在灯塔工厂点亮5G，宁德时代抢先探路中国智造

Posted 2022-08-06 脑极体

数字经济的加速推进，孵化出了不少新物种、新业态，“灯塔工厂”就是其中之一。灯塔工厂代表了全球制造业领域数字化程度的最高水平，指的是那些率先大规模采用先进技术，在业务流程、经营管理、工业互联网、数据系统、绿色环保等方面都有着卓越创新的工厂。《世界前沿技术发展报告2021》显示，中国“灯塔工厂”数量领跑全球。这一领先优势，与我国在5G、AI、云计算等数字新基建上的优势不无关系。

过去数年来，中国建成了全球规模最大的5G网络，并且在技术、标准、应用、商业模式等方面都走在世界前列。各个“灯塔工厂”中，都可以看到5G网络的身影，从研发设计、生产制造、质量检测、故障运维、物流运输、安全管理、园区管理等核心环节都有所覆盖。

而另一方面，中国工业的转型升级与智能制造的持续推进，也在给5G提出新的要求。

当下，我国制造门类众多，不同行业和企业的生产活动、行业特性、数字化基础都各不相同，对5G网络的需求也拥有很强的个性化色彩。这意味着5G要支撑制造领域的数字化转型，不能走公网的路子，需要针对企业特点灵活定制，从核心网到应用持续创新，打造5G专网来满足不同行业客户的差异化需求。根据GlobalData的数据，制造业几乎占5G和专用网络部署的三分之一。从这个角度看，中国未来要催生出更多“灯塔工厂”，5G专网扮演了极为重要的基建角色。

5G专网尚处于早期阶段，究竟在哪些工业场景中发挥作用，如何带动企业价值链的全面提升，还有待不断探索和实践。这时候，一些示范标杆意义的“灯塔工厂”的5G专网案例，不仅可以反映出一些工业领域的共性问题，而且基于领头羊企业的大规模和高要求，持续投入推动5G应用创新，不断突破技术天花板，从而为其他工业企业提供一些可复制、可借鉴的经验，是十分有意义的参照物，宁德时代就是其中之一。

作为全球最大的动力电池公司，宁德时代近年来在资本市场备受瞩目，殊不知，其在制造领域的探索也是十分超前的。2021年9月，宁德时代工厂被世界经济论坛评为全球“灯塔工厂”，同时，宁德时代也是中国最早探索工业5G实践的企业之一，成功打造了新能源行业全球首个基于5G的“灯塔工厂”，实现了全国最大规模的5G一张网，涉及6个省份七个基地47个工厂的5G网络全覆盖，以此为基础推动以零缺陷为目标的5G+极限制造。

显然，宁德时代联合中国移动、华为的5G专网实践，具有行业示范价值。让我们从飞速增长的宁德时代身上，去看5G专网如何在领头羊的高地上，散发出灯塔一般的光辉，为更多企业照亮确定性的前路。

站上高地：

极限制造带来的极限挑战

领头羊的示范意义在于，所需要解决的痛点难点问题也是极具挑战性的。以宁德时代为例，在2020年提出了“极限制造”理念，引入ABCDEFG 七大智能制造使能技术（A-人工智能、B-大数据、C-云计算、D-数字孪生、E-边缘计算、F-射频技术、G-5G），建立了极限制造体系架构，以支撑“极高的质量要求，极复杂的工艺流程，极快的生产速度”。其中，5G凭借高带宽、低时延、广连接的技术特征，成为宁德时代极限制造的基座。

在此次5G工厂建设中，就提出了一些“特殊要求”：

首先，是5G应用的广度和深度。宁德时代作为中国新能源制造的知名跨国企业，对5G专网的要求则是广而深。一方面，厂区产线分布在全国乃至全球，要求5G覆盖广，满足未来跨厂区产线的生产诉求；另一方面，5G要打通生产要素、支撑工业协同制造，与22个具有高价值的业务场景进行深度融合应用，如研发、生产、制造、销售等各个环节。这就需要一张无缝连接、高效互通、统一运维管理、实时数据交互、灵活业务场景复制的5G 专网。

其次，是高增长与减碳的矛盾。双碳战略对宁德时代来说既是机遇，也是挑战，机遇在于电气化、新能源为其带来了业务的高速增长，同时，生产制造又必然会带来能耗和碳足迹的提升，如何找到企业增长与减碳目标共存的新路径，是宁德时代关注的焦点，极限制造的提出，正是希望通过能效提升来达到增长与减碳的平衡，这也对5G技术的领先性、绿色节能提出了更高、更新的要求。

另外，5G应用的复杂度与价值释放。5G在工业制造中的想象力大、应用场景多，这是5G赋能工业互联网的一个重要特征，也使得市场更加复杂，5G行业应用呈现出“碎片化”的特征，因此，需要一定的整合统筹、按照总体解决方案来设计，才能让5G专网真正切入核心环节，推动数字化、智能化升级，释放出数据和技术的价值。宁德时代希望通过5G专网，切实推动企业降本增效，实现产品缺陷率ppm→ppb三个数量级下降。基于这一目标，就需要统筹规划、综合部署、充分释放技术潜力，真正为业务价值服务。

可以发现，宁德时代在智能制造领域所碰到的瓶颈，也是所有工业企业发展到一定阶段之后的现实需求，寻求更大的增长机遇，一个定制化的5G底座不可或缺。

点亮灯塔：

宁德时代的5G有何不同？

在中国移动、华为等伙伴的支持下，宁德时代建成了全国覆盖面积最大的5G企业专网。那么，宁德时代是如何在灯塔工厂中点亮5G的？

第一步，系统规划。凡事预则立不预则废。宁德时代的5G专网建设中，中国移动、华为等伙伴充分统筹，结合数字化经验和先进技术成果，进行了系统设计。

首先，针对宁德时代的特点，规划了5G全国一张网，将宁德时代在上海、广州、广东肇庆、江苏溧阳、四川成都、四川宜宾、青海等6个省份47个厂区，实现5G网络的全覆盖，实现多厂区业务互通。这样一张的5G专网，必然需要先进且具有前瞻性的技术支撑，此时华为独创的5G边缘计算高可靠解决方案风筝M型方案，为这张5G专网的安全可靠提供了保障。广而深的应用场景，也给运维管理带来了一定的难度，整个解决方案中就预先规划，首次引入了全国性的5G专网管理平台，从网络到终端实现全面运维。

第二步，实际建设。实际建设中，必然会遇到一些细节难题。比如说，宁德时代跨省多厂区的5G+MEC 专网，实现了专网数据打通，好处是全国一张网，同厂商的新功能入网可全国同步升级，避免了兼容性调测导致的生产延误，多厂区业务数据互联互通，更高效地协作成为可能，快速定位故障并处理，缩短了人工出差维修的周期。

而这样一张全国性网络，在实际运行中也面临一些极限挑战。

挑战之一，一旦出现大网中断的极端情况，也要保证生产系统的正常运行。读者们都知道，网断了基本什么联网功能都要凉凉，但是本地缓存的文件（边缘侧）还是可以正常访问的，宁德时代的5G专网解决方案中，就引入了华为的“UPF风筝方案”，通过 5G 核心网中心与边缘 UPF 容灾协同，创新性地在园区部署应急控制面，与中心网络进行实时数据同步，在与中心网络连接中断以后，本地网络能够无缝接管业务，自动切换到 5G 专网应急容灾控制面，保证企业关键生产系统的正常运行。同时，“UPF风筝方案”采用边缘一体化交付模式，即插即用，能够一键式部署，2 小时即可开通，这样的交付效率也为以后该专网持续扩展到更多厂区提供了保障。

挑战之二，要管理全国规模的5G企业专网，涉及到网络端口、设备管理、故障监测等多个环节，又不能给企业增加额外的运维负担。所以，宁德时代在5G专网解决方案中，首次引入了5G ToB专网园区自管理系统，能够提供一站式统一管理服务。一方面，实现园区网络的可视化，支撑业务体验异常识别和监控；同时，通过模拟拨测、综合定界等工具，平台可以快速对网络设备的故障进行管理及定界，相关“增删改查”自动化，大大减少了运维压力。

不难发现，支撑极限智能制造体系的全国5G一张网，背后是多种先进ICT技术的保驾护航。

第三步，价值释放。5G专网再好，说到底只是手段，本质是助力企业提质降本增效，让技术转化为真实的业务价值。简单来说，宁德时代通过5G全国一张网的数据基建，完成了工厂的数字化全连接，在此基础上，各技术协同作用，数智化升级加速，进而释放出两大价值：

一是智能。通过5G支撑生产数据全量全连接，AI技术得以全面、深入、协同地落地应用，让工厂更智慧。

举个例子，随着机器视觉技术的成熟和终端设备的普及，AI质检已经成为很多工厂的标配，但传统的摄像头安装方式点位多、距离长，部署成本高，灵活性低，加上4G上传带宽有限，难以支撑多路高清视频，这就导致机器视觉在产线部署之后，达不到精益制造所需要的极高精度，难以充分释放出机器视觉的技术价值。而宁德时代基于5G专网，一方面避免了机器视觉设备四处布点、点位有限、灵活性差的问题，通过无线传输加速产线智能化改造，能够快速配置机器视觉相机设备，工位变更也不受影响，降低了机器视觉在厂区的部署成本和维护成本；另一方面，一些生产线在高速运转过程中，要求机器视觉设备在数据采集、传输、分析过程中控制时延，尽量减少多跳，传统有线网络、WiFi很难满足，5G的大带宽、低时延、高可靠能够很好地支撑万物智联，实现业务和相机快速解耦，结合云端实时分析计算，满足机器视觉在精益制造中的敏捷实时需求。

目前，5G已经与宁德时代多个制造场景相融合，包括5G 故障诊断、质量检测、远程管理、仓储物流、智能巡检、预测性维护等，5G从外围辅助走向核心生产环节、从单点孵化走向多业务融合，助推宁德时代的极限智能制造。

二是绿色。随着5G在宁德时代业务场景中的落地，推动企业进一步节能减排，更好地管理碳足迹。

比如，在全连接工厂中，物联网设备可以实时采集能耗信息，再通过AI算法进行节能规划，找到最高效的能耗解决方案；再比如，5G支撑的AR远程管理，设备维修、培训等活动都可以通过AR眼镜远程实时完成，不再需要人工频繁出差去指导，不仅提升了工作效率，也减少了出行带来的碳排放。

作为一家业务覆盖全球化的企业，宁德时代需要满足各个地区的双碳目标，5G支撑的绿色生产，对于企业的长期可持续发展有着深远意义。

经过上述三部曲，这张全国最大规模的5G一张网逐渐在宁德时代的一座座“灯塔工厂”中点亮，也为中国智造照亮了前路。

照耀前路：

宁德时代的5G专网启示录

近年来5G行业应用标杆案例层出不穷，但总的来说，5G+工业互联网还处于试验和探索阶段。这是因为，工业互联网面向千行百业，行业主体多元化、需求差异大、应用场景细分程度高，由此形成了行业壁垒、产品壁垒、融合壁垒，给5G专网的推进带来了限制。

宁德时代提供了一种突破壁垒的方式，那就是点亮灯塔，让5G如同灯光一样穿越缝隙，照亮前路：

专网模式，突破行业壁垒。一些5G+工业互联网应用还停留在浅层次上，没有完全嵌入到整个工业生产制造管理等流程中。广度和深度不足，导致5G在工业制造场景中无法全面发挥技术的巨大效用。5G专网以用户为导向，针对垂直行业的特征来建设，针对性地落地企业生产环节，能够满足行业的差异化需求和关键痛点，成为5G+工业互联网的破局点。

生态合作，打破产品壁垒。近年来，海内外运营商都围绕5G专网提供服务，根据市场研究公司ABI Research预测，到2036年5G专网支出将超过5G公网。但是5G专网不仅仅是连接，还需要计算、智能、低碳等多种要素的综合考量和深度融合，给客户带来综合效益，需要生态合作，而非单打独斗。此次中国移动、华为、宁德时代等产业伙伴深度合作，在各自的生态位上发挥协同作用，是全国5G一张网成功的关键。

全链闭环，消除融合壁垒。正如宁德时代这张5G专网所表现出的，5G+工业互联网项目中，从基站到核心网需要传送的业务十分多样，网络建设只是第一步，最终目标是要从建到管形成闭环，在全连接的基础上汇聚数据、孵化智能、赋能应用、高效管理，这就需要为行业客户提供5G一体化解决方案，才能为5G+工业互联网开拓更大的发展空间。

第四次工业革命中，灯塔工厂是中国智能制造的一面旗帜，也成为5G+工业互联网的最佳试验场。宁德时代的5G专网探索，首次在灯塔工厂中大规模点亮5G，展现出5G专网赋能垂直行业的整体价值。

可以预见，在政策、市场、技术等因素的共同推动下，5G专网在工业制造领域，未来可期。