)絡接入。安全生產(chǎn)巡視人員可通過巡檢系統(tǒng)遠程操控巡檢設備，對生產(chǎn)現(xiàn)場進行巡視和監(jiān)控。巡檢數(shù)據(jù)可通過5G網(wǎng)絡實時回傳至智能巡檢系統(tǒng)，結合圖像識別、增強現(xiàn)實等技術對現(xiàn)場狀態(tài)進行初步診斷，對存在安全隱患的地方發(fā)出預警，提醒廠區(qū)安全管理人員及時處理安全隱患?；?G網(wǎng)絡建設的無人智能巡檢可以有效地提升廠區(qū)安全巡檢的效率和質(zhì)量，幫助廠區(qū)安全管理人員對廠區(qū)安全隱患進行排查。此外，無人智能巡檢設備可代替人工進行井下、高溫、高濕等生產(chǎn)環(huán)境的巡檢，減少人工巡檢的難度，提升了作業(yè)的安全性。礦區(qū)開采需要進行爆破，在礦區(qū)爆破過程中，為避免人員誤入造成傷亡事故，需要對礦區(qū)進行安全巡查。礦坑爆破時，通過5G無人機航拍，結合AI圖像識別，自動識別人、動物、車輛等目標，警告目標進行撤離，對爆破區(qū)域?qū)崿F(xiàn)智能化警戒，航拍視頻同步回傳到視頻監(jiān)控系統(tǒng)，方便工作人員及時調(diào)看。爆破完成后，集合第三方AI和云服務，使用無人機定期采集地形變化信息，將—48—地形變化數(shù)據(jù)更新到地形數(shù)據(jù)庫中，作為下次爆破和礦山開采規(guī)劃的依據(jù)。（6）三維VR巡檢依托攝像采集設施及傳感器采集設施升級無人車間，結合數(shù)字孿生技術建設微縮版三維車間，結合VR基礎，實現(xiàn)巡檢模式的創(chuàng)新。三維VR巡檢能夠有效解決人工在危廢、液態(tài)、固廢車間作業(yè)所產(chǎn)生的健康問題，有效平衡了安全生產(chǎn)中人工與工作之間的矛盾，提升作業(yè)質(zhì)量水平。此外，基于5G的三維VR巡檢有利于將生產(chǎn)設備運行事故隱患降至最低、有效提升安全運營為前提的生產(chǎn)效率?！?9—2.檢驗監(jiān)測（1）生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測針對建材生產(chǎn)過程監(jiān)控、安全生產(chǎn)等需求，建設基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測應用。綜合利用多個傳感器、多光譜偏振光、攝像頭等進行生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集，通過5G網(wǎng)絡將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇梢暬O(jiān)測平臺。結合模型仿真、孿生共智等技術實施模擬生產(chǎn)現(xiàn)場，實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程的實時遠程監(jiān)控和對生產(chǎn)過程、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)工序等精準管控，提升生產(chǎn)管控的效率?；?G網(wǎng)絡的生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測使得企業(yè)生產(chǎn)管理人員能遠程、實時了解到各生產(chǎn)線的作業(yè)運行狀態(tài)，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的精準監(jiān)控，確保生產(chǎn)制造符合相關要求、保證安全生產(chǎn)。同時，通過對采集上來的數(shù)據(jù)進行進一步分析，可幫助企業(yè)定位可優(yōu)化的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)生產(chǎn)工藝、資源調(diào)度的優(yōu)化，達到提高生產(chǎn)效率、降低成本的目的。水泥生產(chǎn)過程中，水泥容易在投料口、翻板閥形成堆積造成堵塞，通過人工在監(jiān)控室操作容易視覺疲勞，且漏檢誤報幾率較高、存在安全隱患。通過在石灰石投料口建設AI工業(yè)高清視覺檢測應用，利用5G通信實現(xiàn)與后端品控平臺的高速數(shù)據(jù)傳輸，使用平臺預置算法判斷檢測，及時發(fā)現(xiàn)石灰石投料口堵塞并通知給工廠人員及時處理。在水泥生產(chǎn)、原材料傳送等過程中，傳送物料的皮帶可能會出現(xiàn)損壞、抽絲、打滑、甚至反轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，傳統(tǒng)人工肉眼巡查難以及時發(fā)現(xiàn)問題，影響產(chǎn)線的生產(chǎn)，嚴重時還容易造成安全事故。利用5G+機器視覺技術，將高清圖像傳送到云端，結合人工智能算法，可快速、精確地分辨出皮帶發(fā)生故障類型，及時通知相關工作人員進行維修。水泥庫管道會產(chǎn)生裂紋，需要定期巡檢，否則將導致水泥庫垮塌，發(fā)生安全事故。目前多數(shù)水泥企業(yè)采用人工肉眼+望遠鏡結合方式檢查水泥庫是否有裂紋，這種方式不易識別細微裂紋，容易漏檢且效率低下。針對此問題，可利用5G高清攝像頭或無人機航拍，對水泥塔表面進行圖像采集，并將高清畫面回傳至AI圖像識別系統(tǒng)，利用算法自動識別各類裂紋，及時告警，減少安全隱在混凝土構件養(yǎng)護過程中，需要保持構件養(yǎng)護窯內(nèi)的溫濕度恒定。通過安裝一定數(shù)量的環(huán)境監(jiān)測傳感器（如溫度傳感器和濕度傳感器）和環(huán)境控制設備（如風機、工業(yè)加濕器、天然氣鍋爐、空氣壓縮機等用于監(jiān)測和控制窯內(nèi)溫度。環(huán)境監(jiān)測傳感器采集的數(shù)據(jù)首先通過5G網(wǎng)絡送入數(shù)據(jù)處理組件，經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗及加工后，再由生產(chǎn)監(jiān)控軟件從數(shù)據(jù)處理組件處讀取。生產(chǎn)監(jiān)控軟件根據(jù)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)及事先設定的控制規(guī)則，向PLC發(fā)送環(huán)境控制指令，驅(qū)動環(huán)境控制設備完成相應的控制。（2）機器視覺質(zhì)檢為了提升建材產(chǎn)品質(zhì)量檢測的效率和精度，可通過5G網(wǎng)絡建設機器視覺質(zhì)檢應用。在平板玻璃、瓷磚等質(zhì)檢工段部署工業(yè)相機、激光器、掃描儀等質(zhì)檢終端，通過內(nèi)嵌5G模組或部署5G網(wǎng)關等設備，實現(xiàn)質(zhì)檢終端的網(wǎng)絡接入，實時將拍攝產(chǎn)品圖像傳輸至平臺。結合圖像識別、深度學習等技術，對產(chǎn)品外觀等參數(shù)進行提取和指標對比，自動篩出質(zhì)量不合格、存在偏差的產(chǎn)品，供專業(yè)質(zhì)檢人員進一步核查分析。基于5G網(wǎng)絡建設的機器視覺質(zhì)檢應用可減少產(chǎn)品質(zhì)量檢測的時間和人工成本，促進企業(yè)逐步實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量檢測線上化、智能化，從而提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制能力，樹立良好的產(chǎn)品口碑。原來對于馬桶、瓷磚等建筑衛(wèi)生陶瓷的外觀檢測及過球測試完全憑借人工進行，主要通過目視、敲打等方式判斷產(chǎn)品是否合格，存在一定的漏檢的概率且效率不高。通過產(chǎn)線部署工業(yè)相機、5G工業(yè)網(wǎng)關，借助5G+UPF下沉的無線切片專網(wǎng)實現(xiàn)工業(yè)相機的匯聚、裁圖和實時傳輸。在MEC邊緣計算網(wǎng)關側部署實現(xiàn)馬桶、瓷磚等產(chǎn)品的自動檢測的算法軟件，實現(xiàn)邊緣計算。同時將采集的照片實時傳輸?shù)綄崿F(xiàn)算法模型的學習，以實現(xiàn)對邊緣算法模型的優(yōu)化，提升檢測精確度。部署在MEC的邊緣計算模塊與MES系統(tǒng)對接，實現(xiàn)產(chǎn)線工序的端到端關聯(lián)，自動篩選出質(zhì)量不合格的產(chǎn)品。通過機器視覺實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的自動檢測，節(jié)省人工檢測的成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量檢測的精準度。3.倉儲物流（1）廠區(qū)智能物流針對行業(yè)廠區(qū)物流效率提升、生產(chǎn)成本降低的需求，基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設廠區(qū)智能物流應用。利用5GMEC+超帶寬（UWB）高精定位技術，可以實現(xiàn)對物流運輸終端的控制。智能物流調(diào)度系統(tǒng)可通過5G網(wǎng)絡實時下達運輸指令到接入5G網(wǎng)絡的自動導航實現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)各生產(chǎn)工段物料的無人智能配送，降低人工傳送的成本，提升生產(chǎn)效率?；?G網(wǎng)絡建設的廠區(qū)智能物流可實現(xiàn)生產(chǎn)線自動化、智能化，智能物流調(diào)度系統(tǒng)在接收到運輸任務后，可利用機器學習等技術對廠區(qū)內(nèi)物流設備運行情況、物流線路進行分析，自動制定廠區(qū)內(nèi)物流運輸計劃，利用5G網(wǎng)絡將運輸指令下達給物流裝備，從而實現(xiàn)對廠區(qū)物流裝備的精準調(diào)度，減少閑置物流設備，提高生產(chǎn)過程中物流效率。物流運輸通信技術要求詳情參數(shù)見下表：路≥路≥2、時延為單向空3、時延≤20ms概路斷≥路-≥（2）廠區(qū)智能理貨為了提高建材產(chǎn)品倉儲利用率、提高貨物分揀效率，建設基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的廠區(qū)智能理貨應用。采用連接5G網(wǎng)絡的AGV小車、叉車、機器臂等裝備，實現(xiàn)貨物的自動運送、按需碼放貨物、智能分揀等。利用光學字符識別（OCR）等技術自動識別貨物標識、外觀、尺寸等信息，結合立體倉庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對廠區(qū)倉庫貨物的盤點和管理?；?G網(wǎng)絡建設的廠區(qū)智能理貨應用可提升工廠內(nèi)貨物管理、盤點、分揀的自動化，在提升生產(chǎn)效率的同時也可減低人工成本。此外，利用5G網(wǎng)絡低時延的特性，可實現(xiàn)遠程指令下發(fā)和智能調(diào)度，從而提升貨物盤點、分揀過程的精確度和效率。4.運營管理（1）生產(chǎn)過程溯源針對建材企業(yè)提高質(zhì)量競爭力和產(chǎn)品質(zhì)量控制能力等需求，建設基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)過程溯源應用。運用區(qū)塊鏈、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析等技術，建設產(chǎn)品關鍵要素和生產(chǎn)過程追溯應用，可通過查詢產(chǎn)品條碼，獲取對產(chǎn)品原材料、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量檢測信息等生產(chǎn)關鍵信息。將生產(chǎn)過程中掃碼槍、工業(yè)相機、攝像頭、讀卡器等設備接入5G網(wǎng)絡，將生產(chǎn)過程中物料信息、工單信息、作業(yè)狀態(tài)等信息實時傳輸至管理平臺。平臺對接ERP、MES系統(tǒng)整合形成溯源數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)過程溯源。生產(chǎn)過程溯源應用場景的建設可幫助企業(yè)提升質(zhì)量控制能力，實現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量問題的溯源。5G網(wǎng)絡的建設可使得企業(yè)采集圖像、視頻等更多種類的數(shù)據(jù)，海量溯源數(shù)據(jù)可為產(chǎn)品工藝流程優(yōu)化、質(zhì)量能力提升提供有力數(shù)據(jù)支撐，促進生產(chǎn)效率和品牌形象的提（2）生產(chǎn)能效監(jiān)控針對建材行業(yè)減少能源消耗、減少溫室氣體、污染物排放等需求，建設5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)能效管控應用。利用內(nèi)置5G模塊的儀器儀表對生產(chǎn)設備的用能數(shù)據(jù)、企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)粉塵、二氧系統(tǒng)根據(jù)采集上來的數(shù)據(jù)，自動生產(chǎn)能源使用、碳排放報表，供企業(yè)生產(chǎn)管理人員分析決策。結合大數(shù)據(jù)分析、人工智能診斷等，對企業(yè)用能需求及污染物排放進行預測，制定節(jié)能減排計劃，進一步挖掘生產(chǎn)過程中節(jié)能減排潛力?；?G網(wǎng)絡建設的企業(yè)生產(chǎn)能耗、排放采集監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)秒級采集，結合能源管理系統(tǒng)、碳排放監(jiān)測系統(tǒng)等，輔助企業(yè)對各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能源使用情況、污染物排放情況進行實時監(jiān)測。通過對能效數(shù)據(jù)的分析，配合產(chǎn)線排程調(diào)整和參數(shù)設置，可幫助企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排、削峰填谷。（3）虛擬現(xiàn)場服務為了保證建材生產(chǎn)的安全性，大多數(shù)建材生產(chǎn)工廠、園區(qū)對人員的管控非常嚴格，外來人員在沒有報備的情況下不得進入生產(chǎn)區(qū)域。面對企業(yè)參觀、從業(yè)人員培訓等需求，可利用VR/AR等技術結合5G網(wǎng)絡，打造虛擬現(xiàn)場服務，為相關人員構建貼近真實場景的全虛擬場景，這樣在不影響正常生產(chǎn)的同時也可以達到參觀、培訓的目的。1)VR/AR遠程參觀水泥廠區(qū)的參觀包括礦山、產(chǎn)線、控制臺等區(qū)域，完整的參觀費時費力，工作量大，很多場景環(huán)境惡劣而且具有一定的危險，還會影響廠區(qū)生產(chǎn)。利用VR/AR技術可實現(xiàn)廠區(qū)遠程參觀，接待人員佩戴眼鏡，廠區(qū)的實時情況通過5G網(wǎng)絡實時傳送到控制室，參觀人員通過手機、視頻等手段收看直播，并進行交流，既節(jié)省了成本，也能夠提高參觀效率。2)VR/AR遠程培訓為了保證建材生產(chǎn)過程的規(guī)范性和安全性，工人在上崗前都需要通過理論和實操培訓，為了讓工人可以更直觀的了解生產(chǎn)作業(yè)流程和規(guī)范，可利用VR/AR技術還原礦山、水泥廠區(qū)等實際生產(chǎn)場景，工人可通過佩戴VR眼鏡進行實操訓練。利用VR/AR技術輔助培訓既可提升培訓效果，也可避免安全風險。（4）大規(guī)模個性化定制針對建材行業(yè)日益增長的產(chǎn)品個性化定制需求，基于5G+工業(yè)—互聯(lián)網(wǎng)建設大規(guī)模個性化定制應用。通過內(nèi)置5G模組或部署5G網(wǎng)絡將數(shù)控機床和其他自動化工藝設備接入5G網(wǎng)絡，實現(xiàn)生產(chǎn)設備連接無線化，減少生產(chǎn)線調(diào)整時間和成本。建設大規(guī)模個性化定制平臺，對個性化訂單進行拆解，將不同訂單內(nèi)存在相同的模塊需求進行分揀、組合，與企業(yè)ERP、MES、WMS系統(tǒng)關聯(lián)，制定最優(yōu)生產(chǎn)方案，實現(xiàn)流水線上個性化產(chǎn)品模塊的有序生產(chǎn)。5G網(wǎng)絡的建設為企業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)線調(diào)整提供了更多的靈活性，為行業(yè)探索大規(guī)模個性化定制提供了網(wǎng)絡基礎。大規(guī)模個性化定制可幫助企業(yè)更快地響應市場需求，探索“以銷定產(chǎn)”的新模式，提高設備利用率和員工勞動生產(chǎn)率，降低庫存成本。（5）數(shù)字孿生5G網(wǎng)絡可廣泛連接產(chǎn)線、工廠內(nèi)的傳感設備，并將采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸匯總。應用建模仿真、多模型融合等技術，構建產(chǎn)線、車間、工廠等不同層級的數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過物理世界和虛擬空間的實時映射，實現(xiàn)基于模型的數(shù)字化運行和維護。數(shù)字孿生工廠的建設可讓工人在安全辦公區(qū)可以隨時直觀的瀏覽到微縮版車間內(nèi)的每個空間細節(jié)、設備運行細節(jié)；再結合鎖定標注位置的調(diào)用攝像頭、傳感器等反饋車間實時監(jiān)控影像數(shù)據(jù)，設備運營數(shù)據(jù)、形成有空間定位邏輯和故障排除實時鎖定邏輯的數(shù)字孿生無人車間格局。利用地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術、建模技術等手段，對礦山進行精確建模、實時感知、仿真模擬，以提高日常生產(chǎn)作業(yè)過程中的響應速度。礦山三維可視化應用可實現(xiàn)對礦山生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)狀況、安全監(jiān)測、人員和設備狀態(tài)的實時高仿真顯示，解決礦山建設過程中基礎信息不足、信息更新不及時等問題，實現(xiàn)多維數(shù)據(jù)可視化場景，實時把控整個礦山運營情況，有效提升管理效（6）安全生產(chǎn)管理安全生產(chǎn)是建材企業(yè)需要重視的問題，5G網(wǎng)絡可以連接各類穿戴式傳感設備、高清攝像頭等，將生產(chǎn)現(xiàn)場情況實時傳輸匯總至監(jiān)測管理中臺，實現(xiàn)安全生產(chǎn)監(jiān)測、安全事故預警等，提高作業(yè)安全性，減少安全生產(chǎn)事故為企業(yè)帶來的損失。1)工人作業(yè)安全監(jiān)控工人作業(yè)過程的安全監(jiān)控是安全生產(chǎn)的重要組成部分。通過佩戴可穿戴智能設備對周圍環(huán)境的實時監(jiān)測，預測突發(fā)事件的發(fā)生率，并提高救援效率。打造人員安全管理系統(tǒng)，通過5G精準定位技術，結合智能佩戴終端，實現(xiàn)對人員的精準定位、軌跡追蹤、電子圍欄、人員健康監(jiān)測及一卡通等功能。監(jiān)控視頻信號通過5G傳送到MEC邊緣計算平臺，利用MEC上集成的AI算法實時分析識別出異常并告警，結合高精度定位，實現(xiàn)電子圍欄功能，實時生產(chǎn)人員是否按照規(guī)章進行操作。此外，工人通過佩戴5G智能安全高穩(wěn)定性可保證后臺管理人員與一線員工通話質(zhì)量，并通過攝像頭了解周圍環(huán)境，提升救援效率?？纱┐髦悄茉O備與5G網(wǎng)絡的結合使得多線路實時回傳現(xiàn)場視頻畫面變得可行，對于遠程安全救援、事故現(xiàn)場視頻實時監(jiān)控可以增加突發(fā)情況下員工的獲救概率，降低安全事故造成的損失，提高員工在作業(yè)過程中的安全性。2)重點工序安全生產(chǎn)監(jiān)控針對混凝土澆筑、脫模起吊等重點工序，可通過部署高清攝像裝置，實時采集生產(chǎn)現(xiàn)場圖像、視頻。高清攝像裝置將模具車、擺渡車、以及窯車等設備的運行狀態(tài)視頻通過5G網(wǎng)絡實時回傳到邊緣計算平臺的安全監(jiān)控應用，精準識別模具車、擺渡車、窯車發(fā)生撞車、脫軌等現(xiàn)象，并及時通知安全管控人員，安全管控人員可及時操作DCS等系統(tǒng)，控制產(chǎn)線暫停生產(chǎn)，避免發(fā)生嚴重生產(chǎn)事故。路-≥1、相機分辨率為-≥路≥1、時延為單向空（7）環(huán)保管控在工廠、園區(qū)部署環(huán)保監(jiān)測裝置，通過排放采集與監(jiān)控，排放分析與優(yōu)化，降低污染物排放，減少建材生產(chǎn)過程中單位產(chǎn)值碳排放量、污染物排放量等。例如，水泥運輸時，由于司機操作不當可能會導致大量水泥灰泄漏到空氣中，不但影響環(huán)境質(zhì)量，同時也會對工作人員的健康造成損害。為了通過5G+AI+云平臺的智能分析功能，可以對冒灰污染進行檢測，有效的縮減識別時間，提高處置效應，避免環(huán)境污染事件。此外，搭建環(huán)保管理平臺，應用機器視覺、智能傳感和大數(shù)據(jù)等技術，開展生產(chǎn)過程污染物排放數(shù)據(jù)的實時采集、監(jiān)控與分析優(yōu)化，實現(xiàn)污染