世界5G大会组委会-浙江横店东磁电池片工厂5G智慧工厂项目

产品功能及原型设计理念和框架

电池片是光伏组件的核心部分，其性能直接决定了组件的功率和效率水平。本项目采用的PERC技术是目前最成熟的高效电池技术，且PERC电池可以和多重组件技术相结合，叠加双面双玻、半片、MBB、叠瓦等技术后，可实现更高的功率，行业平均量产转化效率达22.3%，且提升迅速。

产品功能：

本项目是鉴于太阳能利用领域良好的市场前景和发展预期，公司继续加大产业升级力度，以实现在新能源领域可持续长远发展。生产线将采用先进的PERC技术生产大尺寸单晶电池片，能满足高端市场的需求并且更加贴近主流市场，达到国内领先水平。项目的实施能有效地提高产品的市场竞争能力，有利于企业完善产品结构，扩大规模效益，提高企业的经济效益及市场竞争力，增强企业发展后劲。项目既切合实际又符合国家有关投资方向政策，项目的建设是必要的。

通过整个厂区覆盖5G网络，将5G融入工厂视觉检测、AGV调度、数据采集、工业互联网平台等模块，提升整个工厂的信息化、自动化水平。

该项目的成功落地可解决行业痛难点问题：

（1）作为未来工厂，主要通过高新技术实现生产、控制、分析等处理，而基础在于网络的敷设，如厂区间或新建设备管理通信靠有线网络，可能会由于生产任务变化以及工艺变化的原因，设备需要移动，改变原有布局，有线联网方案在产线调整时不方便，改造周期长，改造费用高。

（2）设备数据采集、指令发布频率高，AGV小车调度，需要低延时网络。

（3）设备状态及时监控管理要求高，新厂区新设备购置及调试，要求时延低，检测要求高，现有部分设备单机部署，检测能力低。

（4）现有机器视觉设备15套，单机部署设备成本造价较高。

（5）未实现统一平台、集中管控功能，仍存在分散的数据信息来源，无法实现降本增效，无法为公司的生产经营提供决策支撑等功能。

设计理念：

工业互联网是工业体系和互联网体系融合的产物。工业变革必须从单点的信息技术应用向全面数字化、网络化和智能化转变。而 5G 成为工业互联网业务的重要技术支撑，利用 5G 低时延技术，在以太网里做了关键改造，保证端到端的时延。5G 网络切片，面向不同的工业应用场景，能够保证在不同业务运营场景中达到相应的指标。5G 边缘计算加速工业 IT 及 OT 网络融合，通过边缘数据处理、跟踪及聚合能力的增强，提升工业互联网业务的高可靠、低时延等性能指标，提供更好的安全和用户隐私，优化资源共享和用户体验。项目采用 5G+MEC 解决方案适用于本次生产车间和生产线智能制造的信息化建设。遵循 5G 网络遵循网络业务融合和按需服务的核心理念，引入了丰富的接入能力、灵活的网络架构以及更高的安全性，建设一个新型的体现工业互联网特性的未来工厂。

设计架构：

该项目的设计架构如图所示。

通过工业互联网云平台，实现高档数控机床与工业机器人、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备等关键技术装备之间的信息互联互通与集成。建立企业级的统一数据平台，整合数据资源，支持跨部门及部门内部常规数据分析。

第一部分，基础数据和共享数据的交换服务和路由流程管理，该部分是交换平台的基础，包括：静态交换数据、动态交换数据、图形数据及表格、统计资料等属性数据。

第二部分，各子系统之间的接口实现，根据事先制订好的规范、标准，实现各子系统之间的数据共享和传输操作。在接入中心平台时，应按系统集成要求设计系统结构，各类数据接口遵循系统集成规范。

建立工厂内部通信网络架构，实现设计、工艺、制造、检验、物流等制造过程各环节之间，以及制造执行系统（MES）、企业资源计划系统（ERP）、供应链管理系统（SCM）、客户关系管理系统（CRM）、产品数据管理系统（PDM）等关键信息化管理系统之间的信息互联互通与集成。采取信息安全措施，具备设备安全、控制安全、网络安全、数据安全、平台安全、应用安全等保障能力。

创意特色及技术性能

项目特色：

在厂区光伏车间内，基于5G专网实现了841台机器设备和208台AGV小车的连接管理，其中电池片六厂车间已入选浙江省首批未来工厂示范项目。

通过建设5G专用网络，实现了对数据安全的要求，以及生产环节对低时延、大带宽传输的要求。主要有以下5G应用场景：一是5G+AGV小车。厂区内208台AGV小车通过5G网络实现自动调度，利用稳定可靠的5G网络，小车掉线率为0%。二是5G+数采。车间内841个设备终端通过5G网络实现数据采集，同时通过部署在MEC边缘云上的网关管理平台，实时检测与管理数采设备运行情况，实时掌握机床运行状态，通过5G+数采实现了产品品质控制（产品生产路径追溯，快速发现问题点）；三是5G+硅晶板检测。基于5G MEC的超低时延、超高带宽5G网络大幅提升质量检测效率，实现机器视觉云端检测。产品不良分析（及时得到产品的不良数量及分布，针对性解决问题）；工厂运营数据分析（oee及coo的计算，实现精益生产及精益管理），工厂产品优质品率已达到98%以上。四是移动平板生产管理。通过将手持PAD通过5G 网络连接至企业内网，实现“一张网”管理企业。五是5G+数字孪生，实现对无线终端统一智能接入管理、解析、数据管理、分析、应用赋能等基础能力，实现全厂区感知终端设备的数据上云，助力打造智慧应用。

项目创造性：

本项目作为首个光伏行业5G+智慧工厂，已入选浙江省未来工厂示范项目。光伏行业内将以此为标杆，推进义乌晶澳、晶科、爱旭等光伏企业的5G+智慧工厂建设，把金华打造成为全国光伏行业5G应用样板城市。

与5G结合性及强相关性及产业联动效应

东磁是全球最大的永磁铁氧体生产企业、全球最大的软磁材料制造企业，在东磁电池片第五车间，共有841台采集终端，208台AGV小车，总共1049个终端，全部使用5G进行联网，排除了原来用有线的方式，一个完整的5G智慧车间，考验的是5G的安全性、稳定性、可靠性。

本项目结合工业互联网、5G、大数据等技术应用，在工业互联网平台数字工厂底座上集成多个应用，实现智能化生产、智慧化管理，以及协同化制造，打造光伏行业唯一一家5G专网应用的智能工厂。

项目面向5G+工业互联网业务的大带宽、低延时高可靠、广覆盖要求，建设高质量的企业网络基础设施，结合中国移动为大中小型工业企业提供开展业务所必须的全国性网络服务，包括骨干网和接入网，为企业开展远程故障诊断、协同设计、供应链协同等业务以及分支机构互联提供可靠的网络保障，支持业务按需开通和业务服务质量保证并针对企业的特殊要求进行网络传输协议的优化，支持企业生产设施、产品等工业终端接入，为企业业务运行提供安全保障和有效资源调度，突破传统互联网在可靠性、安全性、业务灵活性等方面的短板。

本项目使用5G网络减少了设备联网的布线成本，降低由于布线问题导致的事故。基于5G网络将生产设备、生产管理系统、AGV系统、仓管系统等进行联网互通，开展大数据收集分析，采用数字孪生技术，实现生产状况实时可控。主要有以下四点成效：

一是每天的产出提高了8%左右，同时5G促进了柔性生产；

二是员工数量减少了70%，5G+全厂自动化实现了人，机，料等互联，例如将退火-PE背膜-PE正膜-丝网上料等四道生产工序的4条大线用AGV进行物流搬运，可节省人员12人，将去PSG下料-碱抛上料两道生产工序的7条大线用AGV进行物流搬运，可节省人员5人；

三是管理效率提升明显，通过5G+AI检测结合，对于产品异常判定精度提高，响应时间降低，应用后产品合格率提升6%，准确率从96.72%提升至99.78%，返工数减少32%，返工复测人力减少30%；隐裂检测：减少隐裂比例0.29%；

四是通过5G+IIoT的实践，为光伏制造明确了进一步工业智能制造升级的方向，从布局设计开始，全区域自动化，引入大数据分析工具提升管理效率，并通过总结光伏制造的底层规律用算法进行归纳固化和迭代，实现智能制造。

五是5G+数字孪生，实现对无线终端统一智能接入管理、解析、数据管理、分析、应用赋能等基础能力，实现全厂区感知终端设备的数据上云，助力打造智慧应用。

5G与AI、大数据、先进计算、区块链等技术的融合度

5G网络部署内容及功能：

内容包含 5G 专网，边缘计算管理平台，数据中心，工业网关硬件以及硬件中的相关应用服务（前端 5G 网关，采集模块，协议转换模块，数据清洗模块，导出模块，系统自监控模块，网络安全等）。

1、设备远程控制依赖基于 5G 专网技术。

运营商搭建 5G 专网。实现远端工控管理软件 PC 访问控制当前设备，以及当前设备上报数据至相应接入数据中心。

2、数据采集和导出。

利用边缘计算 FlexEWG 协议转换子系统，采集子系统，数据清洗子系统，任务调度子系统，数据导出子系统实现 PLC，串口设备的实时数据采集，通过消息队列上报消息中心，存储数据中心，供上游垂直行业应用使用。

3、MEC的部署

MEC 作为 5G 应用支撑的重要技术，部署位置灵活，满足行业应用的高安全性、低时延的需求。基于 MEC 部署的企业本地专网，可以快速实现企业互联互通，替代现有 WiFi 网络或部分有线 IP 网络。

金华移动已在金华枢纽机房部署 MEC，可将厂区内地数据直接卸载到厂区数据中心，由分布式改成集中式，减轻改造成本与运维压力；对企业敏感数据进行本地分流，直接进入企业局域网，保障信息安全；减少网络传输时延，契合操控类程序部署要求。

图：MEC 平台部署示意图

5G数据采集方案：

利用5G网络极大的减少了工厂的网络布线并提升了布局美观程度，并且不用花费大量时间进行设备ip地址的规划，边缘计算服务器将数据同步到MES服务器进行数据分析，时延低，保障了数据的实时性，数据不出内网，保障了数据安全。

横店东磁工业互联网平台架构

数据采集主要由 5G 数据采集网关完成，它能够在靠近用户或数据源的位置提供网络、计算、存储服务，不仅能够实现流量的本地化处理，降低对传输网络和远端数据中心的流量冲击；而且能够提供低时延和高稳定的应用运行环境，有利于计算框架在终端和数据中心间的延展，有助于实现场景需求、算力分布和部署成本的最佳匹配。

5G 数据采集网关作为工业控制系统与互联网云平台的接口，具备安全、可靠和高效的特点。增强的网络安全特性，自主嵌入式微内核操作系统，内置防火墙功能，支持基于自主研发深度通讯包检测的访问控制技术，用于远程设备数据的采集和接入云平台。作为一款高度集成、易扩展的数据采集、4G/5G 接入、远程诊断维护、防火墙和 VPN 功能于一体的工业级多端口物联网网关。

通过将工业网关和DTU接入各设备的自带控制器中，通过5G通信技术和OPC-UA协议将数据采集到服务器中供MES系统使用。

5G云化终端管理平台：

工厂的终端管理平台部署在5GMEC边缘云上，把终端的定位、导航、图像识别及环境感知等需要复杂计算能力需求的模块上移到5G的MEC服务器，即在云端为终端管理增加了一个大脑，除原有的复杂计算以外，各种各样的AI能力扩展成为可能

云化终端管理平台由 6 个子系统组成：平台概况、设备管理、报表管理、报警管理、系统管理、VPN 客户端。

平台概况，主要是展现整体设备运行状况数据（如今日流量、今日报警、设备在线数与总数、当前设备在线率、今日任务等）统计，以及一些数据报图表展现，包括最近7 天设备在线趋势、最近 7 天设备流量、网络类型分布、本月流量排行、本月报警排行等图表。

设备管理子系统，主要是针对设备的操作，单台或批量配置设备参数，设备重启，恢复出厂参数配置等功能。

报表管理子系统，是对设备所产生的一些数据进行统计，如：设备流量统计，设备连接统计等功能。

报警管理子系统，有设备故障报警，设备流量报警，以及报警策略设置，报警策略设置可以针对某一分组的上网情况进行一系列参数，进行指定阀值的报警，并可设置将报警信息以邮件形式发送给指定的设备管理人员。

系统管理子系统，用于管理企业信息，用户信息等，包括各个子系统的权限设置，超级管理员可以设置不同的角色，给不同的用户分配不同的权限，包括用户登录RMP 所能操作的子系统，都可在系统管理进行配置。

VPN 客户端由概述信息与设备列表组成：概述信息，主要是展现用户当前的连接信息与设备在线信息；设备列表，主要是查询设备列表信息与VPN 的连接与断开。

当用户登录成功后进入平台概况分析页，如下图所示：

5G机器视觉和云端AI算法：

搭建机器视觉云平台，利用5G拓展低时延、大带宽边缘AI能力服务，构建数据处理平台，积累样本及模型，开展算法的训练，利旧与赋能已有的摄像机，通过云端部署算法的方式升级为智能摄像机, 云边协同，实现单晶电池片EL缺陷的毫秒级自动判定。

视觉检测AI训练方案

5G AGV应用：

随着仓储业务量的爆炸式增长和机器人技术的飞速发展，AGV机器人对无线通信质量的要求越来越高，如何提高AGV运营效率和稳定性是目前智能仓储系统面临的挑战。该5G AGV远程联网解决方案是一种基于5G无线通信技术创新的高度灵活的自动化仓储解决方案。5G AGV远程联网解决方案框架图如下所示：

5G AGV远程联网框架图

仓库内每辆AGV小车都配备有一个智能终端通信模块，该模块可以自动扫描工厂中的环境，通过无线通信网络将这些控制数据传输到仓库内的MEC智能边缘服务器，智能边缘服务器融合了智能AI核心网络控制功能，可实时处理AGV小车的高速调度请求。同时，通过把AGV内的本地计算能力转移到仓库内的MEC智能边缘服务器，AGV小车的成本和计算能力要求都可以进一步下降。后续，随着5G无线技术全面引入智能制造和工业互联网等垂直行业，将来还可以更大限度的提升AGV小车的运营效率。

其中AGV输送系统由AGV单车、AGV控制系统、AGV充电系统、其他辅助器材组成。其中AGV控制系统主要由AGV管理监控计算机、AGV自动调度软件等软件以及无线AP、定位反光板、综合布线等组成。AGV管理监控计算机与AGV小车通过最新一代通信技术5G网络进行通讯。

5G中的关键技术用于AGV(自动导引车)的调度与控制，使得全系统相对传统方案时延大幅度下降并具备更高的可靠性和稳定性，且实时支持AGV小车的信息交互，运行稳定，彻底解决了传统WIFI方案引发的接入受限、切换失败、小车停驶等难题，提升了仓库的整体运营效率和稳定性，为未来的智能仓储等AGV应用创新开拓了新的应用实践。

端边协同：MEC突破AGV单车限制，208辆AGV算力共享，数据互同

云边协同：AGV调度控制系统迁移到MEC边缘服务器，与WMS等系统实现全流程贯通，前端与中心实时交互，多业务系统协同

低时延，使用稳定:通过网络切片技术及基站参数的优化，将AGV通讯的时延降低为30ms以内，全厂5G网络覆盖，AGV在厂内任意地方均可流畅运行，不存在像WIFI网络经过不同的区域会有网络切换AGV卡顿的问题

数字孪生

数字孪生通过监控物理对象在虚拟模型中的变化，诊断异常，预测潜在风险，在问题发生之前先发现问题，从根本上推进全生命周期高效协同并驱动持续创新，提升商业价值；

将IOT实时数据、大数据分析和仿真模拟充分结合，预测未来可能发生的各种情况，进而做出最佳决策；在虚拟空间上对物理世界的行为进行模拟验证，降低传统物理试错支付的大量开销；对产品生命周期运行情况的监测，不断积累产品全生命周期运行规律，进而不断提升产品创新水平，缩短产品研发周期。

1、产品功能架构图

OneNET View产品功能架构图

数据采集领域：基于物联网接入网关或数据采集技术，通过对多种协议的解析和对接，实现采集物理世界各类传感器的数据，完成对原始真实数据的实时获取；

数据分析领域：基于对现实世界各类数据的获取和采集，通过数据清洗、元数据构建等技术，结合业务需求实现对数据的有效分析和要素提取；

仿真模拟领域：基于数据分析提取的有效数据，结合大数据分析和仿真模拟技术，实现对业务模型的智能构建，实现自动化建模和业务模拟；

可视化呈现领域：基于传感器的采集数据以及BIM、GIS等信息的统一导入和汇集，通过2/3D模型的统一构建和信息转换，实现直观、高效的二三维可视化效果呈现和趋势预测。

2、高效部署

提供拖拽编辑交互、图层工具、排板工具、数据层与项目层编辑层融合，灵活操作、免编程、10分钟可快速搭建可视化应用界面。无缝对接OneNET内置数据、第三方数据库、Excel静态文件多种数据源，接入OneNET的设备可通过开关旋钮组件控制。

支持基础图表、特殊组件（翻牌器、跑马灯、词云等）、行业组件（智慧工厂、智慧车间等）、组合组件等，提供更多的图表配置样式，用户可进行充分的自定义；提供物联网行业可视化模板，满足多种场景使用。

自动适配多种分辨率的屏幕，满足多种场景使用。特别针对拼接大屏端的展示做了分辨率优化，能够适配非常规的拼接分辨率。创建的可视化应用能够发布分享，轻松简单生成的URL链接可作为对外数据业务展示的窗口，其他用户可公开访问到应用。

丰富的组件：提供多种地图、表盘、图表等多种分类的2D/3D组件，总数超过100个。

多数据无缝对接：可直接对接OneNET公有云平台、边缘计算平台的数据，也可以链接自有应用的数据库。

快速应用开发：免编程、免运维，提供图形化编辑页面，使用拖拽的方式即可完成样式和数据配置，无需编程就能轻松搭建数据大屏，10分钟快速生成物联网展示应用。

灵活定制化：提供组件、项目定制服务，可根据需求灵活展现。

使用行业模板创建大屏：定制了数十种行业数据模板，用户简单修改即可使用，业务全景一目了然。

3、搭建场景

东磁车间可视化监控基于OneNET View开发，通过OneNET云平台，统一汇聚了车间生产、环境、能耗等数据，为数字车间提供数据支撑。基于大数据、AI等能力，对车间数据进行实时计算处理，打造产能监测、统计报表、设备故障提示、安全生产监控等功能。并运用3D建模技术，实现数字孪生，全方位立展现车间生产运行情况。

横店东磁智慧工厂数字孪生驾驶舱

项目的价值以及市场需求、分析市场容量和

随着5G+工业互联网的深入推进，其超高速率能力、超低时延能力、安全性和可靠性的特性也为企业带来了切实的效益，可更好的满足工业企业实现提质增效、节能减排等需求，促使越来越多的工业企业已将5G智慧工厂作为升级转型的方式之一，随之伴生的是庞大的智能化改造需求。

市场需求：

中共中央政治局2021年4月30日会议强调，要引领产业优化升级，强化国家战略科技力量，积极发展工业互联网，加快产业数字化。

浙江省委书记袁家军在数字化改革大会上指出，数字化改革是省委省政府作出的战略部署，是牵一发动全身的重大改革，是推进高质量发展、竞争力提升、现代化先行的关键举措。数字经济系统是“1+5+2”中的五大系统之一，是数字化改革的重要组成部分。

金华市政府工作报告提出，大力发展数字经济“一号产业”,实施新一轮数字经济发展行动计划。推进产业数字化，实施“5G+工业互联网”工程，推进数字产业化，加快打造信息产业集群。

企业未来工厂场景急需应用5G的联网能力，实现全厂广覆盖、深覆盖数采和一体化融合通讯。依托5G高速率的感知和泛在连接等能力，实现工作协同、远程维护和柔性生产等多个目标，提升综合核心竞争力。

市场容量和趋势：

在《中国制造2025》的背景下，智慧工厂已成工业制造发展的大趋势。随着5G的商用，各制造业龙头企业均纷纷开始5G智慧工厂建设，各地涌现出蓬勃的5G智慧工厂建设浪潮，企业通过5G助力企业转型发展已渐成趋势。

以浙江金华为例，在金华市政府、金华移动的联合推动下，围绕金华市工业“8+N”细分领域，积极开展5G+智慧工厂建设，大大加速了金华地区传统工业企业的5G转型发展，打造了多个国家级、省级标杆示范项目，其中东阳横店东磁申报国家发改委未来工厂，中央广播电视总台专题报道了义乌国际商贸城的5G+智慧商贸、武义更香茗茶的5G+智慧茶园，产生了良好的示范效果。通过龙头企业的示范引领效应，带动中小企业乃至全产业链转型升级。

目前金华移动5G+行业应用成果已获得央视、新华社、人民日报、人民邮电报、学习强国、浙江卫视、金华日报等多家媒体报道共150余次，在全市营造了良好的发展氛围，助力金华数字经济高质量发展。

产业效应：

本项目使用5G网络减少了设备联网的布线成本，降低由于布线问题导致的事故。基于5G网络将生产设备、生产管理系统、AGV系统、仓管系统等进行联网互通，开展大数据收集分析，采用数字孪生技术，实现生产状况实时可控。为光伏制造明确了进一步工业智能制造升级的方向，从布局设计开始，全区域自动化，引入大数据分析工具提升管理效率，并通过总结光伏制造的底层规律用算法进行归纳固化和迭代，实现智能制造。

本项目实施后，不仅增强企业的应变能力和竞争能力，而且对推动我国太阳能电池产品的生产，扩大企业生产能力，扩大就业岗位，积极参与国内外市场竞争，都具有重大的现实意义。项目具有较好的社会效益。

综上所述，本项目投资后的经济效益和社会效益均十分显著的特点，项目的建设是必要的也是可行的。

社会效益：

东磁集团积极融入金华市经济社会发展大局，以数字经济发展为契机，贯彻落实浙江省数字化改革要求，联合金华移动融合5G技术，打造多个国家级、省级标杆示范项目，电磁片厂智慧工厂项目已申报国家发改委未来工厂，应用成果已获得央视、新华社、人民日报、人民邮电报、学习强国、浙江卫视、金华日报等多家媒体报道多次报道，产生了良好的示范效果。

最主要的示范意义在于经济的发展方式的转型升级。中国制造2025发展战略，实现从制造大国向制造强国转型。很多的工厂的生产方式比较简单，它们的发展分了三个阶段：数字化、网络化和智能化。现在金华实际上绝大多数的工厂，还在数字化改造的第一个阶段，所以5G推动经济的发展就是从数字化、网络化、智能化三个层次，去推进经济的发展，因为智能制造是我们经济实体的一个主要的基础，只有我们国家的制造业的基础，进行升级和改造，我们十四五规划的社会主义现代化强国才有一个良好的台阶。

商业模式

市场定位：

本项目利用现有土地，建设厂房42000平方米，采用PERC技术，购置国内外先进的太阳能电池片生产设备和检测设备，实施年产4GW高效PERC单晶电池片项目，生产的为M10/G12大尺寸PERC高效单晶电池片，转换率达到23%以上。

本项目积极响应国务院的指导意见，借助5G、AI、边缘计算、物联网技术，将5G技术落到智能生产的实处，实现装备智能化、制造数字化、运营精细化，打造电池片“未来工厂”示范标杆。运用5G技术为企业设计研发、生产管理、仓储物流、智能检测等应用提供解决方案，提高企业的生产管理效率。通过龙头企业的示范引领效应，带动中小企业乃至全产业链转型升级。为企业提供智能化改造服务项目，主要服务内容包含①建设5G网络覆盖，②建设5G数据采集传输系统（含DTU，MEC边缘计算网络服务），移动云桌面、移动云视讯；③车间智能化改造系统，包含前端设备数据采集和后端软件云平台部署；④数字孪生，包含：通过对多种协议的解析和对接，实现采集物理世界各类传感器的数据，完成对原始真实数据的实时获取，实现对业务模型的智能构建，实现自动化建模和业务模拟；⑤针对上述建设内容的集成安装。

融资规模：

项目报批总投资为122600万元,其中固定资产投资118000万元。

商业合同：