面向汽車制造的5G網(wǎng)絡SLA需求及保障技術報告

5G需求及保障技術報告編寫說明黨中央和國務院高度重視戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，多次強調(diào)“積極培育新能源、新材料、先進制造、電子信息等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，積極培育未來產(chǎn)業(yè)，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，增強發(fā)展新動能”。加快培汽車制造業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要領域，涉新一代信息、先進制造等諸多新技術，符合數(shù)字化、高端化、智能化和綠色化發(fā)展方向。汽車制造業(yè)的發(fā)展，對于促進我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提高附加值及全球競爭力，有著重大戰(zhàn)略意義。以5G為代表的新一代移動通信技術，與人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術融合，將更好地為提升生產(chǎn)柔性化水平、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、服務水平提供保障，助力汽車制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉(zhuǎn)型升級?！?G+汽車制造”應用場景豐富，業(yè)務需求千差萬異，眾多場景對網(wǎng)絡指標提出了個性化需求，因此需要針對場景及需求的特殊性和復雜性，提供符合場景需求的網(wǎng)絡資源適配及服務保障。本報告研究面向汽車制造的5GSLA5G5G/5G-A5G/5G-A編制單位及編寫組成員（排名不分先后）：中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司研究院：李文杰、齊飛、王源野、趙晨炅、李森、張余、王金石重慶數(shù)智融合科技有限公司（中國聯(lián)通汽車制造軍團）：安崗、張艷華為技術有限公司：盧小莉、辛波、包盛花東風商用車有限公司：李宏偉、楊京鴻、肖志軍、廖元川重慶長安汽車股份有限公司：李鵬、姚建豐、戴志強、孫井會中國第一汽車集團有限公司：李陽中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司吉林省分公司：黃健、時爍、陳美文、畢盛君中汽研汽車工業(yè)工程（天津）有限公司：董方歧中國電信集團有限公司天津分公司：黃秦、王俊久、楊帥精誠工科汽車系統(tǒng)有限公司：王曉青中興通訊股份有限公司：高峰、楚俊生北京紫光展銳通信技術有限公司：夏彥龍、張偉強、朱勇旭深圳艾靈網(wǎng)絡有限公司：劉旸普天信息工程設計服務有限公司：陳昕目錄一、汽車制造5G網(wǎng)絡服務保障需求 1（一）5G/5G-A在汽車制造中的價值體現(xiàn) 1（二）汽車制造中5G網(wǎng)絡個性化SLA保障的必要性 2二、汽車制造領域5G/5G-A典型業(yè)務及指標 2（一）業(yè)務質(zhì)量參數(shù)分析概述 2（二）5G+AGV等運輸控制類 8業(yè)務概述 8業(yè)務質(zhì)量參數(shù) 9（三）5G+機器視覺類 10業(yè)務概述 10業(yè)務質(zhì)量參數(shù) 11（四）5G+PLC等生產(chǎn)控制類 11業(yè)務概述 11業(yè)務質(zhì)量參數(shù) 13（五）5G+視覺引導機器人 14業(yè)務概述 14業(yè)務質(zhì)量參數(shù) 16（六）5G+VR/AR等輔助生產(chǎn)類 17業(yè)務概述 17業(yè)務質(zhì)量參數(shù) 18三、面向汽車制造領域典型場景的5G/5G-A網(wǎng)絡需求 18（一）應用場景業(yè)務參數(shù)到網(wǎng)絡指標轉(zhuǎn)譯 18（二）典型場景業(yè)務質(zhì)量參數(shù)及網(wǎng)絡SLA需求轉(zhuǎn)譯案例 21產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍分析案例 215G+機器視覺網(wǎng)絡SLA需求轉(zhuǎn)譯案例 245G+AGV網(wǎng)絡SLA需求轉(zhuǎn)譯案例 24（三）網(wǎng)絡指標驗證及規(guī)劃流程 26四、面向汽車制造領域的5G/5G-ASLA保障技術 28（一）網(wǎng)絡高可用保障技術 28（二）低時延高可靠保障技術 30（三）速率保障技術 31一、汽車制造5G網(wǎng)絡服務保障需求（一）5G/5G-A在汽車制造中的價值體現(xiàn)黨中央和國務院高度重視戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，多次強調(diào)“積極培育新能源、新材料、先進制造、電子信息等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，積極培育未來產(chǎn)業(yè)，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，增強發(fā)展新動能”。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)代表新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的方向，是引領國家未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決定性力量，也是國家培育發(fā)展新動能、贏得未來競爭新優(yōu)勢的關鍵領域。未來產(chǎn)業(yè)代表著未來科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，具有技術顛覆性強、產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度高、市場空間潛力大等特征，是大國產(chǎn)業(yè)競爭的戰(zhàn)略焦點，也是塑造未來世界格局的重要力量。加快培育和發(fā)展戰(zhàn)汽車制造業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要領域，涉新一代信息、先進制造等諸多新技術，符合數(shù)字化、高端化、智能化和綠色化發(fā)展方向。汽車制造業(yè)的發(fā)展，對于促進我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提高附加值及全球競爭力，有著重大的戰(zhàn)略意義。5G關鍵驅(qū)動力。5G/5G-A5G5GLAN、高精度定位等能力，提供覆蓋實時、非實時、定位業(yè)務的網(wǎng)絡能力；通過5G-A更好滿足細分場景業(yè)務的差異化需求，全方位打造5G智能化產(chǎn)線。5G/5G-A將更好地為提升生產(chǎn)柔性化水平、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、服務水平提供保障，助力汽車制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉(zhuǎn)型升級。（二）汽車制造中5G網(wǎng)絡個性化SLA保障的必要性5G+汽車制造應用場景豐富，業(yè)務需求千差萬異，眾多場景對網(wǎng)絡指標提出了個性化需求，因此需要針對場景及需求的特殊性和復雜性，提供符合場景需求的網(wǎng)絡資源適配及服務等級（SLA）保障。本報告研究面向汽車制造的5GSLA5G5G/5G-A5G/5G-A二、汽車制造領域5G/5G-A典型業(yè)務及指標（一）業(yè)務質(zhì)量參數(shù)分析概述汽車制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)涉及沖壓、焊裝、涂裝、總裝及電池等車間，5G應用場景多達上百種，典型場景如下表所示。表1汽車制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)典型場景序號場景名稱序號汽車制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)場景名稱1沖壓5G+機器人開卷落料碼垛控制15其他（如機等）5G+機器臂協(xié)同控制25G+機器視覺鋼材表面瑕疵質(zhì)檢165G+AI安全帽檢測3焊裝5G+焊接機器人數(shù)采175G+柔性工島生產(chǎn)4焊裝群控站數(shù)據(jù)回傳185G+AI人車分流5涂裝涂裝工藝信息交互195G+新能源電池存儲65G+智能噴涂205G+AGV物料運輸控制7漆面缺陷檢測215G+AGV車身轉(zhuǎn)運8總裝5G+智能柔性化輸送線22機器人與機器人協(xié)同控制95G+智能裝配23遠程維護機器人105G+擰緊工具24工序間物料傳輸115G+車輛裝配過程中的無線掃碼25遠程調(diào)測可視化125G+車輛質(zhì)檢機器視覺應用265G+智慧生產(chǎn)一屏感知135G+AI車窗涂膠合規(guī)檢測27能耗監(jiān)控145G+AI車尾標識別28車間環(huán)境監(jiān)測5G/5G-A5G+機器視覺類、5G+PLC5G+視覺引導機器人、5G+VR/AR等輔助生產(chǎn)類、安防監(jiān)控類、信息采集類等典型應用，基本覆蓋各環(huán)節(jié)典型場景，因此有必要梳理典型業(yè)務運行時需要的網(wǎng)絡能力涉及的典型業(yè)務質(zhì)量參數(shù)。典型業(yè)務質(zhì)量參數(shù)包括：生產(chǎn)節(jié)拍、工件型號、響應時間、識別精度、產(chǎn)線運動速度、切換穩(wěn)定性等生產(chǎn)需求，圖像/視頻分辨率、色彩模式、視頻編碼方式、視頻碼率、幀率、視頻路數(shù)、模型數(shù)據(jù)量、光學方案、視場角等終端光學相關參數(shù)，應用數(shù)據(jù)量、通信周期CT、生存時間ST、0宕機時長等控制相關參數(shù)，以及組態(tài)節(jié)點密度、車間節(jié)點密度等部署相關參數(shù)。典型業(yè)務質(zhì)量參數(shù)說明如下：生產(chǎn)節(jié)拍完成一個產(chǎn)品所需的平均時間，用于定義流程中某一具體工序或環(huán)節(jié)的單位產(chǎn)出時間。假設在凈可用工作時間內(nèi)，產(chǎn)線以恒定速率生產(chǎn)制造產(chǎn)品，生產(chǎn)節(jié)拍即指產(chǎn)線上兩個連續(xù)生產(chǎn)單元（或加工點位）之間完成工序所經(jīng)過的時間量。工件型號指待加工/處理的工件標識。不同型號的工件，其材質(zhì)、形狀、待加工/處理的面積或工藝要求往往不同，這些因素將直接影響解決方案中硬件設備選型、進而影響網(wǎng)絡需求。響應時間指系統(tǒng)對請求作出響應的時間。識別精度識別測量或計算的準確程度。此處指視覺系統(tǒng)，識別目標空間位置或測量工件尺寸的精細程度。業(yè)務系統(tǒng)中對識別精度的要求高低，將直接影響圖像分辨率、數(shù)據(jù)類型等指標要求。產(chǎn)線運動速度即生產(chǎn)制造過程中，設置的產(chǎn)線運動速率，多與生產(chǎn)節(jié)拍、工序復雜程度、產(chǎn)量需求互相影響。切換穩(wěn)定性移動設備漫游過程中，從一個服務小區(qū)切換到另一個服務小區(qū)過程中允許業(yè)務中斷的最大時間，該參數(shù)用于測算5G小區(qū)切換時延。圖像/視頻分辨率對圖像/視頻精密度的一種度量。既指設備所能顯示的像素的數(shù)量,也指圖像/視頻中單位尺寸或面積包含的像素個數(shù)。該參數(shù)結(jié)合其它光學參數(shù)可用來測算5G終端的帶寬指標。色彩模式將某種顏色表現(xiàn)為數(shù)字形式的模型或一種記錄圖像顏色的方式，有彩色和黑白之分。該參數(shù)結(jié)合其它光學參數(shù)可用來測算5G終端的帶寬指標。位深度在記錄數(shù)字圖像顏色時，計算機實際上是用每個像素需要的二進112416777216視頻編碼方式通過壓縮技術，將原始視頻格式的文件轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式。視頻流傳輸中最為重要的編解碼標準有國際電聯(lián)的H.261H.263、H.2645G視頻碼率數(shù)據(jù)傳輸時單位時間傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，一般用的單位是kbps。該參數(shù)結(jié)合其它光學參數(shù)可用來測算5G終端的帶寬指標。幀率以幀為單位的位圖圖像連續(xù)出現(xiàn)在顯示器上的頻率。該參數(shù)結(jié)合其它光學參數(shù)可用來測算5G終端的帶寬指標。通道數(shù)可以接入的信號通道數(shù)量。該參數(shù)結(jié)合其它光學參數(shù)可用來測算5G終端的帶寬指標。三維模型數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)格式包括深度圖、深度視頻、點云。該參數(shù)結(jié)合其它文本、圖像、視頻、音頻等數(shù)據(jù)量參數(shù)可用來測算5G終端的帶寬指標。視場角（FOV）又稱視角，指在成像場景中，相機可以接收影像的角度范圍，也視野越大，直接決定了用戶的直觀感受。該參數(shù)結(jié)合其它光學參數(shù)可5G頭部追蹤的自由度（DoF）將用戶的頭部動作轉(zhuǎn)化為電子信號,以實現(xiàn)對于虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實及人機交互等領域的控制手段。自由度是指物體在三維空間中移動的獨立方式的數(shù)量，分3（3DOF），6（6DOF）。3DOFX、Y、Z（偏航和滾動），不跟蹤空間中的物理運動；6DOF5G渲染顯示光學方案目前智能眼鏡的光學方案主要包括光波導、BirdBath、棱鏡、離軸曲面、自由曲面。不同光學方案在視場角、分辨率等方面存在差異。該參數(shù)結(jié)合其它光學參數(shù)可用來測算5G終端的帶寬指標、時延指標。應用數(shù)據(jù)量要求傳輸?shù)膽脭?shù)據(jù)量。周期性通信業(yè)務中，表示應用數(shù)據(jù)包在傳輸周期內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)量；非周期性通信業(yè)務中，表示單次業(yè)務傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。通信周期CTPLCI/O5G生存時間ST通信周期的倍數(shù)，倍數(shù)等于看門狗最大次數(shù)減1，該指標用來測算5G單包可靠性。注：看門狗是一個工業(yè)總線監(jiān)視定時器，用來監(jiān)視工業(yè)總線的狀態(tài)，看門狗在程序的中斷中擁有最高的優(yōu)先級，看門狗一旦超時，PLC就會停機報警。0兩次宕機事件之間的連續(xù)工作時長（不包括網(wǎng)絡設備類故障），該指標用來測算5G單包可靠性。單連接NRT某場景下，每個連接需要預留的非實時帶寬，該指標用來測算5G終端的NRT帶寬及5G基站的NRT帶寬。組態(tài)節(jié)點密度一定面積下，PLC的組態(tài)節(jié)點數(shù)，該參數(shù)用來測算5G單包可靠性，以及5G小區(qū)的容量密度。車間節(jié)點密度在一定車間面積下，該類業(yè)務場景或節(jié)點的密度，該參數(shù)用來識別各類終端的占比，以及測算5G小區(qū)的容量密度。（二）5G+AGV等運輸控制類業(yè)務概述AGVRFID動運輸車。在汽車工業(yè)生產(chǎn)線上，AGV庫、盤點等物流全流程自動化水平，提高生產(chǎn)效率。5GAGVAGV（1）5G+AGV調(diào)度管理AGVAGV在線自動充電系統(tǒng)、周邊輸送系統(tǒng)、AGVAGVAGVAGVAGV的狀態(tài)反饋給中心控制管理系統(tǒng)。AGVAGV局域網(wǎng)進行信息交換，傳統(tǒng)模式中控制臺與車體采用WiFi6容易掉線導致業(yè)務連續(xù)性無法得到保證。通過5GAGV區(qū)域，使AGV（2）云化AGVAGVPLC用于本地控制，5GAGVPLCI/O化，可節(jié)約硬件成本。另外，AGV部署在終端，不利于產(chǎn)線的快速重構(gòu)，通過云化算法，可實現(xiàn)AGVAGV對高性能的計算機進行處理，因而單臺AGV5GAGVAGV5GAGVAGV制需求。例如，焊裝車間5GAGV，可以實現(xiàn)焊裝車間沖壓件、外購件及分總成件全流程智能化無人配送；倉儲配件自動化配送實現(xiàn)倉儲配件在廠區(qū)沖焊涂總四大車間之間的自動化配送，克服了傳5G業(yè)務質(zhì)量參數(shù)AGV5G足AGV網(wǎng)絡穩(wěn)定切換,同時需滿足產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍要求。業(yè)務參數(shù)主要包含應用數(shù)據(jù)量、切換穩(wěn)定性、通信周期CT、生存時間ST、車間節(jié)點密度等要求。例如：應用數(shù)據(jù)量：總線類型PROFINET64byte1。100ms99.99。組態(tài)配置要求：物流AGV：CT≥50msST/CT=3；工藝AGV：CT≥16/32ms、ST/CT=3。10/1000㎡的AGV化AGV5GAGV運行過程中的信息同步，使AGV在運行過程中實時進行控制信息交互。業(yè)務參數(shù)主要包含：通信周期CT、生存時間ST,0宕機時長、移動性、NRT連接并發(fā)數(shù)，以及組態(tài)節(jié)點密度、車間節(jié)點密度。（三）5G+機器視覺類業(yè)務概述機器視覺在汽車制造業(yè)應用廣泛，其需求場景多聚焦于產(chǎn)品質(zhì)量檢測和輔助生產(chǎn)過程，如焊接車間汽車零部件的焊接件檢測、涂裝車間汽車車門涂裝質(zhì)量檢測、電池車間匯流排質(zhì)量檢測、總裝車間方向盤撥片絲印質(zhì)量檢測、以及發(fā)動機缸體缸蓋外觀缺陷檢測、天窗結(jié)構(gòu)件鉚釘檢測、機艙焊點檢測等。（1）5G+機器視覺用于焊接車間汽車零部件的焊接件檢測。在此車間中，點焊被廣泛應用于車身制造，焊接的好壞直接影響了車身的強度，其質(zhì)量尤為重要。此工序要求檢測焊點處是否存在漏焊、咬邊、焊瘤、弧坑、氣孔、裂紋等焊接缺陷。（2）5G+機器視覺用于涂裝車間汽車車門涂裝質(zhì)量檢測。涂裝車間汽車車門的涂裝質(zhì)量直接影響到汽車的防銹蝕性能、安全性能。針對涂裝后的汽車車門的檢測，要求識別表面顆粒、縮孔、氣泡等缺陷。（3）5G+機器視覺用于電池車間匯流排質(zhì)量檢測。電池車間匯流排的質(zhì)量檢測主要從焊縫長寬及高度、是否存在斷焊、焊縫位置是否偏離、焊縫中是否存在擊穿孔或凹坑，以及匯流排與極柱之間間隙是否達標準這幾方面進行檢測。（4）5G+機器視覺用于總裝車間方向盤撥片絲印質(zhì)量檢測。總裝車間的方向盤撥片絲印質(zhì)量檢測要求識別移印圖案的色差、斷線、缺失、重影、偏位等不良情況。待檢測視野范圍約66mm×44mm，精度要求±0.02mm。業(yè)務質(zhì)量參數(shù)5G+5G5G5G5GMEC典型場景涉及到的機器視覺終端業(yè)務質(zhì)量參數(shù)包括生產(chǎn)節(jié)拍、工件型號、圖像/視頻分辨率、色彩模式、位深度、相機數(shù)量等。（四）5G+PLC等生產(chǎn)控制類業(yè)務概述PLC（工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等）連接包括PLC與上位機(PLC信）、PLCPLC（PLC）、PLCI/O（PLC南向通信），實現(xiàn)信息通信。PLCPLCPLCPLC故障，排障周期長，影響車廠生產(chǎn)。PLC5GPLC場景可實現(xiàn)分散控制器的集中化控制，實現(xiàn)北向剪辮子，提升柔性化生產(chǎn)能力，提高部署及維護效率，降低成本。汽車產(chǎn)線PLCI/OI/OPLCI/OPLC的線體需要多個總線復制器的情況下，5G無線化可簡化有線現(xiàn)場總線架構(gòu)，減少硬件，減少維護工作量。汽車產(chǎn)線PLCPLCI/O機器人控制器等的實時通信，這類場景采用有線連接存在網(wǎng)線鋪設工作量大，更換周期長，成本高的問題，且設備移動過程中存在網(wǎng)線磨損，容易導致故障停產(chǎn)。引入5GURLLC可去掉有線束縛實現(xiàn)柔性化應用，減少移動造成的通訊物理故障，5G的扁平化架構(gòu)組網(wǎng)簡單，可提供ITOT5G5GURLLCC2IO業(yè)務質(zhì)量參數(shù)以汽車制造企業(yè)焊裝車間和總裝車間為例，其典型場景的業(yè)務質(zhì)量參數(shù)包括通信周期CTST、0宕機時長、移動性、單連NRT8ms，C2IOPLC100/500方米,車間節(jié)點密度約為5780/3.3萬平方米；總裝車間典型通8msPLC200/25000/5表2汽車焊裝及總裝車間5G/5G-APLC類應用場景需求網(wǎng)絡區(qū)域典型應用場景CT/msST/CT倍數(shù)0宕機時長移動性軌跡速度(m/s)-范圍(m)單連接/Mbps組態(tài)節(jié)點密度車間節(jié)點密度焊裝車間C2IO-工具切換833年3D-2-31——140個/3.3萬平C2IO-智能從站833年3D-2-310100個/500平400個/3.3萬平C2IO-上、下料臺/夾具定位臺833年——1——180個/3.3萬平C2IO-集中/云化PLC833年——100——700個/3.3萬平NRT-能源監(jiān)控100-20033年——1——200個/3.3萬平C2C-控制器數(shù)據(jù)耦合交互833年——10——100個/3.3萬平總裝車間C2IO-EMS吊具16/3231-3年3D-0.4-4001030個/1千平100個/5萬平C2IO-升降滑板16/3231-3年2D-0.4-4001030個/1千平50個/5萬平C2IO-線體驅(qū)動16/3231-3年無2200個/2千平300個/5萬平C2IO-涂膠機831-3年無102個/10平10個/5萬平C2C-工控機10031-3年無101個/2千平30個/5萬平視覺引導工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域且配備機器視覺的多關節(jié)機械手或多自由度的機器人，通過視覺引導技術，機器人可以根據(jù)實時確保制造和生產(chǎn)線的靈活性。在汽車制造過程中，視覺引導機器人被廣泛應用于沖壓、焊裝、噴涂、總裝車間的制造產(chǎn)線，覆蓋點焊、螺柱焊、激光焊、搬運、碼垛、裝配、噴涂、檢測等各項生產(chǎn)場景。5G/5G-A汽車零部件上下料在汽車制造過程中，將零部件從供應鏈中取出并裝配到汽車生產(chǎn)線上的過程，包括從供應商處接收、存儲、分配和裝配零部件到汽車生產(chǎn)線上的各個工位。傳統(tǒng)的機器人上下料操作通常依賴于預先編程的軌跡和位置信息，但這種方法在應對復雜的零部件形狀和變化時存在一定的局限性。3D視覺引導技術通過感知待檢測區(qū)域內(nèi)的深度信息，使工業(yè)機器人能夠像人類一樣感知、理解三維環(huán)境，從而實現(xiàn)更加精準和靈活的上下料操作，直接提升整個車身制造過程的自動化效典型的工作流程為：叉車將曲軸放置到3D識別曲軸無干涉位置引導機器人抓取上料，并放置到對應的垛盤上，給到下一個工位的機器人進行抓取拋光打磨，實現(xiàn)自動化作業(yè)。焊接場景在汽車制造的焊裝車間，四門兩蓋生產(chǎn)線和下部線、主線都是由4-6A左右側(cè)圍、四門兩蓋到最后的天窗形成白車身，其中點焊、補焊占比近60。以車體焊接過程為例，汽車制造中車體焊接多采用的是點焊PLCPLC噴涂場景汽車噴漆時主要對車身表面，而涂膠是車身各板件的連接位置。在自動噴漆和涂料噴涂方面，尤其在汽車車身外觀噴涂上，機器人不僅能在寬敞的空間內(nèi)完成復雜的噴涂軌跡，還能伸入狹窄的空間進行精細作業(yè)。視覺引導型噴涂機器人能夠根據(jù)車身形狀的不同從而選擇不同的噴涂工具，按照預先設定的噴涂程序進行工作。視覺引導機器人的應用，不僅能夠有效提升噴漆、涂膠速度和質(zhì)量，而且可以降低安全事故的發(fā)生。零部件檢測工業(yè)機器人可以通過先進的傳感器和視覺系統(tǒng)，對零部件進行詳細的尺寸測量、質(zhì)量評估和外觀檢查。自動化檢測方式能快速識別出尺寸偏差、表面缺陷或其他不符合質(zhì)量標準的問題，確保每一件零部件都達到生產(chǎn)要求。視覺引導機器人提升了零部件的合格率，同時減業(yè)務質(zhì)量參數(shù)典型的視覺引導機器人通常由機器人、視覺傳感器和工控機等硬件設備組成，系統(tǒng)分為機器人運動控制子系統(tǒng)、視覺檢測子系統(tǒng)和業(yè)務流程管理子系統(tǒng)。機器人運動控制子系統(tǒng)與視覺檢測子系統(tǒng)可按主控通信、接口通信兩種模式集成。主控通信模式下，視覺系統(tǒng)作為主站設備，機器人作為從站設備，視覺系統(tǒng)向機器人發(fā)送運動或者I/O指令，機器人持續(xù)監(jiān)聽并執(zhí)行指令。視覺系統(tǒng)將控制機器人按照規(guī)劃的路徑執(zhí)行相應的任務，例如工件上料或拆碼垛。接口通信模式下，機器人側(cè)作為主站設備，視覺系統(tǒng)作為從站設備，由機器人側(cè)發(fā)送請求，視覺系統(tǒng)處理后返回響應（目標物體的位姿和標簽信息）。根據(jù)請求的不同，視覺系統(tǒng)將返回視覺結(jié)果或規(guī)劃的抓取路徑。機器人根據(jù)視覺系統(tǒng)返回的響應做進一步?jīng)Q策或執(zhí)行相應的任務。上述兩種模式中，5G/5G-A5GMEC5G行。因此，5G+視覺引導機器人的業(yè)務需求可以參照5G+機器視覺和5G+PLC（六）5G+VR/AR等輔助生產(chǎn)類業(yè)務概述AR系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理、SLAM、顯示、人機交互等技術環(huán)節(jié)，通過攝像頭獲取真實環(huán)境信息，結(jié)合傳感器進行定位跟蹤、交互，通過顯示設備生成虛擬場景，疊加到現(xiàn)實場景。AR工業(yè)應用創(chuàng)建了一個虛擬現(xiàn)實的交互式環(huán)境，通過智能設備獲取真實環(huán)境圖像，并將可視化數(shù)據(jù)集成在現(xiàn)實車間的實時場景上，對設備進行分析管理，針對需要解決的問題或需要完成的任務應用遠程指導。在汽車制造中，可應用雙目式、單目式等可穿戴ARARARAR快速投入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，同時經(jīng)常產(chǎn)生裝配差錯。結(jié)合5GMECAR上述過程中，在空間數(shù)據(jù)采集過程中，可通過5G5G1:13D入圖像提取特征點生成點云模型后，利用5G匹配信息反饋到端側(cè)；遠程協(xié)助過程中，傳輸?shù)谝灰暯堑耐ㄓ嵰粢曨l、文字標注、共享的圖片及文檔等。業(yè)務質(zhì)量參數(shù)從終端到網(wǎng)絡的上行流量通常包括圖片、多路壓縮視頻以及空間和用戶姿態(tài)追蹤等信息。上行帶寬取決于攝像頭數(shù)量、分辨率、光學方案、視場角、頭部追蹤、空間定位等業(yè)務參數(shù)。5G3D應用的交互延遲要求取決于多種因素，如應用的性質(zhì)、運動速度、渲染顯示光學方案，以及頭顯、邊緣和云之間的處理分配方式等。三、面向汽車制造領域典型場景的5G/5G-A網(wǎng)絡需求（一）應用場景業(yè)務參數(shù)到網(wǎng)絡指標轉(zhuǎn)譯5景的典型需求參數(shù)，如生產(chǎn)節(jié)拍、圖像/視頻分辨率、通信周期等。本章介紹典型業(yè)務場景涉及的網(wǎng)絡指標，包括用戶體驗數(shù)據(jù)速率、5G通信時延、單包可靠性、用戶容量，并舉例給出由業(yè)務需求參數(shù)到網(wǎng)絡指標的映射方法。典型業(yè)務參數(shù)到網(wǎng)絡指標映射關系如下圖所示。圖1典型業(yè)務場景需求參數(shù)到網(wǎng)絡指標映射示意圖（1）用戶體驗數(shù)據(jù)速率。實現(xiàn)業(yè)務質(zhì)量體驗所需的最低數(shù)據(jù)速率。表示網(wǎng)絡可以傳遞數(shù)據(jù)的能力。用戶體驗數(shù)據(jù)速率通過應用數(shù)據(jù)量、傳輸周期測算。以機器視覺質(zhì)檢場景為例，某場景的上行用戶體驗數(shù)據(jù)速率通過各工序點位BWu

=Σ???????????其中，相關參數(shù)說明如下：表3用戶體驗數(shù)據(jù)速率相關參數(shù)說明參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)類別單位BWu上行用戶體驗數(shù)據(jù)速率輸出參數(shù)MbpsIR圖像分辨率輸入?yún)?shù)dpiD位深度輸入?yún)?shù)bitn生產(chǎn)節(jié)拍時間內(nèi)圖像數(shù)量輸入?yún)?shù)-N相機數(shù)量輸入?yún)?shù)-PC生產(chǎn)節(jié)拍輸入?yún)?shù)sZ單位換算常數(shù)（2）5G通信時延5G網(wǎng)絡的通信時延，不包含業(yè)務層及其相關接口的處理時延。對于工廠自動化C2IO或運動控制，業(yè)務一般都是周期性發(fā)送的。對于傳統(tǒng)有線，PLC與設備側(cè)I/O、伺服的通信時延通常都小于更新周期，而5G連接可以根據(jù)客戶的實際需求來確定，對于時間特別敏感的場景，通信時延小于更新周期，其他非敏感場景，也可選擇通信時延大于設備更新周期。確定性是指發(fā)端到收端的通信時延是否穩(wěn)定，即有界。C2IO邏輯控制一般都是周期性的確定性通信，要求最大時延有邊界。單包可靠性5G景，除了看門狗機制對單包可靠性的影響，還需要考慮PLC5GR=1-???CSR?Y/CT?(m?1)?CSA其中，相關參數(shù)說明如下：表4產(chǎn)線單包可靠性相關參數(shù)說明參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)類別具體參數(shù)定義單位CSA整產(chǎn)線可用性輸入?yún)?shù)CSA=業(yè)務可用時間/總時間=1-故障時間/總時間-CSR連續(xù)不宕機的年數(shù)輸入?yún)?shù)表示連續(xù)CSR年不宕機年A單節(jié)點可用性中間參數(shù)構(gòu)成整個產(chǎn)線的某個單節(jié)點可用性，同3GPP定義CSA-n宕機相關度輸入?yún)?shù)整個產(chǎn)線由n個獨立不相關的可用性為A的IO設備節(jié)點獨立接入5G網(wǎng)絡，則CSA=A^n個CT通信周期輸入?yún)?shù)CycleTime，總線更新周期msY一年總時長常數(shù)一年總時長為：Y=365*24*60*60*1000msmsST生存時間輸入?yún)?shù)SurvivalTimemsm看門狗計數(shù)器輸入?yún)?shù)m=1+ST/CT-R單包可靠性輸出參數(shù)R表示單包成功傳輸?shù)母怕?用戶容量用戶容量表示每小區(qū)范圍內(nèi)容納的無線終端數(shù)量，是表征無線通信系統(tǒng)能力的一個重要參數(shù)。n=M?D其中，相關參數(shù)說明如下：參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)類別單位n5G小區(qū)用戶容量輸出參數(shù)個M5G小區(qū)面積輸入?yún)?shù)m2D節(jié)點密度輸入?yún)?shù)個/m2（二）SLA需求轉(zhuǎn)譯案例1．產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍分析案例5G5G+AGV作為一個重要場景，使用新一代通信技術賦能自動引導車輛對物料及成品的運輸轉(zhuǎn)運作業(yè)，以實現(xiàn)全面的自動化搬運。實現(xiàn)專有物料在各區(qū)域自動點對點運輸，改變現(xiàn)有人工駕駛叉車的運5G3D1.4T1.6m，最快直1.3m/s，轉(zhuǎn)彎不停車。適用于倉庫、生產(chǎn)線等貨架取放、自動化滾筒線對接、高臺取放貨、堆疊等應用場景。載具信息如下表所示：表6載具信息設備及網(wǎng)絡信息如下表所示：設備及網(wǎng)絡信息如下表所示：7表8中控系統(tǒng)軟件信息表9網(wǎng)絡配置信息針對機加車間毛坯上線、毛坯空框下線、成品空箱上線、成品下線，以及成品倉庫成品上下架等業(yè)務流程進行分析。機加車間業(yè)務流程示例如下表所示。機加車間4個業(yè)務流程預計每小時節(jié)拍滿足在5托/h，總共搬運能力預計20托/h/3臺車。表10機加車間AGV參數(shù)表11機加車間業(yè)務流程參數(shù)成品倉庫業(yè)務流程示例如下表所示。成品倉庫1個業(yè)務流程，預1212AGV132．5G+AGV網(wǎng)絡SLA需求轉(zhuǎn)譯案例某車企工廠沖壓、焊裝、涂裝、總裝和電池電驅(qū)五大核心生產(chǎn)車AGVAGVWiFiAGV13PLC主控方式。由于總裝車間內(nèi)WiFi信號干擾較大和內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)問題，導致后懸掛分裝產(chǎn)線AGV頻繁掉線，因此提出AGV5GAGV5G絡架構(gòu)，采用“PROFINETOVEREoGREOVER5G5GAGVAGV5G終端掛載的方式與車體主機有線通信，AGVAR5G5GLANIP5G13AGV5GAGV155。相關參數(shù)示例如下：表14網(wǎng)絡SLA需求轉(zhuǎn)譯示例-業(yè)務參數(shù)應用場景CTST/CT倍數(shù)0宕機時長移動性單連接NRT帶寬組態(tài)節(jié)點密度車間節(jié)點密度總裝車間后懸掛分裝產(chǎn)線32ms31年0.5m/s10Mbps1/100㎡10臺/1000㎡計算單包可靠性和5G通信時延：表15網(wǎng)絡SLA需求轉(zhuǎn)譯示例-網(wǎng)絡參數(shù)應用場景CTST/CT倍數(shù)0宕機時長宕機相關性單包可靠性5G通信時延節(jié)點密度用戶容量/小區(qū)(5千平)總裝車間后懸掛分裝產(chǎn)線32ms31年130.999932ms,4個913/1000平653．5G+機器視覺網(wǎng)絡SLA需求轉(zhuǎn)譯案例5G+機器視覺質(zhì)檢業(yè)務中，在生產(chǎn)現(xiàn)場部署工業(yè)相機或激光器掃5G5G5G5GMEC上傳到企業(yè)質(zhì)量檢測系統(tǒng)，根據(jù)周期數(shù)據(jù)流完成模型迭代，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)模型的多生產(chǎn)線共享。表16網(wǎng)絡SLA需求轉(zhuǎn)譯示例-機器視覺業(yè)務場景生產(chǎn)節(jié)拍工件型號圖像/視頻分辨率色彩模式（黑白/彩色）相機數(shù)量用戶體驗數(shù)據(jù)速率焊接車間汽車零部件的焊接件檢測60s/件2000mm×1800mm×1000mm4096*3000彩色8部1536Mbps涂裝車間汽車車門涂裝質(zhì)量檢測80s/件1100mm×276mm2592×2048彩色4部面陣相機480Mbps電池車間匯流排質(zhì)量檢測90s/件900mm×500mm3D線激光輪廓傳感器2D500像素彩色1線激光輪廓傳感器1500萬2D機482Mbps總裝車間方向盤撥片絲印質(zhì)量檢測100s/件66mm×44mm500萬像素黑白1部40Mbps（三）網(wǎng)絡指標驗證及規(guī)劃流程SLA5G而為工業(yè)用戶提供可轉(zhuǎn)化、可驗證、可感知、可保障的業(yè)務級SLA保障能力。具體流程如下：在需求轉(zhuǎn)譯平臺中輸入或自動獲取業(yè)務需求及部署參數(shù)等，5G5G① 5G5GSLA② 配備無線信道仿真儀表和定制無線信道模型，實現(xiàn)外場特定無線信道條件；③ 基于以工業(yè)仿真為基礎的設備孿生能力，完成任意工業(yè)設備虛擬化，實現(xiàn)工控項目的“無實物”組態(tài)；④ 5G根據(jù)驗證結(jié)果，評估該能力是否可達成。(5)在業(yè)務運行階段提供可視的業(yè)務級SLASLA四、面向汽車制造領域的5G/5G-ASLA保障技術（一）網(wǎng)絡高可用保障技術端到端的網(wǎng)絡高可用性是網(wǎng)絡業(yè)務功能鏈上所有各個節(jié)點的網(wǎng)元可用性的乘積。要提高端到端的網(wǎng)絡可用性，必須要提高各網(wǎng)元節(jié)點的可用性，其中主備模式是提高網(wǎng)絡可用性最有效的手段。5G/5G-ARAN單板級包括單板級（電源板、主控板、基帶板）備份以及單板級負荷分擔。單板級主備，當一塊單板運行異?；蛘吖收蠒r另外一塊備用單板接替工作，不會造成業(yè)務中斷；單板級負荷分擔，按照一定的負荷分擔策略，將業(yè)務分配到不同的單板上進行處理，當檢測到某個單板出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動調(diào)整負荷分擔策略，將故障單板上的業(yè)務分發(fā)到其他單板上進行處理。鏈路冗余包括主備鏈路、鏈路負荷分擔以及雙發(fā)選收。主備鏈路，當主鏈路出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動切換到備份鏈路繼續(xù)傳輸；鏈路負荷分擔，按照一定的負荷分擔策略，將業(yè)務流量分配到不同的鏈路進行傳輸，當檢測到某個鏈路出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動調(diào)整負荷分擔策略，將故障鏈路上的業(yè)務流量分發(fā)到其他鏈路上進行傳輸；雙發(fā)選收，發(fā)送端將另一條鏈路的數(shù)據(jù)仍然可以傳輸，從而確保業(yè)務的不中斷。網(wǎng)絡節(jié)點級BBURRUBBU的快速切換；RRURRU一個小區(qū)兩個發(fā)射/接收通道的