20235G在工业控制领域深度应用实践白皮书

5G在工业控制 领域深度应用实践白皮书 5G 5G工业应用联合创新实验室 2023.11.20 声明 本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据观点，建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归5G工业应用联合创新实验室 （注明是引自其他方的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系5G工业应用联合创新实验室并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载， 汇编，转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容 通过网络方式传播，不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，5G工业应用联合创新实验室将追究其相关法律责任。 5G工业应用联合创新实验室 联系电话：010-63490335 邮箱：handantao@tc124.com 5G CONTENTS 目录 06 08 5G在工业控制领域深度应用实践白皮书 5G工业应用联合创新实验室 2023.11.20 10 11 3.15G工业集成应用设计 11 3.25G工业集成应用实施 3.2.1工业5G终端 12 3.2.2工业5G网络 12 3.3工业5G集成验收14 3.4工业5G集成运维15 16 3.5工业5G标准体系 5G在工业控制领域的应用测试 18 045 19 4.15G工业应用测试床 20 4.2测试环境和结果 4.3企业验证服务22 23 5.1榆林化学5G智能工厂“安全、高效、智能”生产24 5.2美的打造数智驱动5G智慧工厂25 26 5.3京东方半导体显示5G智慧工厂 总结及展望 28 06 27 5.4京东物流智能产业园5GAGV集群 30 联合创新实验室简介 31 7.15G工业应用联合创新实验室 7.2化工行业5G应用联合创新实验室31 32 7.35G工业专网实验室 5G在工业控制 领球深度应用实践白皮书 前言 新型工业化以科技变革为引领，推动传统产业改造升级和培育壮大战路性新兴产业，协同推进 数字产业化和产业数字化发展。5G作为数字化转型的重要数字底座，正在与各行各业进行深入融 合应用，已形成较多的典型应用场景和重点行业实践，处于规模化应用的关键时期，将在新型工业 化建设中发挥关键性的作用。工业控制是5G应用的高地与难点，5G与工业控制领域进一步深度融 合过程中、在网络确定性、设备易用性等方面依然存在较多挑战、还需要进一步提升和更多的实践 验证。 为进一步验证5G在工业控制领域的应用效果，5G工业应用联合创新实验室（仪综所、中国移动、 华为为核心单位组成）研制了面向工业控制核心、具有工业应用场景仿真等功能的5G工业应用综 合测试床，基于测试床已完成工业控制领域复杂应用场票产线级5G网络性能综合测试。测试结果 表明工业5G网络性能指标可以满足大部分工业控制类应用场景要求，相信随着越来越多的5G项 目实施，工业5G的易用性也将逐步得到提升。 为了更好地推动5G在工业控制领域的深度应用，现组织行业领军单位共同编写本白皮书，分 析5G在工业控制领域应用的现状和需求调整，总结5G在工业控制领域的应用实践经验，构建测 试床验证5G工业应用场景方案，精选典型行业应用场景示范案例，为5G在工业控制领域的应用 提供重要参考。 04 编写说明 5G在工业控制领域的应用处于由点到面推广阶段，本白皮书对5G在工业控制领域的应用仍为阶段性认识，后续将根提5G工业应用的发展情况利各养的反惯意见，在持续深入研究基础上适 时修订和发布新版白皮书。 组织单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 编写单位（排名不分先后）： 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所中国移动通信集团有限公司 华为技术有限公司陕煤集团榆林化学有限责任公司 美的集团股份有限公司北京京东方光电科技有限公司 北京京东乾石科技有限公司中控技术股份有限公司 成都鼎桥通信技术有限公司上海电器科学研究所（集团）有限公司中冶赛迪信息技术（重庆）有限公司 编写组成员（排名不分先后）： 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所：王麟琨、赵艳领、韩丹涛、王振、郑秋平、刘丹， 胡永康、李方健、刘避 中国移动通信集团有限公司：陈怀达、魏冰、文静、杨鹅、肖善鹏、马师、李司坤 郝森参、杨博涵、邢源日、王锐、侯兰霞、马泽瑞、 王海京 华为技术有限公司：谭底、庞岭俐、陈阳、孙俊男、卢小莉、樊兆宾、李羽丰、张普照、装仕鑫、郭兴鑫、肖力、赵杰。黎舒桂 深煤集团检林化学有限责任公司：武东升、赵志建、陆韬 美的集团股份有限公司：陈俊、孟凡高、金江 北京京东万光电科技有限公司：王修壳、孙小斌、赵海生、王昕頭、陈杰北京京东乾石科技有限公司：陈亚迷、乔晓强、者文明 中控技术股份有限公司：陈银桃、罗哈 成部鼎桥通信技术有限公司：杨坤、孔胜淼、孔栋上海电器科学研究所（集团）有限公司：买培锋、方文 中冶赛迪信息技术（重庆）有限公司：彭燕华 05 5G在工业控制 领城深度应用实践白皮书 01 5G在工业控制领域的示范江苏，广东，浙 应用现状 引领山东，安放，北京 发展环境不断优化，政策资金持续投入 基错设施全面建设，部分环节超前布后 应用效能走实向深、生态溢出效应明显 技术创新强力攻关，标准专利加快研制 快速潮北，辽中、江西、河北、 崛起河南、上海、祸道、天津、13 四山川，重庆，湖南、广西、 专项政策支持力度大基础设施建设进程快 应用模式推广速度快创新发展驱动能力强 带发内蒙古，宁夏、州、陕西整体发展环境较为优化 基础设施建设稳步推进 重点行业释放应用效能 需求不断牵引技术创新 孕育 西城、海南、3林。青海 图1全国“56+工业互联网发展超势 政策与自有资源助力环境优化基础设施建设稳中求进以用带建 重点地区率先探索项目呈散点布局 新技术在区域头部企业中先行探索应用 05 15G在工业控制领域的应用现状！ 5G作为新一代信息技术的代表，已经应用到工业生产的控制领域，国内外各行各业都在积极 探索和推动5G在工业控制领域的落地应用。 ·国外应用现状及趋势 国外5G在工业控制领域的应用还处在探索和验证应用阶段，运营商、设备厂与工业用户联合 共同验证5G技术在自动化产线控制、设备协同作业、机器远程控制等多个场景的应用价值。如： 5G技术实现部分车间的自动化控制：爱立信、沃尔沃和瑞典运营商测试5G远程控制工业设备；模 河电机和NTTDocomo公司成功完成了使用5G的远程控制技术的概念验证测试。 ITV、3GPP、IEC等国际标准化组织也陆续制定或者发布相关标准，推动5G在工业控制领域 的落地， ·国内应用现状及趋势 联网、数字化转型等相关政策，推动5G在点行业领域的应用。工信部后动了工业互联网创新发 展工程项目，2020年仪综所、华为等承担了5G+工业互联网"高质量网络和公共服务平台“项目， 科技部也布局了相关项目，2021年仪综所、中国移动等承担了国家重点研发计划国家质量基础设 施体系"重点专项中“面向5G工业应用质量保障关键技术研究”，2022年计量院、仪综所、中国移动和华为等承担了5G通信终端计量与测评技术标准研究及应用等项目。在应用实践方面，中国移动华为、海尔利用5G技术实现工厂内的设备实时监控和自动化控制：浙江移动联手华为助力宁波爱 柯迪建成全省首个5GLAN工厂：上海移动联合宝山钢铁应用5G赋能宝钢工厂协同智造。 TC124、CCSA等国内标准化组织也在积极发布一系列工业5G应用的技术标准，指导5G在 工业控制领域的应用。 随若5G应用的发展，5G与工业融合创新已经成为产业发展的必然趋势，并正在向工业控制 领域深度拓展。 07 5G在工业控制 领城深度应用实践白皮书 02 5G在工业控制领域的 应用挑战 我国5G工业应用进入规模化发展的关键期，逐渐成为千行百业创新的核心引擎，覆盖了研发设计，生产运行、生产监测、仓储物流、运营管理等关键环节。5G已在装备制造、电子设备制造、钢铁、家电、石化化工等重点行业深度应用，并正在向越来越多的生产制造环节推广。截至目前，中国移动5G智慧工 厂商业案例数达5000多个，其中国产家电Top10企 业覆盖7家：19家A+钢铁企业合作16家；智慧矿山拓展项目超540个，千万吨级煤矿占比近50% 5G在工业控制领域的应用挑战 5G在工业控制领域的应用是一个技术体系和产品生态全方位融合的过程，随着5G深入到工 业生产核心控制领域，还面临着如下需求和挑战： ·5G技术能力需持续演进 工业控制对通信网络的确定性、实时性要求较高。5G通过URLLC、切片、关键数据QoS保 障等方案提高了网络的确定性和实时性，但面网络性能要求特别产苛的场票，还需要进一步提升 性能并形成完整的工业无线通信解决方案。 ·5G与工业融合程度需不断加深 5G在智能工厂中应用时，需要一网多用承载管理办公、经营等信息业务和生产控制类等生产 业务：面向工业运维需求，需要5G网络具备SLA性能可视化能力：同时ICT和OT领域技术也需 要深度融合，可采用大数据、人工智能等技术实现5G在工业的高效应用，还可通过网业深度协同 实现5G与工业双向适配，例如：通过工业应用和工业5G网络交互的方式协商业务需求，更好的 使能5G在工业领域的应用。 借助联合实验室等平台进一步拓展合作，制定行业应用标准，联合构建产业融合生态。 073-2126 H ·5G与工业融合生态需联合构建 目前5G与工业融合的产业生态还不完善。在产品方面，工业5G终端设备不断涌现，但易用 性需进一步加强，价格也需要继续降任；在人才方面，两个领域之间在技术演进及应用等方面存在 若巨大的差异，对人才综合技能提出了更高的要求，需要加强复合型人才培养；在产业方面，5G 在工业的应用需要依靠工业用户、集成商、运营商、设备商、科研院所等产学研用伙伴共同努力， 8655685110 Imne99.9599% [59.996-99.995%) HMIAMEM(TB/2) (o R15 R16 R17 确定产在时征 R18 R19+ 大带宝 数损保集等非实时业务 大容量规域孕量，工业5唤用生态 车间膜/工 降对延，最性部 图25G性能增强及工业应用图 09 5G在工业控制 领城深度应用实践白皮书 03 5G在工业控制领域的 应用实践 5G 15G在工业控制领域的应用实践 为了实现5G和工业的融合，5G和工业网络的集成应用非常关键。5G在工业控制领域的集成 应用可以分为应用设计、应用实施、验收和运维等几个阶段。通过梳理分析5G工业应用在客个阶 段的建设应用经验，总结形成5G在工业控制领域应用的知识，并形成工业5G标准体系，为5G 在控制领域的建设及推广应用提供借鉴。 企业网 国 A 5G垫 t 管办公/净人经号 生=±9,JMES,SC.LA,4tc 工业设备 IIPLC岁 工业应用 图35G与工业网络的融合示意图 3.15G工业集成应用设计 工业集成应用设计分为场景设计和需求提取两个步骤。首先需要梳理设计可采用5G网络的应 用场景以及生产要求等，得到5G网络所需提供连接的位置及服务要求。需求提取则需要将用户的服务要求映射为对5G网络的要求，作为5G网络设计和建设的输入。详细的需求提取过程可以参考（基于降窝网络的工业无线通信规范第5部分应用要求》（国家标准计划号：20213051T 604）。在项目实施过程中，场景设计和需求提取阶段通常会将有线连接方式时设置的工程参数直 接应用于工业5G网络、导致业网不匹配，工业5G网络不能使用或者认为不能满足业务性能要求， 因此在5G工业集成应用设计阶段需要工业用户、运营商、集成商等协同参与，共同完成工业 5G的场景设计和需求提取，并获取对工业5G网络通信的准确