科工力量：5G如何解決困擾紡織化纖行業幾十年的難題

【文/ 科工力量 柳葉刀】

近日，科工力量分別參訪了中國移動和中國鐵塔，對目前中國的5G建設和發展進行了深入的瞭解。前面筆者已經就5G的建設成本和運營成本進行了相關的説明，與4G相比，5G需要建設密度更高的基站，再加上5G基站的高能耗，5G的建設需要投入更多的資金。

大量的5G投入，需要有更多的規模應用才能收回成本。為此，運營商目前也在應用端不斷嘗試，將5G應用到不同的場景下。除了建設5G的高速公路，運營商也承擔起5G應用的開拓者，主動聯合各行各業，孵化5G市場。

實際上，未來5G的應用場景可能更多的還是在工業互聯網領域。一個月前，工業和信息化部部長苗圩在國務院新聞辦新聞發佈會上談及5G未來的應用場景時就表示，未來5G應用場景的80%會在工業互聯網。

在此次參訪的過程中，筆者探訪了很多5G應用場景，從無人駕駛、遠程醫療到無人機送餐等，相關試點暢想豐富，實際落地不多，成規模的應用較少。雖然實際情況如此，但這些嘗試是必要的。

工作人員正在向記者團演示無人機送餐

工作人員向記者團講解遠程醫療車裏面的設備

給企業帶來效益是5G建設推廣的關鍵所在，在此次行程中，中國移動與新鳳鳴集團在5G應用的切實落地令筆者印象深刻，為此筆者也進行了深入瞭解。

新鳳鳴集團位於中國化纖名鎮——嘉興桐鄉洲泉鎮，是一家集聚酯、紡絲、PTA、加彈、進出口貿易為一體的現代大型股份制企業。運營商在這裏利用5G的獨特性能，真正地解決企業的需求，而且給企業帶來效益。

5G在工廠中的應用切實落地

在新鳳鳴集團的長絲生產車間內，一台又一台IGV小車沿着規定的路線運送絲餅，這些移動的IGV小車是由無線網控制。在使用5G網絡之前，車間內的IGV小車是利用WiFi無線網控制連接。但是，基於WiFi網絡的IGV小車面臨調度不靈活，反應速度慢等問題，而且IGV小車所在的車間面積較大，WiFi是分開覆蓋的，補充配置的WIFi也會面臨信號斷點的情況。

圖中的IGV小車正在沿着規定的路線搬運絲餅，絲餅位於下方白色長筒狀，小車受5G網絡控制，在廠區車間移動

移動公司對車間進行了5G的升級改造，使得整個的IGV小車的調度更加迅速，小車的調度系統之前是已經編程好的，等於説5G之後，移動公司給它加入自動駕駛的概念，通過實時通訊，實現小車運輸速度的靈活實時變化和運輸路線的靈活按需調整，車間作業的車流量極大提高，也克服了大車間內WiFi信號盲區的問題。

除了對IGV小車的升級，移動公司利用5G還解決了困擾紡織化纖行業幾十年的難題——飄絲、漂雜。車間的每個工位上，72根直徑7微米的細絲擰成一股，再以每秒60米的速度盤成一盤盤絲餅。72根細絲中，就算只有一根斷裂，都會使絲餅變成殘次品。如果斷裂的細絲捲入旁邊工位的絲餅中，就會出現兩個殘次品。而飄絲、漂雜現象靠人眼識別困難。

每間隔很小的距離，就有72根直徑7微米的細絲擰成一股，再以每秒60米的速度盤成一盤盤絲餅

在使用5G技術解決該問題之前，新鳳鳴集團也討論過其他方案，比方説在它工位上安裝固定攝像頭，這樣做的好處是攝像頭固定，回傳的圖像穩定清晰，但是該方案被否定掉了。因為要實施全面覆蓋的話，公司需要幾萬個攝像頭，部署成本和維護成本都非常大。攝像頭在特定的温濕度環境下可能會起霧或沾染灰塵，經常需要維護，這樣使得人工成本沒有降低，反而提高。

移動公司介入後，通過與機器人企業合作，確定了“8K高清攝像頭+巡檢機器人+5G”的方式。巡檢機器人頂部攜帶8K高清攝像頭，高清連續拍攝每個工位的作業圖片，在200毫秒之內完成圖像傳輸及在雲端的計算（圖像識別），再將結果呈現出來。該系統在幾百根微米級的細絲以每分鐘4000米的下絲速度通過多孔軌道過程中，利用快速地圖像識別技術發現飄絲、漂雜現象。

巡檢機器人移動到每個工位前，對細絲的纏繞情況進行拍照，然後將高清圖片通過5G網絡迅速地回傳到雲端，快速計算，判斷是否有“飄絲、漂雜”現象

以往一個生產車間需要幾十名工人三班倒巡檢，但無法檢出全部的飄絲、漂雜現象。採用“8K高清攝像頭+巡檢機器人+5G”的方式後，用2-3個機器人就可以完成巡檢任務。

實際上，在工廠內，5G的應用是一個逐步迭代的過程，針對生產的每個環節進行優化。相關負責人向筆者介紹，後續移動公司將針對車間內對温濕度的要求提出5G解決方案，温濕度是比較困擾的問題，生產車間對温濕度要求高。温度是兩方面，一是車間的温度需要恆温，二是設備的温度需要監控。大部分設備上都帶有温控儀表，目前的温控儀表是靠人工記錄，後面將通過5G的改造，利用機器人巡檢和圖像識別技術，對八萬多個採集點數據進行智能化採集。

5G在工業互聯網中如何收費

5G在消費者手機端按流量收費高的問題，讀者肯定早有耳聞。今年4月份韓國的5G開始商用，其三大電信運營商分佈向為消費者推出了5G服務，不過資費並不便宜。

以韓國最大的電信運營商SK為例，其提供的5G套餐分為四類。第一類：套餐月資費5.5萬韓元（摺合人民幣約325元），包含8GB數據流量。第二類：套餐月資費5.5萬韓元（摺合人民幣約443元），包含150GB數據流量。第三類：套餐月資費9.5萬韓元（摺合人民幣561元），包含200GB數據流量。第四類：套餐月資費12.5萬韓元（摺合人民幣738元），包含250G數據流量。

但這種按流量收費的模式肯定不適合工業互聯網領域，據移動公司方面介紹，目前針對工業互聯網的5G收費模式還在探討之中。在工廠內的移動網絡結合網絡切片組成局域網，切片的業務是專門為每個工廠定製的，包括網絡安全，路由怎麼走，哪些服務器允許登錄，哪些設備允許接入，全部是定製的。在這樣情況下，不是收取流量費，因為5G和4G網絡是完全不一樣的，通信運營商收取的應該是整個網絡的服務費。

5G在工業互聯網領域的應用前景

在整個5G技術的應用場景中，工業互聯網的場景肯定比個人手機使用5G的場景更加豐富。在因為手機上面，使用5G最重要是大帶寬，對低時延要求不高，有低時延要求場景要求的遊戲算一種，其他的對低時延要求不是那麼迫切，而大連接是在高密度場景，比方説演唱會現場。

在工業互聯網情況下，應用場景相比手機端就非常豐富。網絡切片和MEC（MEC作為邊緣雲技術最大的功能是本地計算和數據處理，採用靈活的分佈式網絡體系結構，把服務能力和應用推進到網絡邊緣，極大地縮減了等待時間，使之與5G相匹配）本身就是為工業互聯網的場景設計的。整個應用可以覆蓋到工業互聯網的所有環節，包括生產環節，倉儲，供應鏈等。

5G本身就是一個雲化的解決方案，工業互聯網的雲化是一個大的方向。5G無線網、5G承載網、5G核心網三部分，全部是通過雲化之後，再進行進一步的網絡切片，5G和雲是天然結合的。

工廠裏面建設5G，是通過5G的MEC下沉，以及網絡的切片實現的。在MEC上，一方面是控制數據，一方面是用户數據，控制數據傳輸到運營商的核心網絡，工廠內部數據就近傳輸到MEC服務器上（也就是工廠內部的服務器），保證了工廠內部數據的安全，但是控制信令還是與核心網交互的。

在工廠內工作的員工的手機上肯定有一些互聯網應用，這些應用也可以通過廠內的5G基站享受局域網以外的互聯網服務。

無論是工廠內部運行數據還是廠內員工個人數據，在無線階段都是要接入5G基站，在進入基站後，信號是分開的，在不同的通道內進行傳輸，互相之間是隔離的。而且通過網絡切片，提供不止一套網絡，在工廠的內網中還有可能進一步區分，比方説：一套網絡是辦公用的，一套網絡是生產用的，互相之間是隔離的。

在4G的時代，技術上沒辦法做到，不支持。對於4G與5G的區別，一個形象的比喻“原來的4G就相當於一個烤雞，整個的給顧客，現在的5G網絡服務，顧客喜歡雞翅給雞翅，喜歡雞腿給雞腿”，按照用户的需求，將用户最需要的部分給用户，這樣的網絡可以達到最大利用率。4G時代對所有的用户提供的服務都是一樣的，至少在同一個基站下面，是相同的速率，相同的接入速度，提供的服務是一模一樣的。而在5G時代，用户的需求是定製的。

結束語

目前國內的運營商，除了在積極規劃建設5G網絡，還在不斷推動5G與各垂直行業結合，大範圍推廣5G在各種場景下的試點應用，這也是因為各垂直行業內部對5G這個新生事物還處在探索階段。

不過就目前情況來看，大部分場景的5G應用還在暢想階段，成規模的應用較少。就筆者看來，在運營商推廣的5G試點應用之中，有些暢想還是過於超前，如無人機送餐等。而利用5G的獨特性能解決實際工業問題才是應用推廣的關鍵，在上文介紹的移動公司與新鳳鳴集團的5G合作案例，就屬於就有實際意義的落地項目，這樣的模式可能會成為未來推廣5G的突破口。

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