內容來源：3月18日，中國信息通信研究院與GSMA聯合發佈了《中國5G垂直行業應用案例2020》，Soo56摘選其中“三一重工5G+MEC雲化 AGV 項目”的應用案例供行業交流與探討，推動5G在物流和製造領域的應用落地。
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項目背景
2019 年，三一重工、中國電信、華為聯合開展基於 5G 的智能網聯雲化 AGV 項目，將 5G 、MEC 和 AI 技術同 AGV 相結合，通過將 AGV 激光雷達導航向基於 5G 上行大帶寬的視覺導航遷移、將深度學習算法向 5G 邊緣計算 MEC 平臺遷移，從而極大降低了 AGV 單機功能複雜度和成本，提高 AGV 車智能化和標準化水平，給三一重工節省人力成本 的同時，提升了生產效率，助力企業實現數字化、智能化轉型。
目前雲化 AGV 已經完成測試驗證和業務上線，並正在面向行業推出下一代商用級 AGV 產品。
行業挑戰
三一重工生產園區均為大型生產園區，單生產車間面積為 4 萬 5 千平米，主要生產重型裝備。為成為全球智能 製造的領先者，企業在打造智慧工廠、實現數字化轉型過 程中面臨網絡改造和降本增效兩大挑戰。
挑戰 1: 網絡需求複雜
- 現有網絡採用傳統的固網建設、維護和改造成本高， 線路改造複雜;現有車間各部門部署自有 WiFi，相互之間存在干擾，故障定界定位困難，並且不具備移動性切換連續性;廠區有大量物聯設備，有多種類型的數據上傳訴求， 當前網絡上行帶寬能力有限;
- 數據安全有強隔離要求，核心數據不出園區，安全 要求較高。
挑戰 2: 降本增效需求突出
物料週轉作為生產車間的關鍵流程，當前多采用傳統解決方案叉車人工操作，存在以下劣勢:
- 人力成本高、生產效率低、存在安全隱患;整個生產流程無法做到物料的追蹤和溯源。
- 傳統 AGV 車多采用磁條、導軌、激光反射板等形式進行導引，路徑固定，無法滿足產線柔性生產以及靈活 多變的調度需求。
- 傳統 AGV 向實時感應、安全識別、多重避障、智能決策、自動執行等多功能的新型智能工業機器人發展，採用傳統本地計算與單機智能感知模式的 AGV 成本高、 調度管理複雜。
- 行業內對 AGV 小車“賦智”的主流方案是對小車 本身進行改造，為小車增加激光 / 視覺 SLAM 導航、感知 等能力，但 AGV 車空間、電池容量有限，引入激光雷達 SLAM 需要增加 10~30 萬 / 臺成本;視覺 SLAM 單體集 成 GPU，也會導致 AGV 成本高，運行不穩定等問題。
解決方案
為解決上述挑戰，華為聯合中國電信、三一重工積極開展 5G 、MEC 及 AI 同 AGV 相結合的研究及技術驗證，於 2019 年 5 月在三一重工北京南口廠區完成了 4 個 5G 宏站和 30 多個 5G 數字化室分的部署，2019 年 9 月在南口廠區實現智能網聯雲化 AGV 的真實設備落地。同時，在南口廠區和回龍觀廠區之間建立 5G 網絡專線，實現回龍觀廠區實時觀察南口廠區 AGV 小車的生產運行情況。
目前，已經實現三一重工兩個園區 5G 全覆蓋，一個邊 緣計算平臺建設，一個場景的核心算法上線。其中，對帶寬 要求為穩定上行 40Mbps，實測值為 131Mbps;對時延要求 為 40~50ms，實測值為 ~19ms，可以滿足本地 1m/s 速度行 駛下兼具 12cm 精度的避障。
此項目 AGV 導航轉型分 2 個階段:
1) 先通過將 AGV 端側的多線激光雷達替換為高清相機、單線雷達等多種傳感 器；
2) 將雷達去掉，完全依靠視覺 SLAM 導航。
2019 年採用了雙目攝像機，80% 依靠視覺 SLAM 導航; 2020 年計劃採用六目攝像機，100% 依靠視覺 SLAM 導航; 攝像機採集的數據通過 5G 大上行網絡回傳到核心網下沉園區的 MEC 邊緣側服務器上。在 MEC 側部署三一重工 自主研發的視覺感知、深度學習等算法進行實時計算，實現了對工廠作業場景的智能和大數據分析，真正實現了工廠物流作業的自動化，節約了企業的人力成本。
5G 應用價值
01 連續移動性
5G 替代有線，解決固網布線難、改造維護成本高等問題，為工業園區提供無處不在的無線覆蓋，以滿足移動 連續性的需求。
02 上行大帶寬
AGV 集成多臺高清攝像頭，要求上行達到 20-50Mbps 帶寬。5G 提供超高可靠通信和超級上行帶寬，並通過 SLA 保障滿足多種數據上行帶寬訴求，以及支持 高併發的海量終端通信，實現 5G 終端全接入。
03 低時延
5G 通過 MEC 平臺實現低時延的端到端通訊保障，實測時延數據 ~19ms，遠遠滿足 AGV 實時圖像處理要求 的 60ms 時延。
04 數據安全
5G 通過核心網 MEC 下沉建立虛擬專網，企業數據不出園區，滿足企業對數據安全的要求。
05 邊緣計算
MEC 平臺集成 GPU 實現算力共享，降低 AGV 單機的複雜度和成本。MEC 平臺集成的 AGV 視覺感知算法可 深度學習不斷迭代，可滿足廠區 200+ 臺 AGV 協同調度， 且無需對工廠現有環境進行改造，可實現柔性化生產。
06 降本增效
初步估算基於 5G 視覺 SLAM 的 AGV 成本僅為激光SLAM 的 1/9, 大大降低了成本，具備規模推廣價值。
項目總結
目前雲化 AGV 產品正在和華為的 5G 模組進行結合，計劃於 2020 年 Q1 生產出商用產品。同時，該項目是全國第一個將 MEC 應用在工業場景的項目，在UPF 上增 加了MEP，實現了一個邊緣計算平臺和一套視覺導航核心算法的上線。
通過該項目，進一步明確了工業場景中的痛點需求， 以及 5G 的功能應用場景，包括;
- 工業場景需要上行具有較大的帶寬、以及聯合開發的“超級上行”能力；
- 需要具備確定性低時延，可利用 MEC 和切片的特性。
2020 年，三一重工、中國電信、華為將繼續進行基於5G 的聯合創新，包括 AIoT 平臺、智能視頻監控、低速無人駕駛平臺等，具體內容包括:
- 基於 6 目相機，以及 5G 網絡保證穩定的上行速率40Mbps，實現 100% 純視覺導航;
- 基於 AGV 視覺導航能力延伸集成到平板車、叉車，落地低速無人駕駛服務平臺，與 V2X 結合管理自主移動 機器人設備;
- 基於 5G 進行廠區視頻監控和智能分析，主要用於機器視覺質檢、物料識別、工廠 6s 管理，從而構建可視 化車間;
- 5G 網聯 AGV、5G 智能視頻監控落地三一重工燈塔工廠;
- 探索商業模式，實現 5G 面向智能製造的商業閉環， 並可全球規模複製。
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