“5G+工业互联网”20个典型应用场景

目录

1、工业研发设计（2个应用场景）

1）协同研发设计   2）生产单元模拟

2、生产运行（5个应用场景）

1）远程设备操控  2）设备协同作业

3）精准动态作业  4）柔性生产制造

5）现场辅助装配

3、检测监测（6个应用场景）

1）机器视觉质检  2）工业合规校验

3）设备故障诊断  4）设备预测维护

5）无人智能巡检  6）生产现场监测

4、仓储物流（3个应用场景）

1）厂区智能物流  2）厂区智能理货

3）全域物流监测

5、运营管理（4个应用场景）

1）生产过程溯源  2）生产能效管控

3）企业协同合作  4）虚拟现场服务

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2019年11月，工信部印发了《“5G+工业互联网”512工程推进方案》

2021年工信部发布20个“5G+工业互联网”典型应用场景，涵盖工业研发设计、生产运行、检测监测、仓储物流、运营管理等关键环节。

1、工业研发设计（2个应用场景）

1）协同研发设计

包括远程研发实验和异地协同设计两个环节。

远程研发实验：利用 5G 和AR/VR技术，建设或升级企业研发实验系统。实时采集现场实验画面和实验数据，通过 5G 网络同步传送到分布在不同地域的科研人员，实现科研人员跨地域在线协同和联合攻关难题，加快研发进程。

异地协同设计：基于 5G、数字孪生、AR/VR 等技术，建设协同设计系统，实时生成工业部件、设备、系统、环境等数字模型，通过 5G 网络同步传输设计数据。异地设计人员通过虚拟环境接入终端（如洞穴状自动虚拟环境仿真系统、头戴式 5G AR/VR、5G 便携式设备等），实现对 2D/3D 设计图纸的协同修改与完善，提高设计效率。

2）生产单元模拟

在生产单元各类设备上设置5G模组或部署5G网关等，采集海量生产数据、设备数据、环境数据等实时上传至边缘云平台。边缘云平台利用 3D 建模技术建设与物理生产单元对应的虚拟生产单元，实现生产制造状态实时透明化、可视化。基于数字孪生模型的技术进行分析处理，实现产能预测、过程感知、转产辅助等功能。

2、生产运行（5个应用场景）

1）远程设备操控

通过在工业设备、摄像头、传感器等数据采集终端上内置 5G 模组或部署 5G 网关等设备，实现工业设备与各类数据采集终端的网络化；通过 5G 网络远程实时获得生产现场全景高清视频画面及各类终端数据，并通过设备操控系统实现对现场工业设备的实时精准操控，有效保证控制指令快速、准确、可靠执行。

2）设备协同作业

在生产现场的工业设备，以及摄像头、传感器等数据采集终端上内置 5G 模组或部署 5G 网关，通过 5G 网络实时采集生产现场的设备运行轨迹、工序完成情况等相关数据，并综合运用统计、规划、模拟仿真等方法进行综合分析，将生产现场的多台设备按需灵活组成一个协同工作体系，优化设备间协同工作。根据优化结果，对MES、PLC等工业系统和设备下发调度策略等相关指令，实现多个设备的分工合作，减少同时在线生产设备数量，提高设备利用效率，降低生产能耗。

3）精准动态作业

利用5G传输和定位的技术能力，在室外场景下配合北斗定位，精确测量大型机械的位置以及偏转角、俯仰角等姿态数据；在室内场景下配合工业相机等设备，精确测量生产对象的高度、位移、角度等数据，通过5G网络将测量数据实时传输至控制系统。控制系统根据生产需要实时、动态调整对象的位置和姿态，提升生产作业精度和自动化水平。

4）柔性生产制造

设备的连接性问题对生产线的布局、调整和成本产生重要影响。为了优化这个问题，数控机床和其他自动化工艺设备、物料自动储运设备通过内置 5G 模组或部署 5G 网关等设备接入 5G 网络，实现设备连接无线化，大幅减少网线布放成本、缩短生产线调整时间。结合多接入边缘计算（MEC）系统，部署柔性生产制造应用，满足工厂在柔性生产制造过程中对实时控制、数据集成与互操作、安全与隐私保护等方面的关键需求，支持生产线根据生产要求进行快速重构，实现同一条生产线根据市场对不同产品的需求进行快速配置优化。

5）现场辅助装配

通过内置 5G 模组或部署 5G 网关等设备，实现智能终端（如AR/VR眼镜、智能手机和PAD）的5G网络接入；通过 5G 网络实时传输现场图像、视频、声音等数据至现场辅助装配系统；系统对数据进行分析处理，生成生产辅助信息。通过5G 网络下发至现场终端，实现操作步骤的增强图像叠加、装配环节的可视化呈现，帮助现场人员进行复杂设备或精细化设备的装配。

另外，专家的指导信息、设备操作说明书、图纸、文件等也可以通过 5G 网络实时同步到现场终端，现场装配人员简单培训后即可上岗，可以在现场终端上方便地获取这些信息。有效提升现场操作人员的装配水平，实现装配过程智能化，提升装配效率。

3、检测监测（6个应用场景）

1）机器视觉质检

通过内嵌 5G 模组或部署 5G 网关等设备，实现工业相机或激光扫描仪等质检终端5G 网络接入，实时拍摄产品质量的高清图像，通过 5G 网络传输至部署在 MEC 上的专家系统，专家系统基于人工智能算法模型进行实时分析，对比系统中的规则或模型要求，判断物料或产品是否合格，实现缺陷实时检测与自动报警，并有效记录瑕疵信息，为质量溯源提供数据基础。

同时，专家系统可进一步将数据聚合，上传到企业质量检测系统，根据周期数据流完成模型迭代，通过网络实现模型的多生产线共享。

2）工业合规校验

利用工业相机、物联网传感器、激光雷达、智能仪表等设备，全方位监测企业生产原料、半成品和成品的各项指标，实时跟踪工人手工、操作设备的流程步骤，监测投料和配料数量，通过5G网络将采集的指标、操作信息等同步传送至边缘云平台。边缘云平台利用人工智能、大数据、云计算等技术对工人实际操作工序、取料信息等进行分析，并与规定标准流程进行实时合规校对，分析找出颠倒顺序、危险操作和错误取料等现象，实现工艺检测自动告警。

3）设备故障诊断

在现场设备上安装传感器（功率传感器、振动传感器和高清摄像头等），并通过内置5G模组或部署5G网关等设备接入5G网络，实时采集并传输设备数据到设备故障诊断系统中。

系统对获取的设备状态数据、运行数据和现场视频数据进行全周期监测，构建设备故障知识图谱，对发生故障的设备进行诊断和定位，利用数据挖掘技术对设备运行趋势进行动态智能分析和预测，并通过网络实现智能推送报警信息、诊断信息、预测信息和统计数据等。

4）设备预测维护

通过将企业生产现场设备（工业设备、摄像头、传感器等）接入5G网络，实时传输设备的运行状态至云平台，实现工业生产设备性能和状态的实时监控，构建设备历史监测数据库。基于故障预测机理建模等人工智能技术实时分析监测数据，评估设备健康状态，预测设备的运行趋势，并智能制定维护保养计划，实现设备安全预测和生产辅助决策，有效降低设备维护成本，延长设备的使用寿命，确保生产过程的连续性、安全性和高效性。

5）无人智能巡检

通过内置 5G 模组或部署 5G 网关等设备，实现巡检机器人或无人机等移动化、智能化安防设备的 5G 网络接入；采集现场视频、语音、图片等各项数据，自动完成检测、巡航以及记录数据、远程告警确认等工作；相关数据通过 5G 网络实时回传至智能巡检系统，智能巡检系统利用图像识别、深度学习等智能技术和算法处理，综合判断得出巡检结果，有效提升安全等级、巡检效率及安防效果。

6）生产现场监测

在工业园区、厂区、车间等现场，通过内置 5G 模组或部署 5G 网关等设备，各类传感器、摄像头和数据监测终端设备接入 5G 网络，采集环境、人员动作、设备运行等监测数据，回传至生产现场监测系统，对生产活动进行高精度识别、自定义报警和区域监控，实时提醒异常状态，实现对生产现场的全方位智能化监测和管理，为安全生产管理提供保障。

4、仓储物流（3个应用场景）

1）厂区智能物流

包括线边物流和智能仓储。

线边物流：从生产线的上游工位到下游工位、从工位到缓冲仓、从集中仓库到线边仓，实现物料定时定点定量配送。

智能仓储：通过物联网、云计算和机电一体化等技术共同实现智慧物流，降低仓储成本、提升运营效率、提升仓储管理能力。

通过内置 5G 模组或部署5G 网关等设备可以实现厂区内自动导航车辆（AGV）、自动移动机器人（AMR）、叉车、机械臂和无人仓视觉系统的 5G 网络接入，结合 5G MEC+ 超宽带（UWB）室内高精定位技术，可以实现物流终端控制、商品入库存储、搬运、分拣等作业全流程自动化、智能化。

2）厂区智能理货

在企业厂区、工业园区内部署基于5G网络的信息采集终端（扫码枪、工业相机或网络视频录像机（NVR）等），将拍摄的条码数据、高清图像或视频等信息实时上传至云平台。利用光学字符识别（OCR）等人工智能技术自动识别货物标识、外观、尺寸、品相等信息，实现全厂货物的实时盘点和管理。

云平台与厂区业务系统实时交互，实现按需码放货物、品质定级、实时分拣等功能的自动化和智能化，助力企业提升产品全生命周期的管理能力。

3）全域物流监测

通过工业运输装备上的智能监控终端，实时采集全域运输途中的运输装备、货物、人员等的图像和视频数据，并通过5G网络传输至云平台。云平台对运输装备进行实时定位和轨迹回放，对货物、人员进行实时监测，实现工业运输的全过程监控，能够避免疲劳驾驶、危险驾驶等行为，有效保障冷链物流、保税品运输、危化品运输等过程中运输装备、货物和人身安全。

5、运营管理（4个应用场景）

1）生产过程溯源

将企业生产现场设备（扫码枪、工业相机、摄像头、刷卡机等）接入5G网络，将生产过程每个工序的物料编码、作业人员、生产设备状态等信息实时传输到云平台。云平台将产品生产过程中的人、机、料信息进行关联整合形成溯源数据库，运用区块链、标识等技术，实现产品关键要素和生产过程追溯。通过实时追溯批次、品质等原料信息，可动态调整后道工序参数，提升产品质量。

2）生产能效管控

通过内置5G模块的仪器仪表，实时采集企业用电、水、燃气等各类能源消耗数据和总烃、苯系物、粉尘等污染物排放数据，实现大规模终端的海量数据秒级采集和能效状态实时监控。

结合人工智能等算法分析，对企业用能需求进行预测，智能制定节能计划，进一步挖掘节能潜力空间。通过对用能设备进行监控告警、远程调度等操作，配合产线排程调整和设备参数设置，实现节能减排、削峰填谷。

3）企业协同合作

利用5G+数采技术，纵向实现上下游企业大规模关键设备联网和数据实时采集；通过5G+边缘计算，横向实现制造执行系统（MES）、供应商关系管理系统（SRM）等互联互通，并统一集成至云平台实现数据共享。

4）虚拟现场服务

包括产品展示体验、辅助技能学习、远程运维指导等三类服务。

产品展示体验服务：通过对工业产品的外型数据及内部结构进行立体化建模，构建虚拟数字展厅，通过5G网络传输至平板电脑、增强现实/虚拟现实（AR/VR）眼镜等智能终端，与数字模型实时互动实现产品细节的沉浸式体验和感受。

辅助技能学习服务：基于5G和AR/VR融合构建贴近真实场景的全虚拟场景，进行操作技能培训和自由操作练习，提高技能学习效率。

远程运维指导服务：通过在全虚拟场景中，叠加远端专家指导数据形成端云协同，使端侧获得实时操作指导，提升运维服务的效率和质量。