5G ToB算网一体，构建下一代工业生产线

        随着工业园区场景的探索和锤炼，5G ToB开始进入工业现场生产域。2023年2月，工业和信息化部印发《5G全连接工厂建设指南》，提出“十四五”时期主要面向原材料、装备、消费品、电子等制造业各行业以及采矿、港口、电力等重点行业领域，推动万家企业开展5G全连接工厂建设，建成1000个分类分级、特色鲜明的工厂，打造100个标杆工厂，推动5G融合应用纵深发展。5G ToB应用正式从“试水试航”走向“扬帆远航”。

5G全连接，降本提效构建下一代生产线

        以互联网、大数据、云计算、人工智能等为代表的新一代信息技术与工业企业的深度融合，将推进企业的数字化转型。5G ToB将融合这些新一代信息技术，借助5G全连接工厂的建设，为企业导入新技术、新方案，帮助企业完成数字化转型，降低生产和管理成本，提升生产效率。同时，这也是企业自身吸引人才，留住人才，长久发展的需要。

        传统的工业车间是根据产能需求，结合生产工艺流程设计若干个固定的生产线，每条生产线由若干固定的工位组成。随着市场竞争的加剧，传统生产线急需数字化改造，以适应上下游的市场变化，提升自身的竞争力：

        - 建立柔性生产线：按峰值产能设计的生产线，一旦市场发生变化，调整周期长，调整费用高；柔性生产线具备按需动态组建和调整的能力，能更好地响应市场变化。

        - 按需调配资源：固定工位的高价值仪器仪表，以及GPU等算力设备，不能多生产线共享使用，设备投资维护成本高；企业需要仪表能按需调配，实现车间级共享。

        - 引入自动化工具：在物流转运、工位上下料、质检等环节，企业需要引入AGV（automated guided vehicle）、数采、机器视觉、自动控制等新型算力技术，以提高生产效率，保障生产质量。

        下一代柔性智能生产线通过5G技术的导入，实现工业设备应连尽连，同时，利用5G算网一体解决方案，内置AGV调度系统、云化AI、云化PLC（programmable logic controller）等应用能力，助力企业生产域智能化升级。

        如图1所示，柔性智能生产线每个工位通过5G连接，工位可以自由增减并调整布局，工位上下料由AGV+机械臂完成，一台AGV按需调度服务于多个任意位置的工位，并由机器视觉质检代替人工质检。5G全连接柔性无人生产线的建立，不仅能解决生产线调整难的问题，同时通过空间共享、设备共享降低了生产线投资成本，并大幅降低人力成本，提高生产效率。

5G ToB算网一体，为下一代生产线提供数字化服务

        数字化转型是指以数字化技术为基础，帮助传统产业通过数字技术应用和深度融合，提高生产效率，缩短生产周期，降低运营成本，最终实现全链条数字化水平的提升。而这些数字化技术的应用，离不开算力和网络这两个载体。

        随着5G全连接工厂的建设推进，以及通信业对行业场景理解的深入，面向算网一体的5G ToB数字化解决方案日益受到业界关注，并越来越被企业认可。

        工业数字化应用主要有PLC、AGV、机器视觉、数采、定位，以及生产线生产管理、测试类等应用。这些算力应用一方面通过网络互联互通，另一方面可以直接部署在5G算网一体机上，形成端到端一体化的数字化解决方案，为企业降本提效，解决客户实际生产问题：

        - 提供云化PLC能力，使能OT域应用IT化，可以让客户更加方便地修改PLC控制逻辑，并减少PLC设备的投入成本；

        - 提供云化AI的能力，使得质检算法可以部署在云端，同时算力云化可以多工位共享，减少算力投入成本，解决单点故障问题；

        - 5G网关提供工业相机接入能力，并可以部署生产测试企业APP，替代工位上的工控机，降低5G接入成本；

        - 云化PLC+云化AI的协作更加高效，易变更，提高生产效率。

        同时，算网一体化不是简单的物理承载的一体化，而是网业协同，网络能更好地感知业务，为业务进行SLA服务保障，同时应用也能更好地适应5G网络，算网一体交付，快速应对生产线集成和交付。

        基于5G算网一体化构建下一代生产线，除了更简单的网络连接，更高集成度的算网融合，更重要的是引导5G设备厂家更加关注生产域客户视角的业务诉求，从着眼5G网络解决方案到注重企业数字化解决方案的转变。

5G工业编排，为下一代生产线应用提供SLA服务保障

        PLC应用是生产线自动化、数字化不可缺少的一环。时延的抖动和不确定性会导致PLC断链，生产业务停止。因此PLC类生产线应用对5G网络要求更高，要求4~20ms的确定性时延保障。这需要5G网络充分利用网算一体优势，为下一代生产线提供确定性的SLA服务保障能力。

        确定性来自于可编排，工业总线的确定性来自于总线的数据编排设计。同样地，5G网络要对工业数据进行编排设计，才能规划好确定性，包括时延确定性，以及能支持时延确定性的终端数量。

        5G TSN技术是编排的基础。5G网络在TSN的时钟同步基础上，对工业数据进行全局统筹编排，让数据发送时刻跟5G调度的时刻进行对应，同时基于可控的编排，计算能提供确定性调度的终端容量。

        如图2所示，利用5G算力提供工业感知能力，感知工业数据的模型，包括数据的大小、发包周期、发包时刻，为工业编排提供输入；5G业务工业编排再根据单终端的数据模型，以及多终端的数据模型，将数据发送时刻跟5G空口时隙做好对应关系，从而保证每个数据包的发送都可控。通过工业编排，达到5G网络和算力应用的深度融合，提供面向应用的SLA服务保障能力。

        在5G ToB时代，新业务、新场景、新客户赋予5G算力新的内涵和特性，云边端协同的“连接”和“算力”的融合成为各产业生态参与方积极开展的技术研究方向。传统OT厂家正在内置5G模组来进行OT域随时随地的网络连接；CT厂家也在5G CPE上部署vPLC等工业应用，使其成为OT域终端设施；生产线集成商正在研究如何将5G算网一体纳入集成方案；数字化应用方在利用5G网络的能力开放来优化和集成自己的应用。

        5G算网融合不仅是通信技术的产业升级，也代表了数字经济时代的新生态、新机遇、新模式。它是个不断发展的新概念，它让5G设备方从传统通信服务商转型为数字化服务提供商。展望未来，无处不在的“连接”+“算力”5G网络，将在千行百业被广泛集成和复制，共创数字经济美好未来。