上汽通用五菱生产线数字化升级改造
新能源汽车时代，用户的用车需求呈现出多元化、个性化的趋势，汽车厂家间的竞争也愈加激烈。汽车的个性化装配给制造带来巨大挑战，需要制造工厂具有更高的柔性生产能力，因此越来越多的汽车工厂引入柔性工岛，在工岛之间会采用更多的AGV做产线物流，运送半成品配件。如果采用传统的WiFi覆盖，更容易出现切换断网、网络拥塞卡顿等问题，影响生产物流的效率，严重的甚至会导致产线停线。工岛间PLC的控制协同为东西向C2C通讯，一般采用有线连接，工岛布局变更时需要重新走线槽布线，带来额外的部署周期及成本。
为改变以上状况，上汽五菱汽车与中兴通讯合作，在生产现场引入5G无线网络，替代汽车车间的有线、触轨、波导等通讯连接方式，降低建设成本，缩短变更周期，进一步促进柔性生产。
一、实施背景
为了增强汽车工厂生产线间的柔性工作能力，实现全流程无人化操作的目标；同时提高生产线的整体工作效率，降低人力成本，规避安全事故，中兴通讯联合上汽通用五菱在汽车工厂自动化OT域，使用5G网络提升工厂柔性生产能力，依靠5G网络服务自身的可靠性，实现关键业务1个月不断链的可靠运行，成为本次案例的第一个改造重点。
汽车工厂每天都会面临大量物料的重复性卸货的工作，这些物料不仅沉重且繁多。依靠传统人力叉车执行，往往需要很多经验丰富的操作员才能完成，并且随着新能源汽车生产需求的加大，大量物料卸运工作成为影响产能爬坡的因素之一，若此时AGV断链将影响工岛间的生产物流效率。因此选择在汽车工厂总装车间场地，进行AGV车改造。对工厂原有多种AGV车体进行改造，具体为替换原有AGV车体控制器，使AGV车体的工作机械性能与执行精度均有较大幅度的提升，提高多个场景的无人化、区间定位及柔性工作能力。通过本次改造可以释放大量人力,利用AGV实现物料全过程的无人化操作，提高定位精度，成为本次案例第二个改造重点。
汽车工厂制造车间会面临网络需要运维，但运营商没法长期驻场的问题，依靠VVIP的运维服务也没法满足工厂快速恢复、连续生产的需求。车间专网为物理专网，5G网络深入工控，需要现场人员有直接维护的基本能力，因此尽量降低维护工作量、降低对操作技能的要求，成为困难点。面向业务通信服务的可用性，提供工业专网自运维平台成为本次案例的最后一个改造重点。
二、实施目标
针对本次飞翼车卸货及运输项目的无人化改造，提出以下实施目标：
1、聚焦面向业务通讯服务的可用性，实现关键业务（PLC业务承载）1个月不断链；
2、完成汽车总装车间叉车AGV的改造，解决叉车自身定位精度难题；
3、提供工业专网自运维平台，能快速处理故障定位故障，实现企业自运维。
三、建设内容
针对第一个改造点：汽车制造车间最重要的两个业务是AGV和安全IO，AGV断链将影响工岛间的生产物流效率，安全通讯断链将直接导致产线停线。客户提出在实验室满足7×24小时不断链，在实际生产车间要求业务至少1个月不断链。
考虑到大部分工厂都使用安全PLC来保持协作机械间的安全区间，从而保障人身财产安全。工厂基地建设了生产PLC系统，对应工业以太网协议为EtherNet/IP，其中功能安全通讯协议为CIP safety。只要满足安全IO指标，即满足车间内所有PLC应用指标，就可以衍生各个PLC应用。PLC支持无线接入，可以替代汽车车间的有线、触轨、波导等通讯连接方式，降低建设及变更成本，缩短变更周期，促进柔性生产。PLC无线接入成熟，进一步促进了PLC集中虚拟部署，有利于实现国产化替代及效率成本优化。
中兴通讯采用基于NE+SE的20ms 99.99%参数保障、内生TSN确定型、5G LAN等功能，实现了单CPE对单个工岛内，多个安全IO+普通IO+机器人控制柜的混合复杂PLC业务的稳定保障。基于室分系统的超级小区，加载内置的20ms 99.99%时延确定性分级保障、FRER(双发选收)、VxLAN二层组网、控制面断链保活等机制，实现了现场要求的可靠性需求。
针对第二个改造点：首先为了解决现有AGV双发选收功能及现有AGV叉车定位精度问题，中兴通讯组建专家团队前往现场进行驻地工勘。了解到现场有多台闲置AGV，为了最大化利用现有车体，减少改造投入费，双方确定以AGV控制器为改造切入点。
中兴通讯配合上汽通用五菱，在现有AGV车体上进行两款车型控制器的功能验证测试，以满足控制器对不同AGV车体的适配度。经过多次反复调测，完成两款AGV控制器的测试验证，其重复定位精度为±7mm，解决了叉车自身定位精度的难题。
其次为了不影响现场生产线的工作，双方紧密配合，中兴通讯通过严谨的态度和专业的技术能力，加快AGV控制器在不同AGV车体间的测试和验证工作，包括底层适配、底层控制、导航定位、驱动器响应等，同步减少对接过程中的各类流程制约和限制，保证按期完成完整的测试验证及试运行工作。
针对第三个改造点：考虑到车间专网为物理专网，车间有自己的现场维护团队，5G网络深入工控，需要现场人员具备直接维护的能力，因此要尽量降低维护工作量、降低对操作技能的要求。中兴通讯通过与PLC厂家深入沟通协同，提供了端到端的确定性维护工具及IDOS自运维平台，可及时定位和解决项目运行过程中的各类问题和故障，免复现抓包、自动化分析、自运维，持续保障PLC不断链、使能生产快速恢复。一系列的专网自运维工具降低了5G专网的运维门槛，满足了客户专网自运维的需求。
四、实施效果
1、安全通讯断链将导致整个产线停线，且需要人工介入恢复。从需求角度看，当前车间PLC的应用中，安全PLC业务的时延确定性要求是最高的。本次中兴通讯在上汽通用五菱生产车间，基于NodeEngine工业基站+SE9102商用终端，率先实现了安全协议长时间不断链，验证了基于5G承载工业安全协议的可靠性，完成了安全PLC的可靠性验证，为汽车生产领域利用5G来承载更多的PLC控制类应用打开了大门。
2、以AGV控制器适配验证为实施点，双方投入资源进行对接。中兴通讯组建专家团队配合上汽通用五菱方完成多款AGV控制器的功能性验证，同步在室内/室外场景下，联合方案开发，有效提高现有AGV叉车的物料搬运执行效率。
3、极简故障定界定位，满足企业对5G专网自运维的需求。在工业现场，仅靠链路保障并不能完全满足生产的需求，还需要做到一旦发生断链故障，能快速恢复生产并能够事后追溯，对故障定界定位。本次创新案例应用了端到端的确定性维护工具及中兴通讯IDOS自运维平台，通过与PLC厂家深入沟通协同，及时定位和解决了项目运行过程中的故障。免复现抓包、自动化分析、自运维，成为持续保障PLC不断链、生产快速恢复的神兵利器。