編者按：實現產業的高端化、智能化、綠色化，技術支撐必不可少。企業上云是推動制造業數字化轉型手段之一，有助于加快發展新質生產力。

　　這兩年來，河北省積極推動企業上云尤其是工業設備上云，成效明顯。企業借助“一朵云”，實現了資源優化配置，能效和安全水平提升，服務模式和商業模式創新。解析呈現企業上云帶來的變化，河北日報今日起推出系列報道“上云記”，敬請關注。

　　【閱讀提示】

　　在保定長城精工，有一條先進的工業產線——全球首條5G超高可靠低時延汽車柔性產線。

　　依托先進的5G-A移動通信技術，保定長城精工攜手中國聯通、華為等企業合作打造的這條產線，實現了5G-A技術在工業控制核心生產環節的首次應用。

　　這樣一條產線，究竟會打開一幅怎樣的工業圖景？記者來到了長城精工。

　　機器人通信“有線”變“無線”意味著什么

　　3月1日，保定精誠工科汽車系統有限公司5G-A工業互聯網實驗室，全球首條5G超高可靠低時延汽車柔性產線生產現場。

　　托起汽車車門，配合著一側的膠槍，機械臂輕微彎曲調整“身姿”，一個優美的旋轉，便完成了一個汽車車門的涂膠工作。

　　精誠工科汽車系統有限公司（以下簡稱“長城精工”）是長城汽車旗下的零部件子公司。該公司下屬的精工自動化，主要負責為長城汽車及外部車企開發智能裝備及自動化產線設計集成。

　　表面上看，實驗室里上演的只是一個普通的車門生產現場，但事實上，這個過程卻涵蓋了大部分5G-A在工業領域的典型應用場景，標志著5G-A已經從技術驗證階段逐步邁入預商用部署。

　　“人眨一次眼大約需要200毫秒。就在我們這一眨眼的工夫，這組設備之間就可以完成約50次的通信。更神奇的是，產線上每臺設備都相當于自帶了一部‘手機’，實現了工業控制總線無線對有線的替換。”長城精工自動化5G-A工業互聯網實驗室負責人黃曉笠細數其中的“黑科技”。

　　掏出激光筆，黃曉笠將光點打到一束蜿蜒纏繞在機器人身上的黑色線纜管上，“現在這根管子可比原來‘瘦’多了，主要是因為去掉了通信線纜。”

　　一直以來，通信線纜在機器人自動化產線上不可或缺。

　　黃曉笠解釋，機器人抓取工具進行焊接、滾邊、涂膠等操作，都是靠機器人控制柜來控制的。如果把機器人控制柜比作“大腦”，機器人就是“手臂”，焊槍、滾邊頭等工具就是“手”。

　　產線上，機器人執行不同的操作需要抓取不同的工具，所以通常“手臂”和“手”都不是固定連接的。只有當機器人抓取了某個工具，機器人控制柜的通信信號才會通過通信線纜“激活”工具，“大腦”的指令才會傳導到“手”，從而進行相關操作。

　　不只是機器人身上，生產線的所有設備都要靠實體通信線纜連接。這使布設工業總線，一度成為長城精工產線調整時的大工程。

　　“僅去年一年，長城汽車就上新了15款車型，每款新車型的上新都涉及生產線改造，都需要重新布設線纜，基本上是一年一小改，三年一大改。”黃曉笠說，頻繁的拆裝和調整布線，耗費了巨大的時間和金錢成本，長城汽車每年的網絡總投資約為2000萬元。

　　依靠有線網絡實現設備的串聯和控制，不僅工作量大，而且由于網絡層級眾多、線纜繁雜，也會導致故障頻發。尤其是在機械臂、滑臺、轉臺等移動場景中，通信線纜磨損會更加嚴重。

　　“線纜的狀態無法掌握，不能進行有目的的保養。我們做過統計，因為磨損導致的計劃外停產，每年累計約48—72個小時。”黃曉笠解釋，產線工序都是相互聯系的，一條產線的停產還會影響上下工序產線的正常生產。

　　可現在，通過“背在”設備上的“手機”，這些問題迎刃而解。

　　拿出一個有線電視盒大小的通信終端，黃曉笠神秘地說，這就是專門供設備使用的“手機”。在5G-A超高可靠低時延柔性產線上，記者看到，每個設備都配備了一部。

　　這種“手機”的應用，顛覆了傳統通信電纜的信號傳輸技術路線。

　　“以機械臂抓取工具進行焊接操作為例，現在一有生產指令，‘大腦’就可以直接給‘手’打電話傳達指令，而不需要通過通信線纜這根‘神經’去接通了。”黃曉笠解釋。

　　設備通信無線化，從根本上消除了通信線纜磨損導致的故障，設備可動率將明顯提升。另外，新車型導入不再涉及網絡硬件重構，設備布局也能夠更加靈活，可使施工周期縮短10—15天。

　　黃曉笠介紹，據測算，有線改無線，每年能減少停機60小時，長城汽車各生產基地可以做到一分鐘下線一輛車，按每輛車17萬元計算，為企業直接帶來的效益約6億元/年。

　　5G-A的“絲滑體驗”意味著什么

　　在工信部公布的2023年5G工廠名錄中，共有9家河北企業。其中，長城精工是河北省唯一一家應用了5G-A移動通信技術的5G工廠。

　　在5G-A工業互聯網實驗室房頂的架梁上，分布著幾個大大小小的白色盒子，小的巴掌大，大的則與磚頭相仿。

　　“小的是5G基站，大的就是5G-A基站。”河北聯通保定分公司5G工業互聯網技術總監袁凱解釋，這些基站就相當于所有現場無線設備之間連接的一個個橋梁，負責無線設備數據的上傳下達。而目前，5G基站原本的功能已經全部改由現場部署的9個5G-A基站承載。

　　不過，該生產線的先進之處，不只是這些。

　　“這就是給設備裝的‘手機’的模組。上面的這塊‘芯片’，是由我們中國科技企業自主研發的。”指著模組上的一塊三四厘米見方的金屬片，黃曉笠一臉自豪。

　　如果說5G-A基站解決的是信號覆蓋和傳輸的基礎底座問題，那終端就是每個產線設備的“通信管家”。兩者“強強聯手”，讓終端設備之間的通信時延降低到4毫秒。

　　5G-A，即5G-Advanced，是進入6G時代前的一個過渡，可以理解為5G的增強版。相比5G，5G-A在連接速率、時延、定位、可靠性等方面有了大幅提升。

　　5G-A的出現，對長城汽車來說，意味著一件一直想做卻做不了的事兒，終于有了實現的可能。

　　長城汽車早在21世紀初便實現了機器人自動化生產。但隨著“有線”的弊端逐漸暴露，實現工業生產關鍵工位和關鍵工序的無線化，成為這家河北車企乃至全球制造業渴望到來的新變革。

　　“無線通信之所以一直沒能在工業中實現，主要原因是不能實現超低時延、超高穩定性等。”袁凱介紹，通過實體的線纜傳輸，設備間的通信時延大約只有2毫秒。可是使用無線傳輸，即便按照5G商用標準，通信時延也得20毫秒。

　　這個時延，對我們普通人的日常生活來說小到可以忽略不計，卻仍然達不到工業控制要求。

　　“一條生產線涉及十幾道工序，長城汽車有大大小小生產線上百條，一個個時延累積起來，就可以被指數級放大，對于效率的影響是巨大的，對企業來說更是‘真金白銀的流失’。”黃曉笠說。

　　更極端的情況下，一旦工人意外闖入產線安全光柵，產線必須以最快的速度停掉，這對通信時延提出了更高的要求。

　　“相比5G，5G-A達到了僅4毫秒的低時延，這是當下網絡支撐能力和我們工業生產可接受時延范圍之間的平衡點。”黃曉笠介紹，相比5G達到的99.99%的可靠性，5G-A的可靠性則達到了99.999%。

　　“4毫秒”“99.999%”，帶給了工業生產全新的“絲滑體驗”。

　　“可靠性從‘4個9’提升到‘5個9’，別看只增加了0.009%，但一年365天，一天有24小時，一小時有60分鐘，提升這一點點，卻意味著一條產線每年能增加47分鐘的信號穩定性。”打開計算器，袁凱邊計算邊解釋，我們打手機會有信號不好的時候，可工業設備配的“手機”如果出現信號不好，會直接導致停產。

　　依靠5G-A強大的網絡性能，試制生產線實現4毫秒超低時延和“5個9”的超高穩定性之外，還疊加了傳感器技術和AI視覺。

　　“這就是讓生產線在實現無線化的同時，使機器能夠自動檢測產品合格與否，是由‘機器換人’到‘機器變人’的一個嘗試。”黃曉笠解釋道。

　　工業無線通信意味著什么

　　“提到5G，大多數人首先想到的就是我們平時用的手機，但事實上，人們在日常生活中的需求，4G已經基本滿足了。5G的真正潛力，還是在工業領域。”袁凱介紹，隨著技術的不斷發展和應用場景的不斷擴大，5G尤其是5G-A，在大規模設備連接、工業自動化和智能制造、無人化生產、工業網絡安全等領域，對于推動工業領域的數字化轉型和升級，擁有無限可能。

　　這次打造的5G-A試制生產線，長城精工的合作方可謂“眾星云集”——中國信息通信研究院、中國聯通、上海勃傲自動化系統有限公司、華為技術有限公司。幾方各自出資，同步研發、同步優化，這種合作，才有了5G-A技術在工業控制核心生產環節的首次應用。

　　為何這些制造企業、通信企業、科技企業聚首保定，都對合作表現出如此強烈的興趣？

　　“根本原因在于，大家都敏銳地意識到，工業無線通信的新風口要來了！”袁凱表示。

　　對這樣的趨勢，黃曉笠的感知尤為直接。

　　黃曉笠學的是電子信息科學與技術專業，他從河北大學本科畢業后于2022年初入職長城精工。

　　“最初我對自己的工作定位，就是生產輔助。”可令黃曉笠沒想到的是，短短兩年里，他的工作便一步步深入到焊接、涂膠、滾邊等產線核心環節。他已經成長為長城精工5G-A工業互聯網實驗室的負責人。

　　敏銳的嗅覺、超前的布局，為我國實現工業無線通信核心產品國產化提供了彎道超車的機會。長城精工的探索，正是一個具體的縮影。

　　“拿我們這條試制產線來說，已經實現了多個突破。”黃曉笠介紹，除了芯片、模組，目前構建了工業控制層從有線到無線的垂直創新生態，研發了漆面檢測系統、裝配檢測系統、單組分涂膠系統、雙組分涂膠系統、激光焊接系統、伺服滾邊系統等一系列核心產品。

　　更重要的是，這條試制生產線首次實現了對工業協議的解析，進行了設備通信傳輸與5G資源的協同調整，使設備通信容量大幅提升。

　　“打破現有技術壟斷格局，打造中國工業無線通信的技術標準和產業生態，我們河北企業一樣能從有線網絡時代的跟隨者成為5G時代的引領者。”黃曉笠表示。

　　“兩年多來，幾方在合作過程中，面臨的最大挑戰不在于技術研發，而在于到底要不要干，干了到底有沒有用。”袁凱說，現在，風口已經來了。

　　近日，華為研發的全球首個5G-A全系列、全場景解決方案正式發布，今年全球有望實現5G-A規模商用。

　　伴隨一大批5G-A預商用技術的出現，2024年是5.5G的商用元年，如今已經成為業界共識。

　　而對于長城汽車來說，目前集團共有四條生產線在進行改造，其中，徐水基地的產線改造將率先完成，預計2024年5月底投入運行。

　　這也意味著5G-A將從實驗室走向真正的生產線，并逐步深入生產核心控制環節，加速拓展關鍵場景典型應用，推動制造業數字化轉型升級。

　　長城精工自動化行云科技事業部副部長袁占江介紹，下一步，長城汽車計劃將5G-A疊加工業互聯網平臺，覆蓋集團30家工廠，實現超過5000臺設備的連接，開發超100個工業App，賦能整車及零部件的柔性制造。（河北日報記者 周聰聰）

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