5G智慧工厂解决方案

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工业互联网园区网络 5G 智慧工厂解决方案 目 录 1 工业互联网园区网络概述 .............................. 1 1.1 工业园区发展现状 .......................................... 1 1.2 工业园区网络发展现状 ...................................... 2 1.3 工业互联网园区网络内涵 .................................... 5 2. 工业互联网园区网络解决方案 ........................ 11 2.1 5G 工业园区场景---海尔智慧工厂 ............................ 11 — 1 — 1 工业互联网园区网络概述 1.1 工业园区发展现状 工业园区作为推进我国改革开放和经济发展的重要载体， 一直被视为经济建设的主战场。近年来，随着城市化快速推进 和产业转型升级，工业园区的建设和发展取得了显著成效，为 区域经济发展做出了重大贡献。目前全国各地已有近五百个国 家级的经开区、出口加工区、保税区等，省级各类开发区超一 千个，全国各类工业园区超两万个。 根据工业园区的发展规模，我国工业园区发展可分为三个 阶段：1979 年-1990 年为工业园区的创建试点期；1991 年-2000 年为工业园区的高速增长期；2001 年到现今为工业园区的稳定 和优化期。 根据工业园区的主导产业种类划分，可将工业园区划分为 综合类工业园区、行业类工业园区、静脉产业类工业园区。综 合类工业园区是由不同工业行业的企业组成的工业园区，主要 指在高新技术产业开发区、经济技术开发区等工业园区基础上 改造而成的工业园区。行业类工业园区以某一类工业行业的一 个或几个企业为核心，通过物质和能量的继承，在更多同类企 业或相关行业企业间建立共生关系的工业园区。静脉产业类工 业园区以从事垃圾回收和再资源化利用的企业为主体建设的一 类工业园区。 根据工业园区批准建设部门划分，可分为国家级工业园区 和省（市）级及其他工业园区。其中，国家级工业园区统一由 — 2 — 国务院批准建设。该类工业园区产业结构、土地等资源利用、 经济统计等全部由中央政府统一管理。省（市）级及其他工业 园区，主要由省市人民政府批准建设的工业园区，不同于国家 级工业园区的管理模式，该类工业园区相关管理权限是由地方 政府决策。 从园区内经济构成的主体来看，可以分为两种:一是单个企 业或集团的私有园区。通常私有园区聚集配套企业较少，以生产 和经营活动为主，实行标准化的生产经营区同生活区的分离， 采用封闭、半封闭式管理。当前，私有园区的建设取得了显著 成效，由于中小型企业缺少共有园区管理支持，私有园区开发 商针对中小型企业在公司建立和维护日常运作的需求，向中小 企业提供优质服务、建厂机制、办公场所、协助项目审批等业 务支持。二是由多个企业聚集的公有园区。公有园区聚集各种 生产要素，工业化的集约强度高，突出产业特色，优化功能布 局。 1.2 工业园区网络发展现状 随着互联网+时代的到来，互联网与社会经济深度融合，不 断催生新应用、新服务、新业态、新方向，深刻改变了人们的 生产方式、生活方式以及思维和认知方式，直接推动了经济的 转型升级和高质量发展。在这种大背景和大趋势下，传统产业 园区的发展方向、发展模式、建设方式等均面临着新挑战和新 需求。对此，产业园区需以新一代信息技术利用为契机，紧密 围绕企业快速发展需求，快速提升自身服务水平和质量，实现 — 3 — 转型发展，获取信息化环境下的核心竞争能力。网络作为工业 园区最重要的基础设施之一，通过融合新一代信息与通信技术， 具备迅捷信息采集、高速信息传输、高度集中计算、智能事务 处理和无所不在的服务提供能力，可以实现园区内及时、互动、 整合的信息感知、传递和处理，可以显著提高园区产业集聚能 力、企业经济竞争力、园区可持续发展能力。 工业园区的配套设施建设一直聚焦于交通运输、供水、供 电、排污等市政基础设施，园区信息化建设起步晚、时间短， 信息化配套设施及服务还不够完善。 目前工业园区网络存在的问题可以归纳为以下几点： 1、工业园区网络架构无法满足工业互联网新业务需求。 工业互联网业务的发展对园区网络基础设施提出了更高的 要求和需求。传统层级化的网络架构影响了信息交互的效率。 现阶段园区网络的每个层面承担不同的网络功能，都需要用户 来进行接入和控制。随着园区内企业规模的不断扩大、用户数 目增多，导致网络规模和网络功能上不断激增，网络部署和管 理会变得复杂。 2、工业园区网络宽带性价比低，不足以支撑工业互联网推 广应用。 海量数据对容量和带宽提出更高的要求，工业互联网须建 立在连续采样、大体量的工业大数据基础上，而海量数据的传 输和存储，对网络的带宽、稳定性和覆盖率提出更高的要求。 多数工业园区的网络基础以满足办公、生产相关的软件应用为 主，传输速率、覆盖率、稳定性不足以支撑工业互联网应用； — 4 — 工业专线宽带价格偏高，工业网络在设备、安装、使用、入场 等费用上都有差别，相同带宽的商用产品收费较高，存在较大 的价格调整空间；工业宽带的发展环境还不成熟，对网络的要 求迫切性没有体现，需求没有完全释放，国家对工业领域的宽 带支持政策尚有欠缺。 3、工业互联网网络标准不统一，产品集成难以实现。 工业互联网要实现企业、机器、产品、用户之间全流程、 全方位、实时的互联互通，达到研发、生产、管理、服务的高 度协同，对标准化提出了新要求，需要制定统一的技术标准、 服务标准、管理标准和安全标准。工业园区网络异构性普遍存 在，网络接口不同，统一的工业互联网标准尚未制定，严重制 约着产品、服务的集成。另外，由于缺乏较多典型工业互联网 的应用成功案例的示范引领，使很多企业难以下定决心改变现 在的生产和经营模式。 4、综合网络化系统集成企业缺乏，不能满足工业互联网发 展需求。 工业互联网将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能 控制系统、通信设施连接成一个智能网络，使人与人、人与机 器、机器与机器、服务与服务之间能够互联，最终支撑智能化 生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸等工业互联网新 模式新业务的实施，这对系统集成企业提出了更高的要求。目 前，系统集成企业主要分布于各个细分行业，从事分领域的系 统集成业务，能提供综合网络化系统集成服务的集成商较少， 难以满足工业互联网的发展需求。 — 5 — 5、缺乏工业控制系统的网络安全保障体系。 工业控制系统的安全防护措施普遍不足，利用工业控制系 统的漏洞感染数据采集与监控系统，从而导致工业设备停止运 转、数据丢失等安全事件时有发生，工业控制系统存在的安全 隐患不容小觑。 1.3 工业互联网园区网络内涵 工业互联网园区是一个国家或区域的政府根据自身经济发 展的内在要求，通过行政或市场手段划出一块区域，聚集各种 生产要素，并利用工业互联网各项使能技术，构建工业环境下 人、机、物全面互联的关键基础设施，实现工业研发、设计、 生产、销售、管理、服务等产业全要素的泛在互联，支持工业 数据的开放流动与深度融合，推动工业资源的优化集成与高效 配置、支撑工业应用的创新升级与推广普及，从而使之成为功 能布局优化、结构层次合理、产业特色鲜明的新型工业企业聚 集发展区。 工业互联网园区网络是指在工业互联网园区内部部署的以 实现园区企业设备互联和信息互通的网络基础设施，由园区到 厂区、由管理到生产的综合性基础网络体系。工业互联网园区 网络主要由工业生产网、企业信息网、园区公共服务网以及云 基础设施组成。其中：  工业生产网是指部署在工厂内部的，用以实现生产现场 各类生产设备、传感器、执行器、工控机等互联，以及 工业数据采集、工业操控与维护的网络； — 6 —  企业信息网是指部署在各企业内部的办公区域内，用以 实现部门互通的网络；  园区公共服务网是实现园区内工业企业间互联互通并向 园区内各企业提供基础公共服务的网络；  云基础设施作为工业互联网园区内部信息汇聚的重要基 础设施，实现园区内多家企业私有云和公有云的承载。 — 7 — 2. 工业互联网园区网络解决方案 2.1 5G 工业园区场景---海尔智慧工厂 1）典型应用介绍 海尔的 5G 工业园区情况是：一个园区，多个厂房，辅助生 产和直接生产的数字化、云化，对内部 ICT 设施连接提出了 5G 的需求。 图：海尔 5G 工业园区典型应用全景  应用场景 1：天津 5G 园区智能监控平台 “天津 5G 园区智能监控平台”是中国电信天津分公司与天 津大学共同为企业打造的，针对海量异构的物联网设备，进行 实时跟踪检测、大数据统计分析、告警预警的一体化智能监控 平台，旨在实现全方位、智慧化的监控、监管。 平台支撑高并发的物联网设备，能够满足十万级别的并发 请求；分布式数据库热备，确保系统的高效、稳定；还具备高 可扩展性，支持多设备厂商接入。  应用场景 2：AR 眼镜安保 — 8 — 园区内从原材料入园区到成品洗衣机出园区中各个生产、 运输环节需要多方人员配合。不同生产工作区域人员准入的权 限不同。之前，对重要区域内非法进入人员的辨识完全依靠安 监人员的“人眼”识别和“人脑”判断。现在安全监管人员可 借助佩戴的 AR 眼镜，实时采集现场图像、通过 5G 回传至平台 的图库进行比对，智能分析判断后，发现非准入的人员后眼镜 将发出告警至监管人员，大大提高的准确性和工作效率。  应用场景 3：机器人(地面)巡逻 (地面)机器人实现园区内定期、规划路线和点位的巡逻检 查，并通过覆盖园区的 5G 网络将高清视频回传到“天津 5G 园 区智能监控平台”查看并分析。同时机器人的热成像技术，在 夜间也可清晰看到每个细节，提高了巡逻效率减轻了安保人员 劳动强度。  应用场景 4：无人机(高空)巡逻 对大面积园区进行全域巡逻、快速发现安全生产风险点 （比如火灾、气体泄漏等）之前除依靠人工加强巡逻的方法外， 也没有较好的手段。现在，应用无人巡逻机可从立体、全域的 视角空间进行厂区巡逻，将高清视频信号从无人机回传至监控 平台进行分析处理，可以更有效地发现风险并快速处置，确保 园区安全。  应用场景 5：智能讲解机器人 智能讲解机器人可以根据展馆特点，引来宾前行并进行演 示项目的讲解。还可通过个性化的声音、语调等使讲解妙趣横 生，不再单调乏味，来宾参与感更强。 — 9 — 在讲解过程中机器人可随时将现场来宾提出的问题通过 5G 网络上传中央控制平台，平台根据现场情况，经过 AI 计算后将 最适合的回复内容通过 5G 网络下发至机器人回复来宾问题或引 导来宾继续前行。  应用场景 6：智能井盖 监测器安装于井盖上，用于监控井盖开启状态和水位状态， 当开启状态发生变化时，通过“天津 5G 园区智能监控平台”， 即可自动将警情发送到井盖管理与施工的各方面人员。 − IP68 防水，防腐蚀、防爆、抗震、抗紫外线材质 − 低功耗设计，待机 3 年以上 − 支持 NB-IoT 通讯  应用场景 7：智能垃圾桶 园区内垃圾点位分布广泛，清运工作复杂。垃圾箱满溢后， 管理人员往往后知后觉。通过智能垃圾桶监测终端，可让清洁 人员掌握垃圾动态，及时对垃圾进行处理。 智能垃圾检测设备，通过超声波对垃圾箱满溢程度进行监 控，一旦垃圾超过限制高度，随即触发告警信息，通过 5G 网 络， 将垃圾箱所在位置、编号等信息告知“天津 5G 园区智能监 控平台”，实现对垃圾箱状态实时监控。  应用场景 8：智能路灯照明 传统路灯控制落后、亮灯率低、能耗高、运维效率低、成 本大。园区采用智能路灯照明后，可远程调整、实时监控路灯 开关和亮度。根据历史数据查询统计，通过大数据分析，找到 最适合园区企业的用电方案，降低能耗。 — 10 — 通过“天津 5G 园区智能监控平台”，所有路灯的运行状态 一目了然，方便管理人员及时、快捷地维护路灯，提高工作效 率。  应用场景 9：智能停车管理 通过智能停车管理，实现园区内停车智能化管理。 − 停车位占用管理：园区内停车位占用情况一目了然； − 非停车区域占用管理：非停车区域当出现车辆滞留时， 可以直接通知管理人员赶到现场，及时制止占道现象； − 僵尸车辆监控：对长期占用车位进行监控，有效排查僵 尸车。 地磁感应设备安装于需要监控的点位上，通过园区内的 5G 网络回传至“天津 5G 园区智能监控平台”，所有点位的运行状 态一目了然，方便人员管理，提高工作效率。  应用场景 10：智能烟感 园区就是一个微缩的服务员工生活的小社会，借助 5G 的万 物互联，天津海尔洗衣机工厂已经实现了园区消防烟感智能化 管理，实现了对重点区域消防的预警检测。当烟感探测器监测 到有烟气危险时，立即通过 5G 网络将警告信息上传至“天津 5G 园区智能监控平台”，通知预设管理人员处理。  应用场景 11：生产线视觉检测 原来对冲压钢板的品质检查，依靠质检人员人工完成。一 个质检人员最多时需要对每块钢板在加工环节中检查十多个项 目，人工识别及疲劳漏检的几率很大。 通过在冲压各环节上安装工业摄像机、利用 5G 网络实现与 — 11 — 后端品控平台的通信、使用平台预置的品控算法判断检测、及 时发现不合格产品（表面划痕、凹坑、冲孔不良等）并发出告 警。 视觉检测在生产品控中的应用，大大提高了生产效率、提 升了产品质量、降低了劳动强度。