2019年,「5G+工业互联网」一度成为制造业领域里广泛流行的热词。
这波热潮中,大部分「5G+工业互联网」案例是基于电信行业标准开发流程来制定的,这使得5G在制造业领域第一次广泛尝试遇到了两个问题:
第一个问题是,5G工业专网是完全按照电信行业习惯,基于5G公网构建的5G虚拟专网,企业用户每年需要支付巨额流量费用;
更重要的是,为了满足亿级公网用户的需求,基于电信行业标准的5G虚拟专网很难为企业用户进行定制化开发,企业用户拿到相应方案后,还需要调整自己原有产品与之进行适配。
艾灵网络CTO俞一帆告诉至顶网,“制造业企业不像IT企业那样喜欢‘尝鲜’,只要旧版本可以稳定运行,他们轻易不会升级新版本,除非企业要引入的新功能旧版本不支持。”
这直接导致2019年前后基于5G虚拟专网做的很多「5G+工业互联网」试点最终都只是浮于表面,没能深入生产制造现场,「数字大屏」成了多数制造业企业在数字化转型第一次浪潮后留下来为数不多的数字资产。
当时的制造业企业对5G边缘计算有需求吗?
俞一帆在这几年实际项目中能够明显感受到,制造业企业一直都有这样的需求,而且上一波建设狂潮中的集成商对场景理解也足够深刻,至于最终落地效果不佳,问题正是出在了平台架构上。
思维方式不符合实际业务需求让上一代平台成了历史的过客,也让整个产业经历了一次不那么成功的集中尝试。
艾灵网络是在2020年开始研发自己5G核心网产品,彼时3GPP的5G R16版本还没有冻结,艾灵网络的初代产品是基于5G R15版本研发,针对制造业场景特性,采用5G独立专网模式进行了全私有化下沉部署。
同样是在这一年,艾灵网络拿到了天使轮融资,也拿到了自己第一个大型项目。
把建筑拉上生产线
提到建筑行业,似乎与制造业相距甚远,实则不然。
早在2015年,国内开始大力推进装配式建筑的发展,国务院在2016年出台的《关于大力发展装配式建筑的指导意见》甚至提出了要“力争用10年左右的时间,使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%”,由此产生的建筑工业化应用工程师也一度成为热门职业。
所谓装配式建筑,是指将传统建筑建造过程中大量现场作业工序转移到工厂中进行,在工厂加工制作好建筑所需配件(如楼板、墙板、阳台等),运输到施工现场搭建成现代建筑。
装配式建筑不仅提高了建筑建造效率,还将整个建筑行业拉入到了高度标准化的工业时代。
作为国内最大的建材供应商,中建材也将建筑材料拉上了生产线,在这个过程中,中建材也在思考,如何通过数字化技术解决生产过程中遇到的诸多问题,2020年底,艾灵网络带着第一代5G边缘计算方案进入到了中建材的生产车间。
彼时,中建材在生产环节中遇到了一个严峻的问题是:
装配式板材生产过程中很多加工设备需要在几米到十几米范围内来回移动,如果以传统方法通过工业以太网将这些自动化设备连到工控机上,经常移动很容易导致网线接口损坏,造成生产设备断网,因而产线刚刚投产时,重要生产环节需要依赖人工操作,整个产线上各工序衔接基本靠“喊”、靠填工单,这也导致整个产线自动化程度低下,生产效率也因此受到影响。
自动化程度低除了会影响生产效率,还会导致工人的生产环境不够友好,再加上现在国内生产力升级,工厂招工难问题越来越严重,中建材有意通过引进无人化、智能化技术进行一波产线升级。
艾灵网络第一代5G边缘计算方案同样是基于5G R15标准研发的,不过已经是一个完全下沉的、可独立部署的轻量化5G网络,艾灵团队当时为中建材解决的第一个问题是:在生产现场部署了一个5G独立专网,将之前无法通过工业以太网连接的设备连接到工控机上,实现设备联网和无线数采。
与此同时,艾灵网络第一代5G边缘计算方案已经拥有了AI质检的能力,在和中建材合作的一期项目中,通过在生产现场大量部署摄像头,实现了生产现场安全监控,以及一些生产环节的AI质检。
从后来官方统计数据显示,通过引入艾灵网络5G边缘计算方案,中建材这一工厂人工成本降低了36万元,生产效率提升了30%,安全风险降低了40%。
5G边缘计算让装配式建筑这一新兴产业有了更加适配的生产模式,也让这一新兴建筑模式不只是一次将大量工人从建筑工地到工厂车间的简单迁徙。
这才是智能制造真正的价值所在。
5G AGV抗住618
与消费产品不同,面向企业,尤其是面向制造业企业的产品,稳定性成了评价产品好坏最主要的一个标准,这也是5G网络的优势所在。
相较于之前的移动网络,5G网络引入了一个重要的技术——切片技术。
5G网络在制造业场景广泛应用之前,也有企业尝试过引入Wi-Fi网络,使用Wi-Fi构建工厂中的无线网络最大的局限性是,需要为每个系统单独建一张网络,例如在前文提到的中建材装配式建材生产车间中,需要给视频监控单独建一张网络,也需要为AI质检再单独建一张网络。
随着生产现场子系统越来越多,网络基础设施也会越来越多,组网越来越复杂,直接后果是,工厂后期建设、使用、维护成本会呈指数级增长。
切片技术的引入,让5G得以实现一网多用,而且还能在网络资源上进行充分的安全隔离,避免不同业务之间的网络竞争和干扰,这让5G网络已经成为当下智能制造无线网络构建中的一个最优选。
俞一帆告诉至顶网,“艾灵网络部署的5G专网的稳定性已经可以达到5个9(99.999%)。”而为了实现这样的网络稳定性,艾灵网络在过去三年里进行过多次技术重构。
在2020年研发第一代5G核心网产品时,当时在艾灵网络内部,以软件开发人员为主的工程团队主导着产品开发进程,由于5G标准非常复杂,艾灵网络的第一代产品以单体应用模式完成开发。
这使得第第一代产品在后来实际项目中想要做二次扩展开发难度很大,网络稳定性也没能做到最优。
于是,艾灵网络在2021年年底开始对自己的5G核心网产品进行二次重构时,尝试让5G网络标准团队深度参与产品研发。
在艾灵网络公司内部,5G网络标准团队其实早在2020年就已经建立,但是在研发第一代产品时,俞一帆发现,“因为当时整个软件架构还是传统的单体应用为主,改动起来不方便,按标准团队制定的方案优化的话,实现起来难度较大,而且也会有很高的风险。”
直到2021年年底,艾灵网络引入了微服务架构后,软件工程团队发现原来标准团队提出的方案实现起来难度小了很多,据俞一帆回忆,“在这次技术架构重构中,软件工程团队根据标准团队开出的药方抓药,进行二次开发,最终形成了我们现在高度适配工业场景、稳定性达到工业级要求的全新技术架构。”
正是以这样全新的技术架构为基础,艾灵网络2022年4月开始与京东合作,为京东物流长沙“亚洲一号”智能物流园区部署5G独立专网,经过两个多月的设备改造和网络部署,最终在这一年的618期间,实现了百台规模的5G AGV商用并发作业。
在此之前,通过Wi-Fi部署的AGV集群,规模通常仅有二三十台。
中国智造的5G机会
2020年7月,5G R16版本冻结;2022年6月,5G R17版本冻结……
作为5G国际标准组织,3GPP是将5G定位为广义上的商用网络,而非专为制造业而生,直到R17、R18标准的制定,诸如机器通信等更多在制造业领域更实用的技术特性开始被考虑进来。
然而,标准落地,往往与产业应用之间存在着一个令人窒息的真空期。
“我们属于产品及方案提供商,基本已经是整个产业链最后一个环节,”俞一帆对此深有感触,“在5G相应版本标准落地后,我们要看设备厂商什么时候可以研发出涵盖新特性的设备,设备厂商也需要看芯片厂商什么时候可以研发出新标准制式下的芯片……,只有前面这些环节都准备好了,我们才能基于新设备让整个方案逐步落地。”
在这两年的项目落地中,俞一帆发现,这一模式成本高、节奏慢,尤其对于高度碎片化的制造业场景适配能力严重不足,因而艾灵网络要想将5G边缘计算方案真正应用到制造业领域,就需要摸索出一条新的路径。
简单来说就是,艾灵网络需要搞定制造业对于5G边缘计算的定制化需求。
俞一帆想到的是,“软件定义一切”这个时代趋势。
具体而言,艾灵网络基于现在主流的5G R15标准的主流产品,结合制造业领域企业需求和团队对5G标准的深刻理解,通过在软件上进行二次开发,为制造业企业做出具备R16甚至更高5G版本才具有的特性的解决方案。
以逆向工程思维,通过对5G标准的深度理解和软件开发的丰富经验来让5G边缘计算技术迅速适配到制造业关键场景中,这是这个群雄纷争年代艾灵网络的成长机会,也是中国智造的5G机会。
而此时的艾灵网络,已经深入到了建材、仓储、能源、电子制造、高端装备制造等多个领域,其产品也经过了边缘计算标准件计划、PKS体系等多重认证,在智能制造这条路上,艾灵网络也在踏上新的征程。
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