通信世界网消息（CWW）施耐德全国5G零碳智能工厂项目，通过将包含控制面网元的5GC下沉到各个工厂园区，达到工业现场高数据安全需求。同时，在施耐德总部建设集中统一网管平台，实现全国多园区专网的集中监控，一点运维。基于各园区的5G专网网络架构，进一步融合工厂生产业务，打造了各类智能化应用场景，构建新型生产业务模式与应用平台，实现产业转型升级。
行业需求及痛点
控制网络基于有线难以柔性组网；客户集团内部要求“零信任”网络安全，传统控制信令出园区的传统5G专网已无法满足客户需求；客户需要无论是5G网络还是应用场景，都能够被高敏捷复制。
1、总体建设方案
整体方案
施耐德全国5G工厂创新实践项目包含了基于5G专网、物联网平台赋能打造针对行业场景的各类应用，如设备预测性维护、智能物流、柔性产线等。完成智能工厂的5G现代化改造，结合了自动化、信息化、智能化和数字化的发展理念，整个项目从5G网络基础建设、5G数据平台搭建、工业机理建模分析及既有业务的云化转型，逐步实现5G与工厂生产核心业务的融合，促进生产与运营模式的转变，提升工厂的智能化水平和管理效率。
图1 整体架构
组网架构
图2 网络拓扑
①无线方案
此次项目采用室内系统DIS（Digital Indoor System）解决方案，该方案是一种支持多制式多频段室内覆盖的分布式基站，可以为施耐德厂区提供良好的5G无线覆盖。同时，针对施耐德室内大上行需求场景，采用分布式Massive MIMO技术用户体验提升50%~300%
②核心网方案
每个厂区部署独立5GC专网，包含控制面AMF、SMF、UDM以及数据面UPF，用户信令和数据不出园区。中国联通大网UDM负责开卡功能，并向厂区UDM周期性同步用户数据；厂区UDM支持签约数据访问&鉴权功能，无需本地开户。施耐德总部机房部署网管，用于厂区的网元状态，告警，话统，跟踪，升级等维护功能。
③承载网方案
无线到园区下沉UDM，从施耐德厂区下沉5GC与该城市厂区无线网间，采用局间中继方式互联网。由联通集团统一调度，落地省分执行开通局间中继线，将该地的施耐德厂区无线网与下沉5GC打通。
应用场景
1. 5G+柔性生产 基于5G低时延、高可靠特性实现柔性生产场景下的PLC南向控制通信网络是该项目的核心应用场景与方向，通过将PLC与运动控制器、变频器、远程I/O通过5G网络进行打通，可以实现控制端与执行端的解耦，实现生产设备、生产线根据订单产品进行灵活重组。
2. 5G+全连接工厂 5G技术使得大数量的AMR部署成为了可能，脱离了传统WIFI网络的渠道，其AMR部署的安全性和响应速率都有了极大的提升。同时，AMR生产厂商也在产品内部集成了5G模块，避免了外挂5G网关的需求，成功成为了5G产业链的一部分。
3. 5G+精准控制 5G技术的大带宽、高可靠、低时延特性，使得远程服务器与现场焊机、各类传感器质检的数据传输通过5G在毫秒级之间完成。高速的数据传输效率能够保证部署在服务器上的控制算法可以在极短的时间内将计算结果反馈到现场的设备内，一方面降低了现场设备的计算负荷，提升运行效率，另一方面通过大数据算法模型优化的焊接参数，可以大幅提升产品质量，降低焊接报废，提高一次通过率等工厂运营指标。
4. 5G+节能减排 通过5G+空压机节能减排平台，打通生产现场与空压机管理之间的数据壁垒，可以最优化的监控控制空压机的用气量，平台通过5G专网连接物理空压机实现远程自动的开启、关闭及参数优化，这样实现了能源最优最合理的分配，精准满足生产需求同时减少电力资源的浪费，对于实现碳中和的目标都更近一步，同时对于制造业工厂具有极强的可拓展性并能快速实现财务收益。
2、项目价值
生产效率提升：
通过5G+PLC柔性产线解决了产线多品种小批次的产品制造难题经过客户测算，单条产线可实现产能提升12%，线体面积降低50%，设备利用率增加80%，PLC成本降低50%，换线时间降低至15分钟，直接经济效益达到120万/年。
应用5G+IOTBOX智能焊机，通过云端焊接参数监控，即使发现异常数据，不良品降低30%，停机时间降低30%，抽检费用降低50%，单焊机节省80万/年。
标杆效应：
施耐德电气作为全球领先的数字化转型专家，不仅自身积极践行绿色智能制造，而且还充分赋能供应链上的合作伙伴迈向绿色转型。其优先开展5G工厂的创新应用，将为其他工业企业带来标杆示范作用。基于长期积累的领先经验和方法论，提出“规划先行、场景聚焦、敏捷韧性、生态共赢”这四个路径帮助制造企业供应链实现数字化升级。
随着施耐德工厂内5G应用的不断深入，必然引领工业自动化产品向5G领域的发展，继而影响整个工业生产领域向5G发展新风向。施耐德电气已经落地了很多绿色低碳的方案，来解决工厂和物流中心的运营；同时，施耐德电气也对外提供绿色低碳的解决方案，给客户来带来减碳的绿色发展成果。
