科工力量：5G如何解决困扰纺织化纤行业几十年的难题

【文/ 科工力量 柳叶刀】

近日，科工力量分别参访了中国移动和中国铁塔，对目前中国的5G建设和发展进行了深入的了解。前面笔者已经就5G的建设成本和运营成本进行了相关的说明，与4G相比，5G需要建设密度更高的基站，再加上5G基站的高能耗，5G的建设需要投入更多的资金。

大量的5G投入，需要有更多的规模应用才能收回成本。为此，运营商目前也在应用端不断尝试，将5G应用到不同的场景下。除了建设5G的高速公路，运营商也承担起5G应用的开拓者，主动联合各行各业，孵化5G市场。

实际上，未来5G的应用场景可能更多的还是在工业互联网领域。一个月前，工业和信息化部部长苗圩在国务院新闻办新闻发布会上谈及5G未来的应用场景时就表示，未来5G应用场景的80%会在工业互联网。

在此次参访的过程中，笔者探访了很多5G应用场景，从无人驾驶、远程医疗到无人机送餐等，相关试点畅想丰富，实际落地不多，成规模的应用较少。虽然实际情况如此，但这些尝试是必要的。

工作人员正在向记者团演示无人机送餐

工作人员向记者团讲解远程医疗车里面的设备

给企业带来效益是5G建设推广的关键所在，在此次行程中，中国移动与新凤鸣集团在5G应用的切实落地令笔者印象深刻，为此笔者也进行了深入了解。

新凤鸣集团位于中国化纤名镇——嘉兴桐乡洲泉镇，是一家集聚酯、纺丝、PTA、加弹、进出口贸易为一体的现代大型股份制企业。运营商在这里利用5G的独特性能，真正地解决企业的需求，而且给企业带来效益。

5G在工厂中的应用切实落地

在新凤鸣集团的长丝生产车间内，一台又一台IGV小车沿着规定的路线运送丝饼，这些移动的IGV小车是由无线网控制。在使用5G网络之前，车间内的IGV小车是利用WiFi无线网控制连接。但是，基于WiFi网络的IGV小车面临调度不灵活，反应速度慢等问题，而且IGV小车所在的车间面积较大，WiFi是分开覆盖的，补充配置的WIFi也会面临信号断点的情况。

图中的IGV小车正在沿着规定的路线搬运丝饼，丝饼位于下方白色长筒状，小车受5G网络控制，在厂区车间移动

移动公司对车间进行了5G的升级改造，使得整个的IGV小车的调度更加迅速，小车的调度系统之前是已经编程好的，等于说5G之后，移动公司给它加入自动驾驶的概念，通过实时通讯，实现小车运输速度的灵活实时变化和运输路线的灵活按需调整，车间作业的车流量极大提高，也克服了大车间内WiFi信号盲区的问题。

除了对IGV小车的升级，移动公司利用5G还解决了困扰纺织化纤行业几十年的难题——飘丝、漂杂。车间的每个工位上，72根直径7微米的细丝拧成一股，再以每秒60米的速度盘成一盘盘丝饼。72根细丝中，就算只有一根断裂，都会使丝饼变成残次品。如果断裂的细丝卷入旁边工位的丝饼中，就会出现两个残次品。而飘丝、漂杂现象靠人眼识别困难。

每间隔很小的距离，就有72根直径7微米的细丝拧成一股，再以每秒60米的速度盘成一盘盘丝饼

在使用5G技术解决该问题之前，新凤鸣集团也讨论过其他方案，比方说在它工位上安装固定摄像头，这样做的好处是摄像头固定，回传的图像稳定清晰，但是该方案被否定掉了。因为要实施全面覆盖的话，公司需要几万个摄像头，部署成本和维护成本都非常大。摄像头在特定的温湿度环境下可能会起雾或沾染灰尘，经常需要维护，这样使得人工成本没有降低，反而提高。

移动公司介入后，通过与机器人企业合作，确定了“8K高清摄像头+巡检机器人+5G”的方式。巡检机器人顶部携带8K高清摄像头，高清连续拍摄每个工位的作业图片，在200毫秒之内完成图像传输及在云端的计算（图像识别），再将结果呈现出来。该系统在几百根微米级的细丝以每分钟4000米的下丝速度通过多孔轨道过程中，利用快速地图像识别技术发现飘丝、漂杂现象。

巡检机器人移动到每个工位前，对细丝的缠绕情况进行拍照，然后将高清图片通过5G网络迅速地回传到云端，快速计算，判断是否有“飘丝、漂杂”现象

以往一个生产车间需要几十名工人三班倒巡检，但无法检出全部的飘丝、漂杂现象。采用“8K高清摄像头+巡检机器人+5G”的方式后，用2-3个机器人就可以完成巡检任务。

实际上，在工厂内，5G的应用是一个逐步迭代的过程，针对生产的每个环节进行优化。相关负责人向笔者介绍，后续移动公司将针对车间内对温湿度的要求提出5G解决方案，温湿度是比较困扰的问题，生产车间对温湿度要求高。温度是两方面，一是车间的温度需要恒温，二是设备的温度需要监控。大部分设备上都带有温控仪表，目前的温控仪表是靠人工记录，后面将通过5G的改造，利用机器人巡检和图像识别技术，对八万多个采集点数据进行智能化采集。

5G在工业互联网中如何收费

5G在消费者手机端按流量收费高的问题，读者肯定早有耳闻。今年4月份韩国的5G开始商用，其三大电信运营商分布向为消费者推出了5G服务，不过资费并不便宜。

以韩国最大的电信运营商SK为例，其提供的5G套餐分为四类。第一类：套餐月资费5.5万韩元（折合人民币约325元），包含8GB数据流量。第二类：套餐月资费5.5万韩元（折合人民币约443元），包含150GB数据流量。第三类：套餐月资费9.5万韩元（折合人民币561元），包含200GB数据流量。第四类：套餐月资费12.5万韩元（折合人民币738元），包含250G数据流量。

但这种按流量收费的模式肯定不适合工业互联网领域，据移动公司方面介绍，目前针对工业互联网的5G收费模式还在探讨之中。在工厂内的移动网络结合网络切片组成局域网，切片的业务是专门为每个工厂定制的，包括网络安全，路由怎么走，哪些服务器允许登录，哪些设备允许接入，全部是定制的。在这样情况下，不是收取流量费，因为5G和4G网络是完全不一样的，通信运营商收取的应该是整个网络的服务费。

5G在工业互联网领域的应用前景

在整个5G技术的应用场景中，工业互联网的场景肯定比个人手机使用5G的场景更加丰富。在因为手机上面，使用5G最重要是大带宽，对低时延要求不高，有低时延要求场景要求的游戏算一种，其他的对低时延要求不是那么迫切，而大连接是在高密度场景，比方说演唱会现场。

在工业互联网情况下，应用场景相比手机端就非常丰富。网络切片和MEC（MEC作为边缘云技术最大的功能是本地计算和数据处理，采用灵活的分布式网络体系结构，把服务能力和应用推进到网络边缘，极大地缩减了等待时间，使之与5G相匹配）本身就是为工业互联网的场景设计的。整个应用可以覆盖到工业互联网的所有环节，包括生产环节，仓储，供应链等。

5G本身就是一个云化的解决方案，工业互联网的云化是一个大的方向。5G无线网、5G承载网、5G核心网三部分，全部是通过云化之后，再进行进一步的网络切片，5G和云是天然结合的。

工厂里面建设5G，是通过5G的MEC下沉，以及网络的切片实现的。在MEC上，一方面是控制数据，一方面是用户数据，控制数据传输到运营商的核心网络，工厂内部数据就近传输到MEC服务器上（也就是工厂内部的服务器），保证了工厂内部数据的安全，但是控制信令还是与核心网交互的。

在工厂内工作的员工的手机上肯定有一些互联网应用，这些应用也可以通过厂内的5G基站享受局域网以外的互联网服务。

无论是工厂内部运行数据还是厂内员工个人数据，在无线阶段都是要接入5G基站，在进入基站后，信号是分开的，在不同的通道内进行传输，互相之间是隔离的。而且通过网络切片，提供不止一套网络，在工厂的内网中还有可能进一步区分，比方说：一套网络是办公用的，一套网络是生产用的，互相之间是隔离的。

在4G的时代，技术上没办法做到，不支持。对于4G与5G的区别，一个形象的比喻“原来的4G就相当于一个烤鸡，整个的给顾客，现在的5G网络服务，顾客喜欢鸡翅给鸡翅，喜欢鸡腿给鸡腿”，按照用户的需求，将用户最需要的部分给用户，这样的网络可以达到最大利用率。4G时代对所有的用户提供的服务都是一样的，至少在同一个基站下面，是相同的速率，相同的接入速度，提供的服务是一模一样的。而在5G时代，用户的需求是定制的。

结束语

目前国内的运营商，除了在积极规划建设5G网络，还在不断推动5G与各垂直行业结合，大范围推广5G在各种场景下的试点应用，这也是因为各垂直行业内部对5G这个新生事物还处在探索阶段。

不过就目前情况来看，大部分场景的5G应用还在畅想阶段，成规模的应用较少。就笔者看来，在运营商推广的5G试点应用之中，有些畅想还是过于超前，如无人机送餐等。而利用5G的独特性能解决实际工业问题才是应用推广的关键，在上文介绍的移动公司与新凤鸣集团的5G合作案例，就属于就有实际意义的落地项目，这样的模式可能会成为未来推广5G的突破口。

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