1.1 引言/导读  

华为引领5G产业，在标准技术、产品解决方案、行业应用，不断创新合作，成为通信行业的先进设备供应商，帮助运营商服务广大用户，并建设数字化社会。5G URLLC在行业的主要应用领域之一是工业自动化控制，本次期望与工业自动化厂商联合创新，验证5G-A URLLC稳定时延的技术可行性，打通产业断点，推进5G URLLC及工业5G产业快速发展。

联通是领先的5G通信服务商，响应国家新基建以及十四五的规划，加快5G网络建设和服务，并积极发展在垂直行业的应用。联通也在网络技术架构方面不断创新，推动5G URLLC场景快速落地。2021年3月，中国联通发布了《CUBE-Net 3.0网络创新体系白皮书》，表示将在云网融合与算网一体、开放光网络与云光一体、5G网络与确定性服务、云网大脑与智能运营、泛在弹性超宽接入等领域开展科技创新工作。产业方面，发力国内主要汽车车厂，建设5G工厂，如华晨宝马/长春一汽/长安汽车/长城魏牌/广汽本田、比亚迪智慧工厂。

精诚工科汽车系统有限公司保定自动化技术分公司隶属于精工集团，为长城汽车股份有限公司全资子公司，成立于2018年6月26日。公司经营范围主要包括：工业自动化、传动及控制设备、工业机器人集成、仪器仪表系统的研发、设计、制造等，公司21年营业收入超过10亿元。一方面现有工业通信网络采用硬介质布线，存在诸多应用痛点，若5G无线通信技术能够在工业通信领域得到应用，将打破现有传统硬介质网络架构，从根本上消除现有工业网络痛点；另一方面，国内一线传统线体集成商有业务转型的迫切需求，5G工业应用技术的研究与落地成为工业转型的一个重要突破口。

勃傲自动化是汽车产线tie2集成商，连续9年被大众评为TOP1供应商。工业协议是工业自动化的重要组成部分，传统工业通信以有线技术方案为主，对其技术原理以及在汽车行业的应用有10多年的丰富经验。 5G URLLC为工业通信网络带来新的变革，工业协议与5G的对接成为关键。

5G工业互联脱虚向实，通信与工业融合实现产业升级。2020年中国5G通信产业规模达5000亿，随着5G无线通讯技术不断成熟，各大企业都在基于5G技术探索落地应用场景，在5G十大先锋应用领域中工业互联网领域5G市场空间最大，且处于探索期。5G及5G-Advanced标准持续演进，URLLC能力不断提升；5G URLLC将使5G成为真正的工业5G网络，让工业自动化真正走向网络化、柔性化和智能化的变革，使工业制造实现产业升级。

1.2 关键词

5G/5G-Advanced、URLLC、IT/OT融合、无线实时/非实时一张网、工业实时控制

1.3 测试床项目承接主体

1.3.1 发起公司和主要联系人联系方式

1.3.2 合作公司

1.4 测试床项目目标

本测试床将完成以下几方面的创新：

1. 5G URLLC能力提升：4ms@5个9 ， URLLC模组定义

2. 工业协议over5G的跨层技术：业务协同以提升系统效率

3. 5G下沉OT层的联合创新：5G-A URLLC柔性产线，及5G+OT应用，如5G+随行夹具，5G+远程IO化AGV或EMS，5G+集中化PLC，5G+机器人夹具/固定设备无线化等

1.5 测试床方案架构

1.5.1 测试床应用场景

本测试床针对5G-A URLLC在汽车主要工艺中的应用进行联合验证。主要包括焊装白车身模拟产线，IO化AGV输送线，智能安装线。

本次阶段1，完成5G-A URLLC在焊接产线和AGV输送线的E2E验证。该产线代表了未来汽车柔性生产的发展方向，从传统按计划排产到未来订单式生产，由立体库+随行夹具可以匹配多种车型，机器人+工具切换可以支持多种混合工艺，整个产线形成模块化的部署，匹配车间不同工艺不同车型的生产需要。

如下图所示，是生产汽车后车门的焊装柔性产线，由四台机器人通过切换工具，配合完成抓件、焊接、涂胶、滚边多种工艺；并结合立体库随行夹具，支持多种车型的后车门的混线生产。

1.5.2 测试床架构

本测试床针对的是工厂内网，由传统的IT/OT分层网络，演进为工业5G实时网络，支持柔性化剪辫子，IT数据采集/OT实时控制一张网。

1.5.3 测试床方案

测试床焊接生产线可完成前门、后门两种制件生产，当前以后门生产为例进行具体工艺方案的介绍：

工艺方案：①AGV小车携带内板总成夹具运行至KD件库区，10R1机器人通过视觉系统分别抓取后门内板和内板小件，放到AGV上；②AGV运行至20工位后，R2从AGV上抓取内板和内板小件放到内板总成焊接夹具上，R3、R4开始焊接；焊接完成后R2抓取内板总成，空中对接给R1开始涂胶，R2将抓手放到内板夹具上，之后NBG开始切换胎模夹具；切换完成之后，R2切换外板抓手将外板放到胎模夹具上，R1涂胶完成后将内板总成放到胎模夹具上，R3抓取胎模压紧装置放到胎模夹具上压紧制件后， R3和R4切换伺服辊头开始辊边；辊边完成之后，R1机器人抓取总成制件对接给20R2，20R2再将总成放置到AGV上；③AGV拉着车门总成返回10工位，10R1切换抓手，抓取车门总成，在七轴上移动到安装位置，同时NC顶升完成车身定位后，抓手携后门总成与车身进行匹配，完成车门安装。

该方案有两台AGV同时作业依次循环工作；后期可根据需要扩展，通过新增机器人工装夹具实现车门所有小件全工艺焊接生产。

传统工业通信组网，以主PLC为中心，主PLC到SCADA/MES采用IT化组网，主PLC到现场设备/IO采用OT化实时组网。在车间OT网络内部，在车间环网之下，也存在2-4级有线组网。传统的工业有线网络集成方案如下图：

而采用5G 网络之后，现场设备可以在车间内部实现一跳接入，直接与主PLC通信，同时也可通过车间环网接入服务器，进行数采等业务交互，从而大幅简化车间组网。5G组网具备扁平化、实时/非实时一张网、5G URLLC/eMBB/定位多种业务QOS保障机制。

本测试床阶段1采用5G-Adcanced 技术样机，进行该柔性产线的验证，通过5G-A URLLC连接实现主PLC到现场设备之间的实时工业网络无线化。其中主PLC从5G UPF接入，现场设备从5G UE接入； 5G-A URLLC终端采用测试终端TUE，因TUE数量有限，现场设备多数采用级联方式接入5G网络。具体组网如下图所示：

5G-A URLLC网络的现场部署，采用lampsite小基站，pRRU间距10m*12m，UPF下沉车间，部署在产线边。

1.5.4 方案重点技术

5G-A URLLC技术样机，为满足4ms@5个9的业务述求，采用以下关键技术：

• 采用两个TDD载波，配置成互补配比，构建类似FDD帧结构避免空口业务包传输等待，降低时延，同时具备TDD上下行信道互易性等优势，获取可靠性和容量增益。

• 5G UPF下沉车间，且实时处理能力<0.5ms

1.5.5 方案自主研发性、创新性及先进性

本测试床方案的自主研发性、创新性及先进性如下：

1.6 测试床实施部署

1.6.1 测试床实施规划

测试床时间规划如下：

1.6.2 测试床实施的技术支撑及保障措施

四家单位已成立联合工作组，并制定测试床开展计划，其中对于阶段1的计划如下：

测试床工艺方案与焊装车间工艺方案完全按照1:1比例规划设计，覆盖整个焊装车间80%的工艺应用，测试床目前具体建设计划如下：

阶段1：3月已完成5G/5G-A 网络部署，受疫情影响，部分产线装备到货延期，7月底完成产线业务上线及E2E集成测试

阶段2：已启动，预估12月底完成

1.7 测试床预期成果

1.7.1 测试床的预期可量化实施结果

焊装模拟产线：基于立体夹具库的柔性工艺，3大类14个场景，涵盖汽车焊装全场景，涵盖80% 5G URLLC应用场景。

1.7.2 测试床的商业价值、经济效益

首先，本测试床将推进业界首个基于5G URLLC产线的落地。长城精工探索5G URLLC在工业自动化落地三波走，需首先完成5G URLLC的技术创新验证。

1.7.3 测试床的社会价值

基于5G URLLC构建工业5G实时网络，带动工业自动化三大变革：网络化、柔性化、智能化。国产工业自动化企业将借助工业5G网络，实现弯道超车，实现工业自动化产品的自主创新。

1.7.4 测试床初步推广应用案例

本测试床将利于5G URLLC产业推进，抓住汽车新能源产能新建的契机，聚焦的C2IO联合技术创新，E2E拉动5GURLLC工业控制产业。

1.8 测试床成果验证

1.8.1 测试床成果验证计划

测试床时间规划如下：阶段1测试(2022.6)，阶段2测试(2022.12)

1.8.2 测试床成果验证方案

本测试床阶段1完成，5G-A URLLC创新技术保障4ms@5个9，可支持汽车柔性产线稳定运行。测试验证方案如下：

采用PLC-IO现场总线分析仪，测试5G-A URLLC网络的时延，无论是PLC-IO，还是IO-PLC均可达到4ms@5个9.

通过现场产线实际运行，5G-A URLLC网络可保证产线稳定运行。说明URLLC技术可以匹配工业控制C2IO的业务场景。

1.9 测试床成果交付

1.9.1 测试床成果交付件

本测试床的交付件如下：

1.9.2 测试床可复制性

因汽车行业的自动化水平最高，本测试床的能力和场景，基本适用于多数离散制造的产线自动化，从而使工业5G实时全业务网络成为未来全连接5G工厂的选择。

1.9.3 测试床开放性

本测试床将联合汽车主机厂商，集成商，下游OT厂商联合参与。

1.10 其他信息

1.10.1 测试床资金

生产线预估资金需求如下，资金来源：公司自筹。