長沙經濟技術開發區“5G+”新型基礎設施建設發展指南

為指導長沙經濟技術開發區（簡稱“長沙經開區”或“園區”）製造企業有針對性地建設一批實用可行的5G場景，不斷提高企業數字化、網絡化、智能化發展水平，帶動提升園區高質量發展水平，現結合實際製定本指南。

一、發展背景

近年來，長沙經開區工程機械、汽車製造及零部件、電子信息“兩主一特”產業發展迅速，孕育了一批行業領軍企業，建設了一批智能製造、工業互聯網標杆示範項目，吸引了一批相關領域服務商和供應商集聚，製造業轉型升級取得階段性成效，創造了良好的經濟效益和社會效應。當前，以5G、AI為代表的新技術連鎖突破，與先進製造技術加速融合並大規模應用，不僅將催生一批新興產業，更可能從根本上改變傳統製造業的技術基礎、組織模式和商業形態，進而導致價值鏈、供應鏈和產業鏈的重新分解與組合，最終促進經濟發展方式的深刻變革，充分釋放經濟增長潛力。在此背景下，園區 “兩主一特”企業迎來新的發展機遇。

同時，受製於技術不成熟、基礎設施不完善等因素，5G、AI等新技術在園區製造企業中應用尚處於初期，場景涉及核心製造環節較少，且多以點狀應用為主。具體來看，主要難點如下：

一是技術基礎較為薄弱。目前5G標準尚未製定完成，5G模組、AI芯片也未完全成熟，基於5G和AI的融合性工業產品和裝備研發進度較慢。企業應用麵臨無標準、無網絡、無裝備的挑戰，基礎設施需單獨建設，大量軟硬件需自主研發。

二是應用方案尚未成熟。5G、AI等新技術方案複製推廣較難，單個應用開發成本高。同時，現階段能夠係統整合5G、AI、區塊鏈等新技術和傳統工業係統建設的供應商和係統集成商較為稀缺，加大了新技術應用的難度。

三是應用人才存在缺口。目前製造業從業人員對5G、AI技術理解還不夠充分，既懂製造又熟悉5G和AI，還能進行應用開發的複合型人才較為稀缺。

二、發展思路

為搶抓發展機遇，積極應對挑戰，推進5G、AI等新技術真正解決長沙經開區“兩主一特”發展過程中的核心痛點問題，園區新技術應用將按照“分級分批”推進的思路，以5G等新型基礎設施建設為引領，通過實施一批“5G+”標杆項目，切實發揮新技術發展帶來的巨大效果，短期內推進園區製造企業進行新技術點狀應用探索，中長期推動形成一批麵向未來製造的新模式。

1-2年內，將5G等新技術作為基礎工具，麵向製造業高帶寬、遠程化和移動性需求，作用於單環節點狀場景。主要集中在產品質量檢測、低時延控製、精確定位、移動無人巡檢、設備數據采集與監控、輔助裝配與設備維護、產品遠程操控與無人駕駛等領域。切實提高企業生產效率和經濟效益，培育一批複合型新技術應用人才。

3年內，圍繞設計、生產、管理等環節衍生出一係列製造新模式。5G等新技術體係以疊加的方式融合進傳統製造體係中，逐步形成獨立的數據處理閉環，支撐企業整體發展，催生柔性生產、創成式設計、共享製造、數據服務等新模式、新業態。

三、重點應用場景

結合現有5G應用典型場景，綜合長沙經開區製造業應用基礎現狀與應用訴求，製造企業可以從以下三個主要方向，聚焦10大應用場景，深化5G在工業場景中的應用。

（一）5G+人工智能

1.基於5G的設備智能控製與參數優化

麵向“兩主一特”產業龍頭企業，聚焦企業生產效率提升等核心訴求，基於5G的移動性、低時延特點，利用5G模組、5G+CPE等方式連接工業設備PLC單元、數控係統、上位機等，實時采集現場工業設備產生的大容量數據，數據彙聚後接入5G網絡，將車間實時生產數據、加工數據、製品表麵監測等設備運行數據傳輸到企業邊緣計算、私有雲或公有雲平台，在雲端或邊緣運行人工智能算法實現對生產裝置的智能管控、實時監測與作業調度。5G保證了控製指令端到端時延平均在20ms以下，網絡下行帶寬達到200MB，準確性達到99.999%，設備工藝參數能夠根據現場生產狀況進行實時調整和優化，生產效率大幅提高。

2.基於5G+機器視覺的質量檢測

麵向“兩主一特”產業龍頭企業，聚焦產品質量檢測量大、檢測準確度要求高等現實要求，基於5G大帶寬、低時延的特點，將終端設備采集的產品及部件大容量高清圖片與視頻信息上傳到雲端並利用AI機器視覺與知識圖譜技術與雲端數據庫進行比對，基於雲端監測算法精準判斷質量缺陷，提高檢測速度，同時將圖片與視頻信息傳送雲端入庫，實時完善AI知識圖譜，為算法訓練、特征標定、數據切片提供依據。現場高清影像分辨率可以達到4K-8K，基於工業相機的AI機器視覺5G上行帶寬在1000MB，時延在10-30ms，能夠滿足基於雲平台架構的AI機器視覺–質量缺陷檢測係統和目檢係統在工廠的推廣應用，應用後產品良品率和檢測準確性獲得極大提升，漏檢率大幅下降。

3.基於5G+機器學習的預測性維護

麵向“兩主一特”產業龍頭企業，針對設備維護工作量大，維修人員要求高，維修滯後而造成的產能損失和材料浪費等問題，基於5G大帶寬、移動性等特點，通過設備、車間、廠房安裝的大量傳感器和智能數據采集模塊搜集海量生產運營監控數據，如工程機械行業大型生產裝備的實時運行數據、損耗數據等，以5G網絡承載，實時傳輸到雲端平台進行綜合分析和存儲，利用AI機器學習將多種來源與類型的曆史數據進行建模分析並與數據庫運維故障信息進行比對，實現產品異常提前診斷和維護，將被動維修升級為主動預測性維護。5G的上行大帶寬提供了實時大數據樣本，結合AI雲化處理分析技術大幅提升預測準確度與實時預警能力，有效規避由於設備故障導致的生產運營事故，使技術人員可以優化維護活動並在故障發生數月之前進行維修，維護成本有效降低。

（二）5G+VR/AR

1.基於5G的物料及零部件識別與管理

麵向工程機械、汽車及零部件產業龍頭企業，結合其物料和零部件種類繁多、生產量較大、難以準確識別和有效管理的特點，基於企業的物料零部件管理係統，利用5G大帶寬特性，在5G網絡環境下通過手持終端實時采集實物圖像並對實物進行三維建模和全息建模並保存到管理係統中，通過AI神經網絡及深度學習技術分析3D建模信息和圖像信息，判斷物料零部件的形狀、功效、是否符合生產標準等，利用5G網絡將物料信息實時反饋到VR/AR終端，輔助現場人員合理分配和檢測物料、強化生產與運營管理。5G滿足了VR/AR技術作為高帶寬和低延遲應用的主要需求-帶寬在250MB,時延在15ms。相比於人工識別，基於5G的智能識別係統識別效率較高，生產執行效率提升顯著，運營管理效率也將大幅改善。

2.基於5G網絡的精準輔助運維

麵向汽車及零部件、電子信息產業龍頭企業，結合設備數量多、故障複雜且難以定位、運維人員技術水平較低等問題，基於企業的故障監測和設備維護管理係統，結合5G和AR技術實現高清影像實時呈現，員工可以使用移動終端自由獲取需要檢查的設備的各項尺寸、角度和相關指標，快速定位產品故障點，利用5G低時延（15ms以內）特性，將現場檢測數據實時傳輸到係統，係統自動判斷檢測結果是否符合標準要求，同時配合精準故障信息係統或遠程專家指導輔助現場檢修人員快速有效地實施故障零部件更換等維修操作，從而大幅縮短設備平均修理時間與故障應急響應時間，返修率降低，檢修質量一次合格率明顯提升。

3.基於5G網絡的實時協同設計

麵向工程機械、汽車及零部件產業龍頭企業，針對產品研發設計周期長、研發效率低、與生產製造環節難以有效貼合等問題，基於企業協同設計係統或平台，在5G保障高帶寬、低時延數據傳輸基礎上，利用VR技術構建各類零部件或整車產品的虛擬設計場景並進行虛擬仿真，檢驗人員與研發人員對構建的仿真模型進行協同設計，並通過VR設備將新設計的部分疊加到已有部件上來驗證設計效果，使設計環節更有效地貼合實際產線的生產與裝配，提高設計效率。5G技術可以保障虛擬場景中的人員交互時延在15ms以內，設計研發時間大幅縮短，工作效率得到極大提升。

4.基於5G網絡的新型輔助裝配

麵向工程機械、汽車及零部件產業龍頭企業，針對裝配效率低、漏裝錯裝等問題，基於企業輔助裝配係統，在5G網絡高清影像實時傳輸的保障下，利用AR實時渲染技術，結合實際裝配場景在整車或成品各部位清晰標注裝配部件、裝配步驟、裝配工具和裝配位置，快速進行模擬裝配，提前發現裝配問題，避免出現零件錯裝或漏裝，對裝配體是否符合規程要求進行控製和預警。整體實時渲染和交互時延在15ms以下，因裝配導致的產品及零件質量問題大幅減少。

（三）5G+智能產品

1.基於5G的雲化移動AGV調度

麵向工程機械、汽車及零部件產業龍頭企業，針對廠內物流複雜、傳統AGV調度依賴固定軌跡難以有效協同聯動等問題，通過5G 網絡接入，解決雲端平台與大量AGV 車輛的實時通信問題，部署基於5G的視覺導航+雲化AGV調度係統，利用5G高速率、低時延等傳輸特點，通過雲端控製係統將指令快速、高效、穩定地傳遞給AGV車輛，使AGV在工廠車間的任何位置都能接收到信號指令，第一時間到達指定工位。解決傳統部署WiFi 方案接入數量受限、信號幹擾切換失敗、車輛停駛等難題，物流配送的靈活性得到充分改進，工廠現場整體運營效率和穩定性獲得顯著提升。

2.基於5G的機器人自動巡檢

麵向“兩主一特”產業龍頭企業，針對巡檢複雜、巡檢工作量大、巡檢周期長等問題，在工廠車間配備帶有超高清攝像機的5G智能巡檢機器人或無人機，自主檢測現場生產、物流與運營情況，實現自主導航和全自動巡檢，采集廠內外高清視頻，上傳雲端後自動識別工作區，判斷產線生產與物流情況，結合AI技術進行各類異常的自主判斷。巡檢效率顯著提升，成本大幅降低，同時保障作業人員人身安全。

3.基於5G的產品智能化操控

麵向工程機械產業龍頭企業，結合其產品裝備技術複雜、操作專業化門檻較高、部分場景人工操作條件較差等特點，在產品上安裝5G CPE、5G工業模組等，利用5G網絡實現智能化遠程控製中心與生產現場車載終端相連，通過5G網絡承載PLC、數控係統等控製信息，替代光纖通信，操作員通過超低延時的監控畫麵實時操控位於特定生產作業環境的無人駕駛裝載機，同步回傳真實作業場景及全景視頻實況。對一般非低速的工作場景，5G網絡端到端時延能保證在20ms以下，連接可靠性達到99%以上。駕駛員的工作環境得到有效改善。

四、保障能力建設

長沙經開區製造企業可從三個方麵構建5G應用基礎支撐能力，保障5G應用實施效果。

（一）基於5G的工廠內外網絡改造

在工業內網方麵，通過5G、TSN、WiFi 6等新型網絡連接方式將工業傳感器、控製器、執行器、高清攝像機或控製麵板等多種設備進互聯，使設備可以感知環境並實現多個單位的實時共同協作。在工業外網方麵，加強廠區5G微基站建設與宏基站網絡覆蓋，與通信運營商實現廣域網對接，推廣應用5G網絡切片技術，加強工廠內外網絡互聯互通。

（二）5G與生產運營信息係統的對接

在係統連接方麵，通過構建高效、高可靠的工廠內外5G網絡，將企業現有MES、APS、ERP等生產運營信息係統相互連接並提升係統之間的低時延聯動協同能力，強化信息係統之間的耦合，保證生產運營數據的實時分析、共享與展示。在係統能力提升方麵，運用5G+MEC，實現工業現場設備采集數據邊緣側處理，並配合生產運營信息係統進行動態優化，在毫秒級時延內反饋給執行係統管控現場設備，實現工業現場閉環控製，有效降低回傳帶寬消耗和係統訪問時延。

（三）基於5G的工業互聯網平台優化

在平台基礎連接層麵，利用5G技術保障工業互聯網平台的高可靠連接。通過設置5G CPE、5G工業模組等方式，將設備、車間、廠房及企業采集的海量底層數據接入5G網絡，保證大容量工業數據實時向雲端平台的安全可靠傳輸，構建高效的平台架構交互與連接能力。在平台應用層麵，通過應用5G網絡切片等技術對不同工業場景進行高可靠的獨立組網，減輕平台微服務組件及工業APP開發、部署、調試的複雜度，降低平台應用落地的技術門檻。

本指南由長沙經濟技術開發區管理委員會經濟發展和企業服務局負責解釋。

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