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近日，中國移動研究院聯(lián)合中國移動山東公司青島分公司、青島海爾、華為、展銳、移遠、宏電等8家單位，在青島海爾中德滾筒洗衣機工廠聚焦拖鏈易損問題導(dǎo)致產(chǎn)線頻繁停機檢修的痛點問題，創(chuàng)新設(shè)計拖鏈系統(tǒng)5G化的確定性解決方案，實現(xiàn)了拖鏈系統(tǒng)剪辮子，提升了生產(chǎn)效率，節(jié)約了產(chǎn)線運維成本，打造了5G融入生產(chǎn)賦能全連接工廠的標(biāo)桿案例。

海爾滾筒洗衣機廠房的現(xiàn)有生產(chǎn)線采用串聯(lián)控制結(jié)構(gòu)，即一條產(chǎn)線由一個主控柜（主PLC）控制整條產(chǎn)線數(shù)十個閥島從站（從PLC）的機械控制以及運動，主/從PLC之間的通信采用工業(yè)電纜進行連接。滾筒洗衣機產(chǎn)線需要完成洗衣機缸體的翻轉(zhuǎn)、托舉、夾抱等動作，這些動作的完成依賴拖鏈電纜進行通信連接。但是持續(xù)的移動和彎折，會導(dǎo)致拖鏈電纜的折損，進而影響主/從PLC之間的通信穩(wěn)定性，致使整個產(chǎn)線停機。

整個海爾洗衣機廠房擁有10條產(chǎn)線，其中采用拖鏈電纜的系統(tǒng)約有400個，據(jù)統(tǒng)計每個月拖鏈電纜會故障4~5次，每個月約造成20小時/產(chǎn)線的停機，海爾工廠亟待解決拖鏈系統(tǒng)頻繁故障問題。

在采用拖鏈系統(tǒng)5G化方式解決車間痛點問題時，又面臨工業(yè)Profinet協(xié)議基于5G進行二層承載、主/從PLC點對點5G直連通信、PLC控制要求5G網(wǎng)絡(luò)達到[email protected]%的確定性通信保障能力等技術(shù)挑戰(zhàn)。中國移動研究院基于5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)技術(shù)框架，整合5G LAN、原生雙發(fā)選收、低時延和動態(tài)QoS四大技術(shù)方案，創(chuàng)新設(shè)計了拖鏈控制系統(tǒng)5G化升級的解決方案，在中國移動集團技術(shù)部的組織和指導(dǎo)下，聯(lián)合海爾卡奧斯工業(yè)智能研究院、中國移動山東公司以及華為，在青島海爾中德滾筒洗衣機工廠進行了試點驗證。

5G-LAN技術(shù)，通過二層組網(wǎng)、組播通信和PRP冗余傳輸機制，可以原生的承載海爾工廠拖鏈電纜的Profinet協(xié)議，避免主、從PLC之間通過增加額外隧道或者配置其他設(shè)備實現(xiàn)互通，減少實施復(fù)雜度，實現(xiàn)主控柜中主PLC和從PLC之間的直接數(shù)據(jù)通信。

原生的雙發(fā)選收技術(shù)，實現(xiàn)了主PLC和從PLC之間的高可靠數(shù)據(jù)通信能力（[email protected]%）。相較于端側(cè)方案，基于原生的雙發(fā)選收可以簡化PLC之間的無線組網(wǎng)，減少PLC前置工業(yè)交換機的部署，減少故障風(fēng)險點。

低時延技術(shù)，基于主/從PLC之間周期性業(yè)務(wù)特征，實現(xiàn)定向的調(diào)度，可以降低傳輸時間。此外，基于業(yè)務(wù)特征在無線上提前分配資源，實施預(yù)調(diào)度和免調(diào)度，進一步降低5G空口的時延，將端到端時延穩(wěn)定控制在16毫秒甚至更低，從而滿足整個PLC之間的通信需求。

動態(tài)QoS技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)配置，保障多業(yè)務(wù)共用5G時主/從PLC間控制數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定有序。該技術(shù)也達成了一網(wǎng)多用和靈活業(yè)務(wù)調(diào)度的目的。

在本次試點中，項目組采用雙端無線方案完成了拖鏈控制系統(tǒng)的5G化改造，即在主控柜中內(nèi)置5G-LAN網(wǎng)關(guān)模組，在夾具I/O旁掛5G-LAN網(wǎng)關(guān)模組，之后通過5G網(wǎng)絡(luò)進行無線直連通信，實現(xiàn)了拖鏈控制系統(tǒng)剪辮子。經(jīng)測試，本方案可以保證整個5G網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定工作在[email protected]%可靠性的指標(biāo)狀態(tài)，并順利通過72小時持續(xù)穩(wěn)定測試驗收。

本次試點的成功是5G深入全連接工廠核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一個重要里程碑，得到多方領(lǐng)導(dǎo)的高度認可。海爾卡奧斯工業(yè)智能研究院魯效平副院長充分肯定了本次試點效果，他指出本次試點幫助工廠縮短了每個月二十小時左右的產(chǎn)線停機維護時間，并提高了整體生產(chǎn)效率，為打造深入核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)的5G全連接工廠做出了積極有效的探索，具有很強的產(chǎn)業(yè)示范作用；集團政企事業(yè)部工業(yè)能源行業(yè)拓展部楊鵬副總經(jīng)理指出，本次試點在5G網(wǎng)絡(luò)和車間生產(chǎn)網(wǎng)方面做了很好的結(jié)合，并且在解決信息孤島、提升網(wǎng)絡(luò)低時延高可靠能力等方面都做出了很有效的嘗試，希望以項目為起點，快速形成可推廣的技術(shù)方案，讓5G在工廠有更好的應(yīng)用。

中國移動將總結(jié)好本地試點的成果，將其打造成為5G融入工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)桿案例，為后續(xù)滑動、擺動控制系統(tǒng)5G化的規(guī)模復(fù)制提供真實有效的范本。同時，進一步做深做實5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新能力，探索5G在工業(yè)產(chǎn)線的新應(yīng)用和新價值。

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