賽立信通信研究部 謝劍超來源：《通信競爭》2019年第2期
自工業革命啟動機械化製造業以來，已有200多年的歷史。隨著5G技術的到來，該行業面臨著最大的轉型。第四次工業革命，俗稱“工業4.0”，將迎來智能工廠。在未來的工廠中，連接的設備可以感知其環境並相互操作，從而做出分散的決策。這種轉變將依賴於下一代5G網絡的基礎功能。
隨著韓國5G商用發展，5G工廠已不再流於概念，而是有真實實現的案例。為跟上時代發展的步伐，其他國家也抓緊5G工廠的探索，國內也開始5G工廠的相關研究與建設。5G即將到來，5G服務首先將應用於工業領域，製造業的工廠將成為運營商的第一個5G客戶。本文將分析早期5G工廠實例，及近期5G工廠的探索進展，分析5G工廠的未來走向。
一、韓國5G工廠實例
2018年12月1日，韓國三大運營商SK、KT與LG U+宣佈在韓國部分地區推出5G服務。由於沒有5G商用智能終端，所以韓國5G的用戶主要是企業用戶。隨後，韓國工業部門與包括SK Telecom，三星電子，微軟韓國，愛立信LG和西門子韓國在內的19家公司和組織建立了5G智能工廠聯盟，計劃到2022年創建3萬個智能工廠和10個智能工業區。
1：SK Telecom工業用例
（一）SK 5G工廠解決方案
SK Telecom 的5G工廠解決方案包括多功能協作機器人、智能生產設備（Smart Base Block）、小型自動駕駛機器人（AMR）、擴增實境（AR）以及5G+AI的機器視覺。
SK 5G工廠解決方案 來源：SK Telecom
（二）SK Telecom 5G工廠實例——5G汽車零部件工廠
SK Telecom的首個5G用戶是汽車零部件公司Myunghwa Industry。該5G工廠利用5G網絡將生產線上的高清圖片和視頻傳送到雲端服務器，再通過AI分析圖像，以“5G+AI機器視覺”檢查產品是否有無缺陷，提高生產線質量。
SK Telecom 5G+AI機器視覺來源：SK Telecom
（1）當部件通過傳送帶時，一個1200萬像素的攝像頭則從各個方向拍攝24張照片。
（2）當圖片通過5G網絡發送到雲服務器時，AI會讀取圖片並檢查是否有任何缺陷並通知結果，機械臂過濾掉有缺陷的產品，完成此過程只需不到8秒。
SK Telecom 5G+AI機器視覺主要利用5G高可靠性、低延遲性的特性，結合人工智能（AI），與邊緣計算（MEC）實現生產流程的高速運轉。採用“5G結合AI的視覺機器”方案，代替人工檢查有缺陷的產品，人均生產量提升2倍。
邊緣計算（MEC）有助於實現5G的全部潛力，邊緣計算儘可能靠近設備和用戶，以實現某些應用程序所需的低延遲。
2：KT工業用例
（一）KT 5G工廠實例——第一個5G造船廠
韓國造船廠現代重工(HHI)工廠，是基於KT 5G 轉化為在世界上第一個5G造船廠,透過聯網監視器和增強現實(AR)眼鏡，解決現代重工的生產現場的各種問題。
- 增強現實(AR)眼鏡實現錯誤檢修
- 生產現場員工的實時監控
- 船東實時確認訂購的船舶的實際狀況。
- 夜間巡邏的保安人員通過安裝在頸帶上的相機發現背部緊急情況，並採取相關安全措施。
（二）KT 5G工廠實例——5G時尚智能工廠
KT與韓國時尚批發商apM Group和智能工廠公司RS Automation合作，開發基於5G移動網絡的時尚產品智能工廠解決方案，建立智能工廠基礎設施，為縫紉工廠開發智能機器人，並用大數據分析時尚趨勢。
智能工廠解決方案將根據基於大數據分析的時尚趨勢，改善工作條件，提高產量並提供差異化的購物體驗。KT表示，它將把解決方案應用於與apM Group的大約4000家縫紉工廠。
韓國造船廠現代重工主要運用AR、高清影像、AI等應用。韓國時尚批發商apM Group則供應鏈的前端數據來指導工廠的改變，實現供應鏈的智能化與工廠智能化的無縫結合。
3、LG U +5G工廠實例——5G遙控拖拉機
LG U +的首個5G客戶是與工業機械和先進零件的公司LS Mtron共同開發“5G遙控拖拉機”，基於5G的遠程控制技術可以最大限度地減少人員參與危險工作，例如清除礦井和工業廢物處理。
二、其他國家5G工廠實例
1、英國5G工廠實例——博世5G工廠實驗
德國博世（Bosch）和英國Worcester 5G 聯盟聯手，共同在英國的Worcester 開辦英國第一個5G 工廠，作為其智慧工廠佈局中的第一個關鍵實驗，藉以測試5G傳輸速度和延遲性。智慧工廠成立之後，自動化生產力可望成長不少，有效減少生產損失，並擴大發展業務。
Worcester 5G 聯盟成員包含華為、O2（西班牙的電信公司）以及BT（英國電信的公司）。
2、美國5G工廠實例——AT&T與三星5G半導體加工廠
AT&T宣佈跟三星電子推出5G創新中心，這個創新中心將設在三星位於德州奧斯汀的半導體加工廠，未來將測試並研發智能工廠技術，包括定位服務、物聯網(IoT)環境監測傳感器、4K安全管理攝影機。主要針對5G的幾項應用，例如以4K影片提升廠房安全，以工業物聯網(IIoT)傳感器監測環境和設備狀態，以虛擬現實(VR)進行員工培訓。最終實現降低成本和提高效率，提高半導體精準度。
三、國內5G工廠實例
1、中國移動5G工廠實例——愛立信5G智能工廠試點
中國移動 5G 聯合創新中心提出5G智能工廠解決方案，包含五大場景（工業自動控制、人員操作交互、物料供應管理、設備檢測管理、環境檢測管理）、三大切片（工業控制切片、工業多媒體切片、工業物聯網切片）、三朵雲（邊緣雲、核心雲、遠端雲）。
5G智能工廠解決方案視圖 來源：中國移動 5G 聯合創新中心創新研究報告—5G與智能工廠
目前，中國移動與愛立信聯手開展5G智能工廠改造應用試點，因當前5G還未商用，所以愛立信工廠採用平滑過渡的方案，場景選擇物聯網、多媒體。當5G正式商用後，則通過升級終端模組等方式，實現效果提升。
愛立信工廠5G解決方案 來源：中國移動 5G 聯合創新中心創新研究報告—5G與智能工廠
2、中國聯通5G工廠實例——中國商飛5G智慧工廠
中國聯通聯合中科院、海爾數字、格力、北汽福田、富士康、東土科技、樹根互聯、航天雲網、徐工信息等46家單位共同發起成立了中國聯通5G工業互聯網產業聯盟。
中國聯通聯合中國商飛將上海飛機制造有限公司廠區打造為5G智慧廠區。基於安全可靠的5G網絡環境，以及5G的高帶寬、低時延、高併發的特點實現了數控車間的全連接，以及複合材料全生命週期管控、工業雙相機對現場圖像數據與雲端數模的快速對比、AR遠程設備巡檢和維護等，實現5G在工業場景應用的落地。
四、燈塔工廠的啟示
“燈塔工廠”指的是成功將第四次工業革命技術從試點階段推向大規模整合階段的工廠，他們藉此實現了重大的財務和運營效益。世界論壇從1000多家制造商中確立 16 個為“燈塔工廠”，（包括由拜耳、寶馬、博世、丹佛斯、UPS 參股的Fast Radius、富士康、海爾、強生、Phoenix Contact、寶潔、Rold、Sandvik Coromant、沙特阿美、施耐德電氣、西門子和塔塔鋼鐵運營的工廠）。而中國企業，只有 2 個屬於燈塔工廠：富士康、海爾。
全球“燈塔工廠”網絡 來源：世界經濟論壇白皮書《第四次工業革命：製造業技術創新之光》
互聯網化、智能化和靈活的自動化三大技術趨勢是工業革命4.0主要驅動因素：互聯網化，在離散的網絡節點之間建立連接，提高可見度；智能化，自動完成事件識別並轉化為決策；靈活的自動化，整合響應機制，自動化和遠程活動。
推動生產科技變革因素 來源：世界經濟論壇白皮書《第四次工業革命：製造業技術創新之光》
1、富士康：利用工業AI實現預測
富士康工業互聯網平臺就是以核心製造為基礎＋邊緣計算與霧小腦（Fog AI）＋富士康工具機雲（Machines Tool Micro Cloud）與工業APP＋富士康雲平臺（Fii Cloud）。
富士康雲平臺（Fii Cloud）是一個基於開放平臺的新型工業生態系統，整合了雲端運算、物聯網、人工智能等新技術，實現商業模式、生產模式、運營模式、決策模式等創新。目前，富士康雲平臺已形成完整的生態體系。其搭載了7類工業App共計1,228個，提供了設計、生產、管理、服務等一系列創新性業務應用。
區別其他燈塔工廠主要是工廠自動化、降低庫存，富士康還利用 “工業人工智能”（Industrial AI）做預測。富士康提出霧小腦（Fog AI），霧小腦（Fog AI）是一個智慧控制體系，更貼近終端設備，能更快速、安全、智能的處理數據，有效解決信息延遲問題，同時在邊緣產生重要的數據模型與決策機制。
燈塔工廠在沒有5G的情況下，已實現大規模的自動化與智能化，5G作用是主要用來實現燈塔工廠想做，但受限於技術而還未做的領域。運營商可以從燈塔工廠角度出發，5G還能為燈塔工廠做什麼，這是5G更真實的應用需求。
五、5G工廠未來探索分析
2018年全球智能製造及智能工廠相關市場規模約2,500億美元，而2020年智能製造的市場規模則將上看3,200億美元以上；其中，2017~2020年產值的年複合成長率更達12.5%。顯見智能製造已是全球產業發展上的主流趨勢。運營商如何在5G工業互聯中避免管道化？
1、運營商如何切入5G工廠的構建
5G本身不會重新設計工廠生產線或定義工業流程; 然而，它可以成為新運營模式的推動者。為了取得成功，5G必須嵌入到工業自動化過程中。首先，複製現在有線工業的以太網系統的功能，以支持現有的控制器、開關、傳感器和執行器。然後，隨著機器和生產線本身的重新設計，改進和自動化，有機會使5G成為工業物聯網發展的一部分。最後，從產業鏈上下游切入，類似KT與時尚公司構建智能工廠，從消費者時尚趨勢的分析，到個性化生產的一整套的解決方案。
2、運營商如何彌補行業領域知識
電信運營商無法像富士康工業互聯（FII）更瞭解工業運營。5G系統設計為了確定性能要求，電信運營商需要與潛在用戶和未來客戶互動。以一個有效溝通方式成立5G工業聯盟，類似韓國5G智能工廠聯盟、中國聯通發起工業互聯網產業聯盟。5G工業聯盟是由工業公司，技術供應商和運營商組成的行業組織，致力於協調不同部門的需求，有助於確保用戶能獲得所需的產品和功能。
3、運營商該首先部署什麼5G應用
目前5G工廠實例的應用主要集中在機器視覺、AR/VR、高清視頻監控。同樣海爾工業智能研究院技術總監表示率先落地5G應用，主要是機器視覺、AR技術，實現基於安全管理行為類的監控、新員工的上崗培訓、質量的檢測等。
5G工廠是5G相關技術的應用、垂直行業專業知識、人工智能等完美結合的結果。運營商在把握5G相關技術之餘，更要深入瞭解各個垂直行業專業知識，構建基於行業知識的工業AI，才能爭奪更大的市場價值空間。
閱讀更多 賽立信通信研究 的文章
