基于 5G 技术的智能制造产线管理

背景

（一）实施新技术应用，提升企业智能制造能力的需要：5G 作为 “新基建” 之首，是新一代人工智能制造系统的关键使能技术。其大带宽、低时延等特性，让无线技术能应用于工业新领域，为柔性产线等奠定基础，与 AI 结合还能改变生产方式、提升生产力。5G 网络结合 MEC 边缘云可提供差异化服务，通过 5G+MEC 实现工厂内部无线组网，赋能物联网场景，基于 5G 管理智能制造产线是企业提升能力的重要举措。

（二）提高智造产品品质，增强企业市场竞争能力的需要：随着检测对象复杂化，视觉检测依赖深度学习，但现有模式受样本采集、模型更新、设备成本等限制。日立电梯认识到， 5G+MEC 机器视觉可实时获取多点样本，在云端实现推理训练，支持模型快速迭代，提升检测成功率；还能在云端统一处理复杂样本标注等，通过 AI 降低系统复杂性，使工业视觉检测应用更广泛，应用 5G 技术管理产线势在必行。

（三）降低产线运营成本，实现企业降本增效管理目标的需要：企业需持续降低产线运营成本、提升绩效。基于 5G+MEC 的机器视觉应用，将需强大算力的计算放在云端，支持多种场景，端侧仅部署标准图像采集系统，降低部署成本，远端维护也能减少操作维护成本。因此，将 5G 技术用于智能制造产线管理，是企业提升业绩、实现降本增效的必由之路。

二、通用设备制造企业基于 5G 技术的智能制造产线管理的主要做法

（一）搭建 5G 专网：在日立电梯机房建下沉式 MEC，含 UPF 和MEP，UPF 经负荷分担接入天津联通智能城域网，MEC 与应用服务器间串接防火墙，配 IPMI 交换机监测。MEC 是网络与业务融合桥梁，借“ 5G+ 边缘网络” 优势，作为 CT+IT+OT 融合锚点，融合多种能力，联合伙伴构建开放生态，赋能垂直行业，提供低时延边缘应用，构建一体化 5G MEC 服务能力。

（二）5G 技术应用于智能制造产线：层门自动化生产线按排产流程运作，通过接口平台实现设备与服务器通讯；层门一体化生产线经数据交换平台，上料区 AI 识别推送信息，末端完成快速校验；AGV 按排产指令转运物料，数据源自 WMS 服务器，保障运行计划与系统状态一致。

（三）搭建 5G 数据平台，实施产线运行数据管理

数据采集平台：依托 “ 5G+ 边缘计算”，覆盖全生命周期管理，具备数字化模型开发核心的全流程环节，支持多设备连接及 MEP 接口访问，可按需调度资源、封装终端并数字建模可视化，实现虚拟化设备接入和场景数字孪生，满足工业互联网需求且网络架构可调。机房设BBU 上联联通城域网，车间建室分设备，采用特定组网模式，确保数据不出园区。

AI 运算平台：MEC 边缘云平台在 IaaS 基础上扩展能力，支持多设备连接及 MEP 接口访问，能按需调度资源、封装终端并数字建模可视化，实现虚拟化设备接入和场景数字孪生，满足工业互联网需求且网络架构可调。

场景展示平台：融入智能制造场景，支持多种网络管理需求，可接入并实时控制 20 种以上设备及工业控制器，支持 30 种以上典型工业应用场景，覆盖多种生产类型。与企业微信互联互通实现通知推送，业务数据同步至中控大屏实时展示。

（四）建立智能防护机制，实施安全生产预警管控

对员工的安全保障工作尤为重视。企 业厂区中部署了多套视频采集设备， 通过实时的 AI 分析，检测未按 要求佩戴安全帽的人员，变事后分析为事前预防，将员工劳动保护落 实到实处。安全帽识别系统可对未佩戴安全帽的报警截图和视频存储 到服务器数据库中，包括时间、地点、报警截图、报警视频等形成报 表信息，对人员安全进行实时管控。

报警记录快速查询能够根据时间段、监控区域对未佩戴安全帽的行为进行告警查询，对查询到的多条记录以报表的形式展示，每条记录均有详细的报警截图和视频。

（五）建立智慧能源管理机制，实施生产能耗管理

应用 5G 技术强化楼宇综合管理，依托 BIVALE 平台实现多子系统统一管理，达成统一数据库、界面、授权、权限卡、安防管理及能源管控流程。各子系统数据满足运营需求，助力流程优化与能耗管控。

系统含五大板块：视频监控子系统用高清技术实现全流程高清处理；出入口管理子系统信息化管理人员车辆，提升效率；能源监测子系统自动测、汇、析能耗，优化节能；空调监控子系统合理配置参数，保障舒适与节能；BIVALE 平台实现子系统一体化管理，便于能耗整体管控。

三、通用设备制造企业基于 5G 技术的智能制造产线管理的实施效

（一）应用了 5G 技术，企业智能制造能力显著提升

通过基于 5G 技术的智能制造产线管 理的有效实施，企业智能制造能力显著提升。在满足多品种、小批量 规模化生产需求的同时，通过减少生产人员提升企业生产效率，大幅 解放了产线劳动力，减轻测试及检测人员劳动强度，并提高了产线生 产自动化水平，减少了不合格产品的数量，提升了装备的使用效率、 可靠性及稳定性，降低了生产成本，实现了灵活应对柔性生产。在层 门装箱检测场景中， 5G+AI 系统能在 2 秒内识别装箱内容，并自动匹 配装箱清单内容进行现场提示。同步开展装箱内容拍照取证工作，大 幅提升了工作效率减少了人为操作。“基于 MEC 的 5G+AI 系统 ”实施 后，层门生产节拍从 35 秒降到30 秒。安全合规检测场景上线后，提 升了指定区域的检测强度，由原来平均每日检测 2 次，平均每次 10 分钟，提升为全天 24^*7 的安全检测。所取得的智能制造产线管理经 验在以层门为代表的部件生产中具有较高的推广价值。

（二）降低了产品制造成本，企业经济效益显著提升

通过基于 5G 技术的智能制造产线管 理的有效实施， 降低了产品制造成本，层门装配人员由 6 人降到 1 人，节省装箱检验人工成本约为 50 万元/ 年。层门生产节拍从 35 秒 降到 30 秒，效率提升 14% 。在类似于层门这种较为标准、量大的部 件生产中应用自动化、智能化等方面有一定的推广价值，带动企业 经济效益显著提升。

（三）提高了企业制造效率，企业市场竞争实力显著提升

通过基于 5G 技术的智能制造产线管 理的有效实施，企业智能制造效率显著提升。针对电梯层门生产，搭 建“全自动钣金生产线 + 自动涂装生产线 + 多台机器人 +AGV+ 层门自动 装配线 ”组成的柔性加工单元并集成 5G+AI 实时监测，提高层门自动 化生产水平，带动整个集团开展该类产品实现智能制造升级改造。综 合生产效率提升 15% ，经济效益明显，作为宝坻区第一家 5G+AI 试点 示范单位， 已经带动了九园工业园区 AI 项目的发展。2023 年日立电 梯（天津）有限公司电梯产量 15000 台，东北华北区域市场占有率持 续保持 15% 以上。