基于5G的通用科技碳云智能工厂：江苏通用科技股份有限公司是江苏省重点企业集团、全国120家深化改革试点企业——红豆集团的控股子公司，是一家专注各种轮胎研发、生产和销售的现代化高新技术企业。
一、项目背景
通用股份积极探索运用数据赋能，2021年在基于工业互联网平台的基础上，提升能耗装备监测数字化管理，率先针对全钢三厂建立了5G碳云平台对能源消耗碳值指数进行智能化管理，致力于打造行业碳中和工厂，示范引领“双碳”目标加速落地。
二、项目内容
1、项目合作方
本项目由通用股份携手中国移动等战略伙伴共同建设完成。主要涉及5G专网建设，立体库、堆垛机、AGV和桁架机器人等硬件设施，以及WCS库位管理系统、WMS调度系统以及EMS生产执行系统等软件系统的对接、集成等。
2、项目方案
本项目建设方案主要包括厂区5G专网的布设、基于5G网络的AGV智能仓储系统以及5G碳云能源平台等，主要技术指标需实现：AGV小车整体控制时延低于50ms；设备综合效率OEE不小于75%。
（1）5G组网及MEC整体接入方案
本项目碳云智能工厂端到端网络由5G基站、5G承载网和5G核心网组成，通过MEC实现用户面网元和控制面网元的交互，内外网业务融合互通。
5G基站：5G基站实现5G用户的接入和用户数据的空口传输。集中管理整个基站系统，包括操作维护、信令处理，并完成上、下行用户数据基带处理功能，提供基站与传输网络的接口，完成信息的交互。
5G承载网：承载网的作用是将5G基站连接至核心网，实现5G用户信令和用户数据的传输。
5G核心网：5G核心网的功能主要是提供用户连接、对用户的管理以及对业务完成承载，作为承载网络提供到外部网络的接口。
（2）智能仓储建设方案
基于MEC的AGV指令卸载系统：将定位、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MEC服务器上，同时，运动控制/紧急避障等实时性要求更高的模块仍然保留在AGV本体以满足安全性等要求，降低整体指令的运算与处理的时间成本。
5G柔性AGV集群控制系统：由六部分功能组成。包括：
路径规划：群控系统需要多机器人的功能，以满足群控系统的静态地图上的路径规划、动态的路径跟踪、重新路径规划的目标。
地图管理：群控系统需要管理地图的功能，以满足群控系统进行地图的编辑、地图的下载、地图的上传、地图的派发、地图的切换等目标。
电池管理：群控系统还需要机器人电池的管理功能，以满足机器人在各种状态下的充电管理以及充电桩的合理利用，比如空闲条件下的充电任务和电量到达最低极限的充电任务管理。
心跳包收集：群控系统还需要收集和处理机器人心跳包数据的功能，满足群控系统对机器人电量、位置和姿态以及任务执行状态的实时把控，得以及时地对机器人的电量、姿态和任务进行高效准确的管理。
任务管理：满足群控系统对任务的接收、派发、划分优先级、分解等目标。
日志管理：满足群控系统对多机器人运行总体情况、任务执行的总体情况、机器人的电量消耗情况等进行登记和记录。
基于5G专网的优先运输安全算法部署：
任务分配算法首先需要接收生产系统的任务，并对任务进行优先级排序并管理。
（3）能耗管理平台建设方案
利用IOT-PLUS数据采集系统对计量仪表、MES/DCS等生产管理及控制系统实时数据采集并上传至智能网关和通过5G的方式进行上传。接入高低压配电系统各类传感设备，包括微机保护测控装置、多功能仪表、剩余电流传感器、直流屏、变压器温控仪、暖通仪表（水、冷热量、工业气体等）以及其他电源系统，包括柴油发电机、UPS、光伏、风力发电、储能系统等。
构建智慧驾驶舱大屏，以能源管理为抓手稳步推进数字化管理，对各用能部门的能耗指标进行实时显示、统计、分析，实现对电、水、汽、热等运行状况的集中监控、故障告警。利用碳监测算法生成能源碳排热力图，指导车间、设备、班组持续开展节能工作，实现“一屏观天下”，做到节能减排、资源优化，全面推进生产过程绿色化。
3、项目应用效果
在智能仓储方面，通过WMS、WCS系统细化过程控制，集成智能化立体库（AS/RS）、AGV小车、智能输送线、货位探测器等仓储装备，利用5G网络通信、条码识别技术，物料管理系统等信息技术及精益管理手段，实现多种仓储作业管理，同时与MES、APS系统互联互通，实现服务于智能生产的配送管理，全面提升仓储、物流、生产的管理效率。
在能源管理方面，通过先进的5G专享网络模式，并结合IOT-plus数据前置采集系统对计量仪表、MES/DCS等生产管理及控制系统开展实时数据采集，实现对全钢三厂水、电、气、热的自动计量，在此基础上进一步利用碳云平台对各用能部门的能耗指标进行实时显示、统计、分析，实现对电、水、汽、热等运行状况的集中监控、故障告警，以达到智能化能效管理和配电管理的目标。
三、商业模式及产业效应
1、物流加速，提质增效
本项目基于5G+AGV的智能化物流实现了端到端胎胚自动输送，具有以下项目成效：
柔性搬运：多型号台车、多系统对接；
高安全性：360°避障，系统高容错，安全防护；
节约成本：24小时不间断作业，降低管理成本。
2、节能减排，降低费用
通过5G碳云平台实现能耗数据实时统计、异常报警信息实时反馈，最大优化资源配置，保障安全用能，并具备设备预测性维护功能等。预计全年可节约接近百万。
精准监测到设备，实现智能监测，全厂可减少抄表检查异常处理人员3人、定岗维修人员2人，每年节省人工费用40万元左右。
合理调度生产计划。通过对水电气各类能源的管理和环境参数的监控，整改或通过优化用能资源配置，合理调度生产计划，实现“削峰填谷”。
四、创新点及推广价值
本项目基于5G网络的AGV智能物流系统，利用MEC指令卸载技术解决了无线环境下AGV小车低时延通信的问题；基于5G的AGV柔性运输集群，解决了在漫布置AGV小车场景下，多点通信丢包的问题；同时还完成了基于5G专网任务优先运输安全算法的部署，具有较强的创新性。
同时，项目目前在通用全钢工厂密炼、硫化、材料、成型四个车间500多台设备，128个重点点位的综合能耗监测，通过实时监测、数据分析、节能预警，解决能源管理中的跑冒滴漏等管理漏洞。精准用能、节能评估使全钢工厂在产能持续平稳的情况下，实现每月用能同比降低0.5%，年节约近百万元，具有良好经济性和推广价值。
项目合作运营商：无锡移动公司
来源：锡山工信、红豆集团