中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书34页.pdf

中国联通2023年2月中 国 联 通 5 G 专 网 赋 能 工 业 数 字 化白 皮 书第1章 工业数字化发展趋势和5G关键价值31.1工业数字化主要发展趋势31.25G在工业数字化中的关键价值5第2章 5G赋能工业数字化的技术和方案 62.15G赋能工业数字化整体架构62.25G工业生产网关键技术8第3章 中国联通5G赋能工业数字化实践案例113.1施耐德项目多园区专网赋能“5GLAN+集中化PLC”柔性产线123.2重庆长安项目5G网算业整体方案使能C2M柔性汽车制造143.3美的集团项目基于5G专网的家电制造产业链高效协同153.4胜利油田项目5G远程数采和控制助力油田智能化生产173.5广东仲恺产业集群项目基于共享5GMEC赋能中小企业产业集群193.6长城精工项目5.5GuRLLC承载高要求工业自动控制213.7实践案例总结22第4章 中国联通5G专网赋能工业数字化整体体系234.1工业5G专网场景化解决方案234.2行业客户自服务平台254.3工业5GMEC应用生态264.4工业5G服务支撑体系28第5章 5G赋能工业数字化产业展望30目 录总策划：梁鹏范济安澹台新谱刘北阳主编：陈丹荆雷王常玲赫罡范斌齐方红蔡超辛荣寰杨锦洲史全水顾俊编委员会成员：肖羽傅成龙邱学赵宇王海曹捷蔡庆宇吕涛程景浩李兴林陈坚光王振刘润程李彬关少峰王海征吕轩唐尚禹张艳曹广山刘凯王建伟付秀宁张倩王世如尹瀚华徐存良苑东平闫丽娜乔雷余晖张亮王保兵何平支持单位:中国信息通信研究院施耐德电气(中国)有限公司重庆长安汽车股份有限公司美的集团股份有限公司中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司保定长城精工铸造有限公司华为技术有限公司中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书编写委员会行业5G专网经过近几年的发展，已经成为行业应用创新的重要技术底座。工业制造是5G赋能行业的重要领域，随着5G与行业的结合更加深入，5G行业专网也成为了使能工业数字化转型的关键基础设施。中国联通在工业5G领域进行了积极的技术探索和深入的项目实践。中国联通基于5G行业专网PLUS产品体系、5G LAN、uRLLC等关键技术，打造了施耐德、长安等多个业界领先的5G工业数字化项目，实现了工业生产网5G化、5G进生产内网、5G承载工业控制，真正实现了5G承载核心生产环节。5G生产网的商用项目实践明确了工业生产网5G化所带来的柔性产线无线化、高灵活性、一网多用、算网一体等价值，帮助企业实现降本增效，推动了企业的数字化转型进程。此次发布的5G专网赋能工业数字化白皮书基于中国联通的技术探索和项目实践，结合技术与实践，给出了“5G承载工业核心生产环节、赋能工业数字化转型”的整体发展方向和蓝图。白皮书对5G成为工业数字化基础设施所涉及的多种关键技术和不同类型的专网形态给出了详细介绍，并以案例分析的方式，分享了中国联通在不同典型行业项目实践中所总结出的洞察和经验。前 言3中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书1.1 工业数字化主要发展趋势在数字经济和产业数字化的大潮推动下，各行各业当前都走在数字化转型的道路上，积极探索新的技术体系、业务模式，以及新的生产关系。在工业制造领域，工业数字化已经成为热点产业方向，其主要涉及如下几个方面：第一章工业数字化发展趋势和5G关键价值4中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书 新型工业体系随着工业数字化深入发展，工业体系架构也不断演进。主要表现为工业3.0时代基于ISA-95的多层金字塔体系架构正向工业4.0时代的两层体系架构发展。MES、SCADA与ERP在本地边缘计算节点上共部署，PLC基于功能和实时性逐渐分化为分布式控制单元DCN和集中化虚拟化PLC，集中虚拟化PLC也部署在本地边缘云，分布式控制单元逐渐与现场设备融合形成智能化设备。新型工业体系可以更好的支持OT/IT的融合，支持快速灵活的制造过程，从而实现工业体系的数字化转型。同时，新型两层架构要求设备端侧与边缘云之间的网络提供高可靠、低时延等能力，从而保证生产数据采集和控制的要求。融合网络体系网联化是实现数字化的前提和基础。网联化过程中，不同业务对通信的诉求不同，导致制造企业会部署多套不同网络系统，包括工业以太网、工业WIFI、UWB、蓝牙、RFID等。多套网络的布线及运维系统引入了复杂性，另外，非授权频谱无线技术也难以保障生产所需要的稳定性和安全性，因此工业企业对一张兼容各种业务和需求的融合网络的诉求日益强烈。同时，市场的需求不断多样化和定制化，向企业提出了更强的柔性制造要求。柔性产线是柔性制造的一个重要方面，意味着较频繁的产线重组和换型。“搭积木”式的快装方式是柔性产线设计的关键，在“搭积木”过程中对电、气、通信的快速可靠的连接亦是关键。为了满足上述诉求，实现通信的无线化，被认为是实现柔性产线的重要前提。以上需求驱动着企业网络系统，从多张网向融合一张网转化，从有线向无线转化，从非授权频谱技术向授权频谱技术转化，从而形成新型的融合网络体系。5中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书 协同产业链体系工业企业的产业链体系是一个协调统一的整体，它由不同地域的供应商、不同地域的客户、多种类的物料、多样性的物流链等多部分组成。一方面，客户需求变化性和响应及时性的不断提高，企业对供应链数字化提出了新的要求，例如对供应商生产设备的数据采集和实时监控、统一MES和实时订单协同等。另一方面，企业也通过预测性维护、远程服务指导等方式，向客户提供更加实时、有效的服务支撑。实现协同的产业链体系，需要基于广域的网络将产业链各环节结合成一个有机整体，5G是一个合适的选择。1.2 5G在工业数字化中的关键价值5G作为先进的无线移动通信技术，结合其大带宽、低时延、广连接的特性，以及分布式多样化的基于UPF/MEC的行业网络架构，成为了行业数字化转型的关键技术底座。5G对工业数字化转型的支撑，主要体现在如下方面：5G专网支撑新型工业体系5G网络+MEC边缘计算的“网络+计算”的架构，天然与工业4.0二层架构匹配。5G生产网实现从产线工业设备通过5G连接，一跳到平台，通过UPF/MEC作为数据汇聚和分流节点，与工厂网络和系统对接。基于5G的生产网络可以简化工厂网络系统，建立符合工业4.0新型融合工业体系的工业ICT架构。5G专网实现融合网络体系5G作为安全可靠的基于授权频谱的移动无线通信技术，可以作为工厂ICT基础设施，承担工业生产网的职责。使用5G网络替代传统的有线工业生产网络，承载核心生产环节及基础生产系统，包括MES、SCADA、PLC工业控制，以及机器视觉质检、智能视频监控、AGV等。通过一张5G网，替代多张传统工厂网络系统，支撑无线工厂和柔性产线的实现。并且，基于5G LAN技术，5G网络可以与传统工厂网络如工业以太生产网无缝融合，统一架构统一拓扑，实现基于5G的OT/IT融合。5G专网打造协同产业链体系工业企业在使用5G作为局域的工业生产专网的同时，也可以利用5G的广域网络特性，实现产业链上下游的联网整合，从而实现基于5G的融合产业链体系。企业可以基于广域的5G专网，实现对供应链企业生产设备数据的采集和监控，以及实现对客户侧的远程虚拟现场服务和支持。基于5G的“移动性、大带宽、低时延、高可靠”等特性，工厂还可以构建更多的工业数字化创新应用，包括5G机器视觉、5G智能视频、5G数字孪生、5G预测性维护等，服务自身生产的同时，实现对产业链的管理以及对外部的赋能。6中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书2.1 5G 赋能工业数字化整体架构与4G相比，除了时延、带宽等更加强大的性能，5G的重要价值是其灵活的架构形态。基于UPF/MEC节点多样化的架构和部署方式，可以根据不同类型工业客户的需求，构建出不同类型的5G专网。通常来讲，大型企业需要使用专用的5G网络，包括专用的UPF/MEC节点，以承载关键的本地化生产类应用。对于中小企业、产业集群、产业园来讲，则倾向基于共享式的5G系统获取服务，以达到低门槛低成本使用5G的目的。适应不同诉求，5G赋能工业数字化整体架构有如下选项。第二章5G赋能工业数字化的技术和方案7中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书 基于独享5G专网和MEC，实现5G与工业生产网融合对于要求较高的大型企业，或者5G使用程度较深的企业，可以使用独享的5G专网和MEC，通过本地专用的部署形态，建设5G生产网。根据项目实践的情况，5G专网从能力到可靠性方面已经达到通常的车间生产网要求，可支持企业构建基于5G的无线化柔性工厂。企业可使用专用5G基站实现车间内部的5G生产网覆盖，同时使用入驻到工厂机房的UPF/MEC节点，实现所有网络数据的本地处理，并具备本地化的网络控制功能。5G化的生产网可以支持常用的MES、SCADA、WMS等生产业务，以及部分工业控制类业务如集中化PLC等。5G生产网基于5G LAN实现5G与企业网络的无缝对接，以及原生支持各种工业协议承载。其总体架构如下图所示：基于共享5G专网和MEC，实现产业集群普遍赋能中小企业规模小、业务灵活，不便于使用完全专用的5G网络。在这种情况下，可以基于共享的5G MEC+工业互联网平台和应用，以产业集群和产业园为单位，打造本地5G“连接+计算+业务”一体化使能节点，赋能产业集群或产业园区中的广大中小企业。8中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书除此之外，也可以基于广域的5G专网，实现多园区的5G专网架构。以及实现通过5G对接产业链上下游企业，实现供应链数据统一采集，实现产业链数字化。2.2 5G工业生产网关键技术工业数字化不断发展，工业生产网承载着“人、机、料、法、环”多方面连接诉求。5G专网作为融合的工业生产网络，也需要结合多种关键技术，实现对工业级连接需求的支持。这些关键技术包括如下几个方面。2.2.1 工业级组网5G用于工厂生产网，需要在组网能力上匹配生产网的拓扑架构，支持内网融合及高可靠冗余等架构要求。包括：5G LAN工厂车间内部的生产网通常基于二层组网架构。5G与工业生产网的融合，要求5G具备二层通信能力，才能够实现与传统生产网的平滑融合和替代。常用的工业自动化控制所使用的工业以太网协议，也需要二层网络支持。5G LAN可以支持L2层LAN服务，实现5G在工业生产网中的即插即用，原生支持多种工业以太网协议。5G LAN也支持集群（子网）管理能力，支持不同生产业务的隔离，并且支持子网内的广播、组播功能。UPF/MEC本地部署5G作为工厂生产网，承载工厂生产制造活动和核心生产环节，需要保障外部网络事件不能够影响内部生产网的运行，同时，5G生产网应作为企业生产内网的一部分，统9中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书一架构统一管理。基于上述考虑，需要使用专享的5G UPF/MEC节点在企业侧部署，结合本地化的5G控制面功能，实现5G生产网基于大网获得管理运维支撑的同时，其业务运行不受大网影响，并且实现5G进内网的统一架构。双机热备高可靠可靠性是生产网络的首要考量。为了稳定支持企业的生产活动，需要提供高可靠的5G网络系统。作为本地5G专网的核心节点，UPF/MEC需要在本地专享部署的前提下，进一步实现基于双机热备的高可靠能力，做到即便一台UPF/MEC发生故障，也可以实现业务的快速倒换，对生产活动的影响最低化。网内算力 MEC5G MEC边缘计算是5G网内的边缘算力资源，MEC边缘计算的部署与UPF结合，可以简化设备和网络的部署，也能减少分流点到应用的路径迂回，实现网络和算力本地闭环的最优架构。在工业场景中，可利用5G MEC的“网内算力”和“电信级高稳”能力，将MES、SCADA、AGV调度、数据采集与分析等系统部署在MEC，实现从设备与I/O到服务之间的数据传输和应用处理全程在5G系统内完成。随着连接无线化，设备智能化，架构扁平化的演进，越来越多的应用可以从工业现场迁移到边缘，由边缘计算平台提供实时/非实时的混合计算能力，形成算网一体的工厂ICT底座。2.2.2 工业级能力 5G空口低时延高可靠工业系统尤其是工业自动化控制系统对网络时延有比较高的要求。从3GPP R15开始，5G技术不断发展，以提升5G确定性低时延能力。5G可以针对低时延需求业务配置独立的5QI提供差异化服务，优化低时延和空口可靠性。基于5QI的上行预调度功能，可以减少由于SR（Scheduling Request调度请求）流程引入的等待时延。PDCP层承担着乱序包重排序的功能，避免触发上层的乱序重排。基于上述能力结合UPF下沉部署，可以实现单向空口时延10ms，已可满足大量生产网业务时延需求。另外还可基于5QI配置业务差异化IBLER，实现丢包率小于万分之一，提升数据传递的可靠性。随着5G向5.5G演进，为进一步提升5G uRLLC高可靠低时延能力，引入了双频互补TDD技术。通过引入两段频率，分别配置为互补的TDD配比，uRLLC业务以类似FDD的方式联合使用频率一和频率二，从而获得包括1）构建类FDD帧结构，空口零等待；2）兼顾低时延及eMBB共存；3）与公网TDD配比干扰共存等价值，进一步提升5G承载工业控制的能力。5G核心网方面，3GPP 从R17开始规划5G系统与应用之间建立周期性业务感知，并定义5G核心网的协同调度能力，可以达到提升调度效率、降低调度等待时延的目的。同时，3GPP R18正在研究XSO跨层调度协同技术，增强网络对于应用的反向调度与同步能力。该技术不仅可以提升多业务流并存下时延的稳定性，还可以通过反向调度实现错峰，解决并发瓶颈问题。如果工业网络采用TSN技术10中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书组网，则可以采用3GPP R16开始定义的TSN网络与5G协同组网方案。在该方案中，利用TSN自身的确定性调度能力，无缝与5G集成对接。实现TSN设备间通信在5G上的传送。5G 分布式Massive MIMO分布式Massive MIMO技术，将多个普通小区合并为一个分布式Massive MIMO小区，实现更大区域内的无切换，给AGV和扫描枪等移动设备提供最佳体验。基于分布式Massive MIMO技术，在交叠区域可获得联合Beamforming增益，用户体验提升50%300%；在非交叠区域可实现空分复用MU-MIMO增益，实现34倍小区容量，大幅提升小区容量，使能高速率大容量业务如CCTV、机器视觉、数据采集等应用。2.2.3 工业级一网多用 5G室内定位5G室内定位主要采用3GPP标准的定位协议流程及UTDOA（Uplink Time Difference of Arrival，上行达到时间差）定位算法，通过对5G终端的无线信号实时测量，调用UTDOA定位解算核心算法，确定5G终端地理位置信息的技术。基于100MHz带宽，可实现室内13米90%的定位精度。3GPP R18正定义基于200MHz/300MHz带宽的5G定位功能，从而使5G定位可达到0.30.5m的定位精度。5G室内定位相比于传统的WiFi定位、蓝牙定位、GPS定位、UWB（Ultra Wide Band，超宽带）定位等技术而言，其具备GPS无法满足的室内场景定位能力，也有WiFi及蓝牙定位没有的抗干扰强、室外广域定位能力，对比UWB具有频段低功率大带来的定位穿透能力强等优势。最关键的是，5G室内定位技术实现通信定位一张网的能力，即仅需建设一张5G网络，同时满足通信和定位能力，提高网络利用率，有效分摊网络建设及维护成本。无源物联（Passive IoT）传统RFID最早用于服装和商超零售，之后逐步扩展到工业控制、能源电力、物流运输等多个领域，典型场景包括制造和物流行业的资产管理。传统RFID面临着通信距离受限、部署成本高、读写器之间干扰严重、不支持粗定位等问题。面向这些挑战，3GPP从R18启动无源物联技术研究和标准工作。无源物联技术充分利用蜂窝基础设施和授权频谱的优势，通过基站实现对无源标签的激励和感知，实现一网多能。借助蜂窝网络上下行干扰抑制、优化编码调制方式、实时资源调度、多天线多节点联合传输、移动性管理等技术，实现室外NLOS场景覆盖大于150m，室内NLOS场景覆盖大于20m的能力，为无源标签提供“全程全网”的连接服务。11中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书第三章中国联通5G赋能工业数字化实践案例5G作为新基建的一部分，其重要作用就是支撑好产业的数字化转型。中国联通以“5G赋能行业”为己任，不断在各行业领域深入探索，积极耕耘，不仅创新出大量瞄准行业需求的5G技术和能力，也积累了大量实际行业5G项目部署和服务经验。在工业级5G专网方面，中国联通已经具备了支撑项目规模复制的能力。下文将对部分典型5G赋能工业数字化的项目案例进行分析，作为行业使用5G的参考。12中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书3.1 施耐德项目 多园区专网赋能“5G LAN+集中化PLC”柔性产线施耐德电气是总部在法国的全球电气自动化领域的行业领导者，世界500强企业。其工业自动化业务在离散制造领域全球排名第二，流程制造领域全球排名第四。中国联通携手施耐德和华为在全国9个省市、26家工厂进行多园区5G专网覆盖建设，率先在商用项目中实现5G LAN承载工业控制，服务日常生产。并基于5G积极探索CT和IT、OT深度融合，构建新型生产业务模式与应用平台，实现产业数字化转型升级。业务需求：1.柔性产线升级：（1）产线换线复杂，换线效率低，需要实现工岛无线化连接；（2）多工岛分散控制不良率高，工岛间需协同控制适配，需要进行PLC集中化；（3）生产网络承载核心生产环节，属于企业内网，需要5G进内网。2.绿色双碳升级：（1）降耗增效：施耐德集团制定了5年双碳计划，需要通过工厂数字化改造，逐步达成降耗增效的战略目标；（2）企业绿色运营：施耐德总部与各工厂网络互通管理成本高，需要基于数字化改造，达成总部集中式管理的低能耗绿色运营。3.多园区网络统一架构统一部署：此次项目涉及全国9个省市26家工厂，需要实现多家工厂多个园区的网络架构统一，技术能力一致，以简化架构、降低管理成本，以及便于持续演进。主要场景：柔性产线是施耐德项目的核心诉求和核心价值场景。施耐德项目基于5G LAN成功承载PLC工业控制，并承载实际日常生产作业。基于中国联通5G行业专网PLUS创新架构成功实现5G与企业工业生产网深度融合，实现“5G进内网”和“5G深入核心生产环节”。实现PLC集中化，通过5G网络承载集中PLC对现场设备的控制。此项目实现了5G和PLC南向工业控制的无缝融合，证明了 5G LAN 架构融合、即插即用的特性。工厂使用的应用场景包括：1.5G+PLC工业控制：利用5G+PLC实现柔性产线，降低跨品种产线换型时间，缩短组装产线的人工工时，从而企业节省投资。2.5G+工业数据采集：利用5G采集工厂内产线上各种设备的配置参数及运行状态，并上报至数据处理平台进行实时监控分析，保证产线的稳定运转。3.5G+AMR：利用5G网络将机器人无缝对接，打通搬运、对接、拣选、存储四大场景，可覆盖物料出入库、拣选、组装、原料搬运、产线搬运、回收全环节，满足施耐德对流程优化、安全生产和效率提升需求。4.5G+AI质检：利用5G、云计算、机器视觉质检、AI等技术，实现对产品外观及外形全自动图像采集、处理、传送、智能识别与筛选，进而实现高效质检和有效品质管控。施耐德工厂将部署至少2000个5G LAN 工业终端来实现上述应用。13中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书 使用的技术：1.定制化5GC多园区专网：中国联通为施耐德建设了多园区协同的5G专网，具备高SLA能力：空口时延小于15ms、网络可用率99.95%、无线覆盖率达到95%。网络架构从上至下分为运营商网络、施耐德北京数据中心和各地工厂。中国联通建设政企客户专用UDM负责统一开卡，保证网络安全可靠；施耐德北京数据中心建设签约数据管理平台、综合运维网管、5G专网管家平台等，实现总部集约化管理；三个平台使用既有的MPLS VPN专线实现跨厂区互联；各地工厂部署专用UPF和控制面功能，在运营商统一管理的前提下实现“5G进内网”。2.行业首商用基于5GLAN的5G+PLC工业4.0柔性产线：采用5G专网30ms99.95%高可靠能力和PLC南向集中化设计实现传统有线产线向无线柔性产线升级。全球首个采用5G LAN商用部署专网项目，与传统工厂生产网无缝融合，并原生支持工业以太网协议，实现承载工业控制。新智能柔性产线可以极大提升柔性产线的换线效率，减少PLC使用数量，同时简化工厂整体组网。项目收益：5G+PLC带来的柔性产线有效解决了施耐德产能不平衡和投资回报率低带来的矛盾：跨品种产线换型可控制在10分钟内，组装产线的人工工时缩短23%，单条柔性产线可替代3条传统U型线，最终节省47%的投资。5G+PLC南北向打通的成功实践，也为之后5G+云化PLC的落地起到积极的助推作用。14中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书3.2 重庆长安项目 5G网算业整体方案使能C2M柔性汽车制造中国长安汽车集团有限公司，是中国汽车四大集团阵营企业，全球有14个生产基地，33个整车、发动机及变速器工厂。2021年，长安系中国品牌汽车销量累计突破2000万辆。为了更高效、更高质量的满足客户交付需求，长安汽车着手建立渝北新工厂，目标打造一个全新、智能、高端新能源汽车制造工厂。业务需求：当前，汽车制造存在以下难点：1.工艺和供应链高度复杂；2.生产制造不确定因素多；3.质量要求高；4.产品生命周期长。基于以上痛点，长安汽车希望基于5G，通过“端到端”的全价值链运营，引领行业从制造迈向智造，拉通质量、设备、交付等关键环节，打造C2M的产业模式，同时推进智能制造利用数智化技术，实现人与机器脑力协同，打造制造核心竞争力。主要场景：1.5G融入制造核心环节：项目不仅实现了5G+数据采集、5G+能耗监测、5G+远程运维、5G+AGV、5G+工业控制平台等十多项工厂典型应用场景，还通过5G代替工业以太网深入工业控制，并基于5G边缘计算进行vPLC的部署。项目实现了基于5G构建工厂生产网络，替代PLC北向的工业以太网，以及承载PLC南向工业控制，赋能长安汽车产线柔性生产，首次全面验证了5G融入工业制造核心环节的可行性。2.业务重构：以CPS精益制造体系为基础，运用价值流4.0理念，从制造愿景、KPI、业务流程、业务指标、物理模型层层拆解细化，构建新工厂业务模式；通过数字化技术赋能，将工厂的业务流程优化并持续不断深度挖掘数字化业务场景，持续优化流程；不断抽象通用的业务能力，为业务打破，重组提供基础，实现业务快速的构建，能力不断复用。3.系统重构：结合工厂传统单体系统（包含MES、LMS、MQS、设备管理系统、能源管理系统、法规证书系统、停线管理系统等）打造微服务化、组件化、平台化的系统能力，以接口、组件等形式共15中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书享给各业务单元使用。基于业务场景，快速灵活地调用组件服务构建前端数字化应用，打破了传统系统的烟囱式建设模式，同时抽象系统的组件，开发和开放个接口，为系统提供灵活多变的能力。4.能力构建：根据工厂业务，实现IO与IT的融合，通过了设备与系统应用的能力构建了汽车行业的物模型，更便捷的物模型调用；结合工厂的应用应用场景，建立多种业务模型、算法模型、工艺模型；汇聚工厂所有数据，对数据进行数据的管理、数据的服务、数据的处理，持续挖掘数据不断赋能工厂业务。5.虚拟工厂赋能：通过虚拟工厂模拟，实物工厂对照验证的方式，促进业务流程改善进而促进实际运营指标的提高，打造生产制造过程全生命周期的闭环数字孪生平台。涵盖六大功能场景：仿真、可视、分析、预测、优化以及控制。使用的技术：1.5G高可靠工业专网：5G代替工业以太网进入工业控制，承载核心生产。基于端到端极简组网，故障排查时间缩短50%以上，更好地保障了持续生产；2.5G+MEC工业控制平台：利用5G极简网络、MEC现场交互，微服务架构、快速迭代、容器化部署，支撑业务全调度、全监控和问题全追踪；3.统一工厂数字底座：基于物联网平台、业务中台、数据中台、技术中台、工业智能（AI）五大技术组件构建，以数据中台为基础，结合技术中台提供的服务能力建立数据标准，融合业务，实现核心业务能力服务化和数据在线化，赋能业务创新与应用业务的不确定性。项目收益：此项目基于5G网络和边缘计算架构，帮助企业实现了数字化转型过程的统一规划部署，解决重复建设、网络不通、信息孤岛、数据获取不到等问题，满足企业生产无线化、柔性化、协同化等需求。项目基于5G LAN技术，原生支持二层工业以太网协议并承载PLC工业控制，以5G替代有线，实现端到端工厂生产网极简组网、网络即插即用、分钟级业务上线。通过实施5G生产网，实现了单个工厂生产效率提升10%、平均每年增产5万辆以上，以每辆收入10万元计算，项目平均年销售新增产能50亿元以上，单车制造成本减少150元以上，以年产200万辆计算可增加利润3亿元左右。3.3 美的集团项目 基于5G专网的家电制造产业链高效协同美的集团是全球领先的家电制造企业，在全球拥有约200家子公司、35个研发中心和35个主要生产基地。2022年财富世界500强排名第245位。美的集团厨热事业部顺德工厂是全球第一大洗碗机生产基地，拥有近8万平方米的洗碗机生产厂房，年产量达600万台，工厂机器人保有量达到650台，被评为世界经济论坛（WEF）“灯塔工厂”。业务需求：随着美的集团业务的快速发展，利用5G等数字化手段推进智能制造转型和持续改善的产业协同16中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书体系尤为重要。美的集团急需解决三大核心业务痛点：1、物流过程不可视，错误入库率高；2、供应链来料不良率高，退货返单导致库存积压严重；3、产线切换慢，设备故障率高。基于以上痛点，美的集团基于5G高精定位、云边协同、泛在连接等一网融合的特性，实现物流全面透明可视，原料质检前移至供应商端，缩短供应链，设备全连接提升效率。主要场景：1.5G+仓储融合定位：在美的过往的仓储物流系统中，夹抱车实时位置信息不可知，车行道易拥堵，货物入库后信息流截止，无法确认货物存放位置。中国联通和美的集团基于5G+蓝牙AOA融合定位的智能仓储技术是5G融合定位在全球智能工厂中首次应用。应用部署后，工厂仓库的夹抱车位置信息准确传送至仓储系统，与实物信息联动，系统定位精度达亚米级，目前已上线超400台物流夹抱车、牵引车、工装车等物流设备，装柜效率提升55%，有效降低工厂的仓储成本。2.5G+ULCL智能货车自动随行预约：过往美的物流车辆需要手动预登记进入园区，进入后需要人工指引物流货车前往指定停车区域停放，人员定期巡检车辆停放是否规范。通过5G+ULCL智能货车自动随行预约，当物流车辆靠近园区定位感知范围内，进行车辆轨迹跟踪及自动预约，并导航至对应的卸货、装货车位，停车后自动进行信息上报，及时更新车位信息及车辆停靠车辆信息。目前已实17中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书现3000台物流车实现全自动预约，年节省物流成本3600万元。3.5GLAN+钣金AI视觉检测：过往供应来料存在不良率高、退货返单频次高等问题，且人工检测存在标准不统一、长时间工作容易错检、漏检等。AI视觉质检应用的部署，通过5G将照片实时传输到MEC上进行AI自动分析、比对，即时将检测结果下发到产线，辅助人为检测。应用部署后，使得来料不良率降由4.5%将至1%，节约人工成本35%。使用的技术：1.专享高可靠5G边缘网关：采用入驻式5G专网，与运营商大网断联时可启用本地5GC控制面功能，确保业务长期稳定运行；2.5G融合定位技术：使用5G蜂窝定位与蓝牙、UWB等传统定位技术融合，提供亚米级高精定位服务；3.5GLAN技术：在终端5G无线连接的组网模式下实现无线二层互联，满足组播/广播、IP自管理等工厂内部二层即插即用的通信需求；4.5GULCL随行专网技术：针对工厂工作人员，在不换卡不换号的前提下，终端可同时访问互联外网及企业内网的需求，实现一机多用。项目收益：5G应用的部署，使厨热顺德工厂生产成本降低24%、交付时间缩短41%、研发时间缩短30%、缺陷率降低51%。以此为范本，复制推广至美的集团家用空调工厂、电热电器工厂、环境电器工厂、饮水机工厂等，为美的集团降本增效超亿元，同时带动产业链的超300家中小企业数字化转型，推动家电产业链企业高效协作，促进区域经济发展。3.4 胜利油田项目 5G远程数采和控制助力油田智能化生产胜利油田是中国石化旗下一家集勘探、开发、生产与集输一体的大型能源企业。截至 2021 年底，共发现油气田81个，已累计生产原油12.7亿吨。业务需求：胜利油田经过近60年的开采，原油含水量不断上升、生产成本不断增加，需要使用数字化手段提质增效。油井具有分布散、面积广、位置偏远、环境恶劣等特点，传统生产方式多依赖人工巡检和操作，维护工作量大，维护不及时，导致生产和维护成本居高不下。油田的设备类型多、协议不统一，有线网络建设成本高、部署难度大。窄带物联网存在带宽不足、运行不稳定等问题，网络抵御风险能力弱。上述网络问题导致大规模数采、远程控制、自动巡检等数字化手段难以推广应用。针对以上需求，中国联通与胜利油田展开深度合作，打造油田5G生产网，实现了油区生产管理智18中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书能化、精细化、集约化，助力油气生产提质增效。本项目已在胜利油田孤东、河口、孤岛等多个采油厂应用落地，打造了1700多口智慧油井，部署了4900多个5G终端，是目前全球油气行业应用规模最大的项目。主要场景：1.5G+大规模数据采集：使用中国联通自研的工业级5G终端“先锋者2号”DTU对油井载荷、压力、温度以及角位移传感器等生产数据进行采集、汇聚，通过 5G 网络+MEC平台回传至监控指挥中心，实现对采油厂油井的远程集中实时监测、异常告警，大幅提升生产效率。并且可以基于采集的海量生产数据，进行大数据分析，为生产运营决策提供辅助依据。2.5G+抽油机远程控制：基于海量数据采集，通过对每一台采油机的状况进行智能化分析，计算出不同工况下的最佳预停位置，通过 5G 对抽油机进行远程精准控制，避免了抽油机机械死点，实现节能降耗。3.5G+高清视频监控：利用5G网络大带宽、广连接的特点，将采油现场的多路高清视频通过 5G网络回传至监控中心，实现单个基站覆盖150口油井的高密度场景下高清视频（1080P）的稳定回传，从而实现采油厂成百上千口油井生产数据、监控视频等全量信息的集约化管理。19中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书 使用的技术：1.基于5G切片的SLA保障技术：针对不同业务，使用5G切片进行不同业务优先级保障。对于远程控制场景，使用5QI=3等设置保障控制信号传输的低时延和高可靠性；对于视频监控等实时性和安全性要求不高的场景，则使用5QI=8等设置。通过不同5G SLA配置，实现了一张5G网络同时提供多种生产服务。2.5G大带宽广连接：依托5G大带宽、广连接特性，实现单个基站覆盖150口油井的高密度场景下高清视频（1080P）的稳定回传，有效实现了胜利油田基于视频流的安全生产智能分析。项目收益：通过5G智慧油井的应用，减少了人工维护工作量，提升了生产效率，实现了生产管理的精细化、智能化、节能化。5G智慧油井方案助力采油厂设备采集齐全率、设备完好率、数据修正率及视频上线率等指标明显提升，促进生产作业高效稳定。通过5G+远程控制，油井生产控制更加智能化，实现了油井一键、批量开井率由90%提升至100%。3.5 广东仲恺产业集群项目 基于共享5G MEC赋能中小企业产业集群5G和MEC作为工业数字化基础设施，也可以基于共享的模式，实现面向产业集群和产业园的数字化赋能。惠州市是全球重要电子信息产业基地之一。仲恺高新区是惠州重点电子信息产业区域，创造了全市49%规上电子信息产业产值，全区规上电子信息产业规模超1800亿元。中国联通通过面向集群的5G和MEC针对集成中小企业业务差异大、成本敏感等特点，积极探索5G行业专网极简化和5G公网专用“小快轻准”方案，进一步降低中小企业的专网建设成本和使用门槛，向集群内不同规模的企业提供连接和计算服务，实现了产业集群数字化赋能。业务需求：仲恺高新区电子信息行业主要存在以下需求:1.精益制造需求加大：面对电子行业个性化定制、小量多样的生产模式，其产品技术、设计工艺等各个环节越来越复杂，庞大的生产数据对生产管理、网络设施需求越来越高。2.产品质检需求加大：电子行业元器件种类多、生产工序复杂，普通人工质检作业难以满足对原材料及各生产工序之间的生产质量、判断标准等进行全程跟踪、反馈，不能及时掌握产品在线质量状况。3.能耗管理需求加大：在“双碳”目标和能耗双控政策下，越来越多电子制造型企业开始关注自身能耗，用能成本作为生产制造类企业重要成本支出，也是企业重点优化的方向，进一步催生了节能降耗的需求。20中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书 主要场景：1.5G+数据采集：结合5G MEC边缘云技术及5G切片技术，实现产线设备的泛在连接及时延敏感型业务实时处理、保密型业务本地闭环处理，实现设备全生命周期实时管理和生产管理需求。2.5G+AI质检：通过5G搭配深度学习算法及AI视觉技术，对人员工艺行为、产品外观瑕疵实现精准识别检测，依靠5G MEC边缘云实现瑕疵样品本地筛选处理，配合5G大带宽、低时延特性实现高清瑕疵图片毫秒级上传，最终提高产品良率。3.5G+能耗监测：基于5G大带宽、低时延、海量连接技术特性，解决传统LoRa传输占用带宽大、同频干扰严重的问题，通过建立能耗监测及分析管理平台，形成主动、精细、可持续化的能耗管理系统。使用的技术：通过搭建一张行业虚拟专网，统一承接集群5G应用，独立下沉MEC，实现云边协同，5G应用直接部署于MEC平台，实现就近接入，重点面向仲恺电子信息产业集群搭建5G产业集群数字化转型服务平台，为集群内的企业提供基于“共享MEC+共享UPF”的5G网络和业务服务，开创5G+工业互联网创新产业集群新模式。项目收益：本次集群项目创新的商业模式，通过面向集群的共享技术体系，为企业提供低成本的5G专网升级改造，加速5G与应用融合，从局部场景切入，实现降本提质增效，加快企业转型升级。目前已在集群内10余家龙头企业及20余家中小企业落地，从“开源节流”、“挖潜增效”、“质量保证”三个方面实现平均节能率26%、年节省电费超80万、设备稼动率提升5%、产品良率提升2%、减少故障处理时间65%、提升管理效率20%、节省人工运维成本15%。同步打造产业集群数字化转型平台、产业质量检21中国联通5G专网赋能工业数字化白皮书测管理平台，配套5G创新应用中心、建设5G管网运营平台等，强化产业5G融合技术创新能力，构形成良好5G生态，持续引入多源投资，带动产业链上下游高质量协同发展，构建5G核心产业集群，加快培育经济发展新动能，实现“留”和“引”两手并举抓稳链，在强链控链中推动产业链向高端跃升。3.6 长城精工项目 5.5G uRLLC承载高要求工业自动控制长城汽车在全国拥有十大整车生产基地，在海外建设有三大整车生产基地，精工自动化主要负责长城汽车新车型产线技术的研发和产线集成工作，同时也向奔驰、宝马等知名汽车品牌提供完善的数字化、智能化、柔性化工厂系统集成解决方案。业务需求：目前长城汽车的产线信息采集采用标准以太网，如Profinet、EtherCAT等，协议接口众多，使用成本大；网络布线以有线为主，数据采集、工业控制独立布线，投资成本高，施工周期长。新车型的导入涉及网络改造、网络重建，工程复杂，网络灵活性差，改造周期长，不适应产品的快速迭代。生产过程中由于设备长时间运行、磨损导致的网络硬线故障，处理困难、解决时间长。目前全年累计因线缆拖拽/磨损导致的停机时间约60小时/工厂，停机时间及相关电缆/插针/repeater等传统有线设备故障，预估每年影响6亿的订单交付。基于以上痛点，联通联合长城精工、华为、勃敖等合作伙伴基于最新的5.5G超可靠低时延创新技术（uRLLC），探索建设首条5G汽车焊装柔性试制产线，首次将5G技术应用在工业控制核心领域。主要场景：基于5.5G，长城和精工自动化正在建设的“黑灯工厂”，分布在零部件、整