最近有条重要的产业新闻：国内首个五星5G工厂建设完成。这家工厂属于中兴通讯股份有限公司，是国内首个五星认证的5G全连接工厂（简称5G工厂），它主要承担中兴服务器、网络设备的智能化制造。这间工厂的诞生，意味着中国智造下的5G应用，正在工业领域取得可复制的进展。
现在网络上关于5G到底有没有用的争论还在继续，大多属于低质量的内容。没有人真正了解全球范围内，5G在工业领域的进展到底是什么样。ZTE作为全球的5G先锋企业，是3GPP关于5G标准贡献最多的企业之一。在嘈杂的手机和IOT行业之外，ZTE在5G的行业实践上明显做的更多。本文会科普关于5G在智能制造领域的实践，帮助大家正确理解5G技术在工业领域的应用和相关前景。
中国的5G全连接工厂：连接园区网到现场网，全球5G智能制造的新范式
最近这十年，稍微关心科技新闻的读者，都会听到工业4.0、智能智造这类新概念。而5G标准在全行业实践之后，各国对5G技术推动供应链升级思考是不一样的，但是大致目标一样，即5G技术可以显著提高智能化和自动化水平。
而以中兴通讯为代表的5G工厂案例，强调“产线级”、“车间级”和“工厂级”的全连接，重点解决无线连接、数据实时处理和IT/OT融合问题。中国的规范，目标在于消除工业生产中的“信息孤岛”，实现从园区网络到生产现场网络（现场网）的全面覆盖和集成，重点在于提升网络灵活性和可靠性，减少布线成本，支持移动设备（如AGV、无人机）的高效运作。截至目前，全国已有1800余个5G工厂项目，涉及29个省（自治区、直辖市），覆盖装备制造、电子设备制造、石化化工、采矿、钢铁、电力、纺织、建材、港口等10个“5G+工业互联网”重点行业。
如果我们对比国外的相关标准和实践，再参看中兴通讯的5G全连接工厂案例，会发现中国标准实现了园区网络到生产区域网络的全面集成和覆盖。这让生产资源的部署和调整更为灵活。
那么，我们的制造业目前面临的智能化挑战和机会在哪里呢？这需要认真阅读相关的论文和技术资料，原因如下：
目前智能工厂的建设，根据业务的复杂性，大家理解不一样。合资企业更多偏向国外的规范理解。但实际上我们应该本着实事求是，因地制宜的原则来设计中国的智能化工厂。所以，从过去经验看，所谓的智能工厂的网络建设，“工厂级” 的 “园区网” 解决了工厂 IT 网络和部分生产网络上云的问题，但随着工业互联网的发展，其在数字化转型中面临一些问题，如典型应用以单一环节的数字化改造为主，存在信息孤岛；IT、OT 网络（Operational Technology，是用于连接生产现场设备与系统）由不同厂家建设和管理，企业数字化改造处于初级阶段；企业网络部署和柔性化改造压力大；绝大部分企业不具备生产现场边缘上云的能力，数据难以兼容和互通，难以进行流程优化和迭代改进。5G 工厂通过 5G 网络的引入，可以实现 “人机料法环” 的应连尽连，统一孤岛数据；提供比肩工业以太网的高可靠性、高稳定性的网络；具备天然的云边协同能力，企业可以自主部署应用，改变工控厂家数据 “七国八制” 的局面。5G 工厂还包括 “园区网” 和 “现场网”，“园区网” 以 5G 公网为基础，为工厂提供全域连续覆盖的通信网，“现场网” 由专用网络设备组成，仅为特定业务的作业区域提供覆盖，解决 OT 域的可靠连接和本地算力部署问题。如果我们找一家典型的国外企业在5G智能制造上的实践，例如日本的Summit Steel钢铁公司，就会发现其实中国的5G全连接工厂规范考虑的更全面，从园区到现场边缘，用5G全覆盖，实现了大范围的无线缆和灵活部署，降低了设备拆除、搬运导致的重新部署的困难与成本问题。
5G智能工厂5星认证标准苛刻，自研5G解决方案的中兴通讯率先突围
目前，中兴通讯ZTE南京智能滨江5G工厂通过了泰尔实验室的5G工厂5星认证。该认证涉及到三大标准体系：
第一，是工厂要以5G技术作为主要网络标准：包括架构、5G网络建设、工业网络互联、边缘计算部署、业务系统建设五大板块。评测指标：工厂5G网络覆盖率不低于99%时认定为五星，5G网络覆盖率不低于95%时认定为4星，5G网络覆盖率不低于90%时认定为3星。
第二，是设备联网率标准。简单点讲就是园区到现场，核心到边缘的设备的联网率。其中5星认证标准是：在除特殊情况外，装备联网率应达到100%，连接到5G网络的关键装备联网率不低于80%，无线装备联网率达到100%。低于100%的都无法获得5星认证。
第三，是5G技术所覆盖的应用场景数量和和质量。其中5星认证标准是：工厂内的5G+工业互联网应用场景建设全覆盖，5G能够完全满足场景业务需求，5G已广泛应用生产控制等核心业务环节，关键环节应用指标达到5星。如果低于三个应用场景，该指标为不合格。
根据泰尔实验室的评估指南，一座5G工厂在建设时想要全部达到5星标准，5G网络覆盖率不低于99%，装备联网率应达到100%，5G网络连接率不低于80%，5G+工业互联网应用场景建设需实现全覆盖，目前国内正在建设的5G智能工厂项目超过1800个，想达到5星标准的其实很难，需要有自己的核心技术和解决方案。
目前中兴通讯ZTE南京智能滨江5G工厂内5G网络覆盖率达到100%，部署应用在QCell产品自动化测试生产现场，5G网络时延可靠性达到10ms@99.999%。工厂现场装备的联网率超过97%，关键装备联网率实现100%，其中5G联网率高达89.3%，无线设备均已实现5G化。从实施效果看，滨江5G工厂总产值增长了41%，人均产值提升了81%，交货周期从20天缩短至14天，碳排放量降低了29%，单台产品能耗降低了19%。同时，作为首个5星认证的5G工厂，对行业相关工厂建设具备极强的可复制性。
中兴通讯ZTE南京智能滨江5G工厂：自研5G现场网，中国5G智能制造的典范案例
中兴通讯ZTE南京智能滨江5G工厂，相关国家标准规范下第一个获取5星认证的智能工厂。它最近正式通过中国信息通信研究院泰尔认证中心评估，获得国内首个五星5G工厂认证。目前国内在建的5G工厂超过3000个，都要通过泰尔实验室的认证。这家工厂主要承担ZTE服务器、5G基站、天线和无线设备的智能制造工作。ZTE的全流程全业务自研5G解决方案有力支撑了这家工厂的运行。在部署过程中，ZTE的5G产品线提供了基础能力，部署了5G现场网，支持从原材料到成品的全流程自动化生产。5G网络与边缘计算协同工作，实现了AGV智能调度、机器视觉检测、以及云化PLC控制。
在这个过程中，中兴通讯提供了自主研发的5G现场网的核心能力，5G工厂最核心竞争力。
目前，5G工厂建设规范明确要建设1+N的5G现场专网，为企业生产剪辫子（实现线缆无线化和设备的灵活部署）。所谓现场网，指的是部署在产线、车间等生产现场，连接人、机、料、法、环、测等生产要素，实现数据采集、工业控制、生产管理等核心生产环节应用的实时处理和本地闭环，OICT 融合的 5G 网络。
部署5G技术的现场网，需要企业打通端、网、云、业、维多端融合，具备轻量化设备、极简组网、云网一体、业务本地闭环、多工业协议一站式接入、客户免规划、免调测、免运维等业务特点。但从传统现场网迈向全5G现场网，挑战很大。首先是无线化带来的就是干扰和稳定性问题，无线网络对工厂温湿度，频谱，信号都有严格的要求，5G现场网的技术挑战很大。其次，现场的PLC 网络改造面临部署调整难、经济成本高、国产化程度低等问题。5G 要服务车间级和现场级的生产域网络，面临性能保障难、云网业兼顾、运维门槛高等挑战。
为了解决这些问题，中兴通讯的自研现场网包括三大解决方案：确定性保障、算网一体、三免自服务。通过本地分流和双发选收 FRER 等组网增强提升网络能力，引入一系列功能保障常规应用，引入 URLLC 和 TSN 保障 PLC 南向等应用；提供边侧和端侧的算网一体化产品方案，支撑现场网应用的按需部署；开发一系列使能现场网自部署的特性功能，降低行业导入门槛。
在PLC网络上云方面，中兴通讯的 5G + 云化 PLC 解决方案可助力实现控制的全连接以及安全可维，推动工控协议的归一化，帮助工业客户实现控制的集中部署和持续优化，降低生产系统 CAPEX。基于中兴通讯的 5G NodeEngine 算力基站 + SmartEdge 工业边缘网关，可提供算力部署、无线连接、实时性保障及业务协同能力，基于算网平台架构，支持云原生的算力底座，提供云边协同，全面考虑安全问题，在实时执行和实时通信方面有优势，已在多个场景参与实施云化 PLC 业务，积累了丰富的应用经验。
而在现场网自研设备体系，中兴通讯核心网产品线也有完整的解决方案：通用版 iCube、标准版 i5GC、超轻量核心网产品 Mini5GC 等有力支撑5G现场网建设。其中Mini5GC 具有超小超轻、超简组网、超高集成的特点，灵活适配各种场景，超快组网，可实现工业确定性增强，提供超过 100 个业务模板，实现业务免运维，可用于高清视频、无人驾驶、智能传感器、融合语音、巡检机器人等厂区应用。
中兴通讯ZTE南京智能滨江5G工厂目前已经实现了园区网络到现场网的全域5G化，自研的5G全域解决方案充分保障了工厂的智能化和高效率运行。5G工业基站、无线PLC网络、基于算力基站的园区5G双域专网系统等，都是中兴通讯开发的5G工业化解决方案，目前已经充分应用到5G工厂建设中。
总有人质疑中国的5G发展的实际效果，一句5G感知不强，让很多深耕5G产业应用的朋友意难平。中兴通讯ZTE南京智能滨江5G工厂是中国5G技术产业化和智能化非常典型的代表案例，它预示着中国5G产业链完成了标准制定、技术自研、解决方案自产、行业逻辑自洽、具体商业化实施和评估的闭环，这对中国智造的发展具备关键意义。
