2019年,「5G 工業網際網路」一度成為製造業領域裡廣泛流行的熱詞。
這波熱潮中,大部分「5G 工業網際網路」案例是基於電信行業標準開發流程來制定的,這使得5G在製造業領域第一次廣泛嘗試遇到了兩個問題:
第一個問題是,5G工業專網是完全按照電信行業習慣,基於5G公網構建的5G虛擬專網,企業用戶每年需要支付巨額流量費用;
更重要的是,為了滿足億級公網用戶的需求,基於電信行業標準的5G虛擬專網很難為企業用戶進行定製化開發,企業用戶拿到相應方案後,還需要調整自己原有產品與之進行適配。
艾靈網路CTO俞一帆告訴至頂網,「製造業企業不像IT企業那樣喜歡『嘗鮮』,只要舊版本可以穩定運行,他們輕易不會升級新版本,除非企業要引入的新功能舊版本不支持。」
這直接導致2019年前後基於5G虛擬專網做的很多「5G 工業網際網路」試點最終都只是浮於表面,沒能深入生產製造現場,「數字大屏」成了多數製造業企業在數字化轉型第一次浪潮後留下來為數不多的數字資產。
當時的製造業企業對5G邊緣計算有需求嗎?
俞一帆在這幾年實際項目中能夠明顯感受到,製造業企業一直都有這樣的需求,而且上一波建設狂潮中的集成商對場景理解也足夠深刻,至於最終落地效果不佳,問題正是出在了平台架構上。
思維方式不符合實際業務需求讓上一代平台成了歷史的過客,也讓整個產業經歷了一次不那麼成功的集中嘗試。
艾靈網路是在2020年開始研發自己5G核心網產品,彼時3GPP的5G R16版本還沒有凍結,艾靈網路的初代產品是基於5G R15版本研發,針對製造業場景特性,採用5G獨立專網模式進行了全私有化下沉部署。
同樣是在這一年,艾靈網路拿到了天使輪融資,也拿到了自己第一個大型項目。
把建築拉上生產線
提到建築行業,似乎與製造業相距甚遠,實則不然。
早在2015年,國內開始大力推進裝配式建築的發展,國務院在2016年出台的《關於大力發展裝配式建築的指導意見》甚至提出了要「力爭用10年左右的時間,使裝配式建築占新建建築面積的比例達到30%」,由此產生的建築工業化應用工程師也一度成為熱門職業。
所謂裝配式建築,是指將傳統建築建造過程中大量現場作業工序轉移到工廠中進行,在工廠加工製作好建築所需配件(如樓板、牆板、陽台等),運輸到施工現場搭建成現代建築。
裝配式建築不僅提高了建築建造效率,還將整個建築行業拉入到了高度標準化的工業時代。
作為國內最大的建材供應商,中建材也將建築材料拉上了生產線,在這個過程中,中建材也在思考,如何通過數字化技術解決生產過程中遇到的諸多問題,2020年底,艾靈網路帶著第一代5G邊緣計算方案進入到了中建材的生產車間。
彼時,中建材在生產環節中遇到了一個嚴峻的問題的是:
裝配式板材生產過程中很多加工設備需要在幾米到十幾米範圍內來回移動,如果以傳統方法通過工業以太網將這些自動化設備連到工控機上,經常移動很容易導致網線接口損壞,造成生產設備斷網,因而產線剛剛投產時,重要生產環節需要依賴人工操作,整個產線上各工序銜接基本靠「喊」、靠填工單,這也導致整個產線自動化程度低下,生產效率也因此受到影響。
自動化程度低除了會影響生產效率,還會導致工人的生產環境不夠友好,再加上現在國內生產力升級,工廠招工難問題越來越嚴重,中建材有意通過引進無人化、智能化技術進行一波產線升級。
艾靈網路第一代5G邊緣計算方案同樣是基於5G R15標準研發的,不過已經是一個完全下沉的、可獨立部署的輕量化5G網路,艾靈團隊當時為中建材解決的第一個問題是:在生產現場部署了一個5G獨立專網,將之前無法通過工業以太網連接的設備連接到工控機上,實現設備聯網和無線數采。
與此同時,艾靈網路第一代5G邊緣計算方案已經擁有了AI質檢的能力,在和中建材合作的一期項目中,通過在生產現場大量部署攝影機,實現了生產現場安全監控,以及一些生產環節的AI質檢。
從後來官方統計數據顯示,通過引入艾靈網路5G邊緣計算方案,中建材這一工廠人工成本降低了36萬元,生產效率提升了30%,安全風險降低了40%。
5G邊緣計算讓裝配式建築這一新興產業有了更加適配的生產模式,也讓這一新興建築模式不只是一次將大量工人從建築工地到工廠車間的簡單遷徙。
這才是智能製造真正的價值所在。
5G AGV抗住618
與消費產品不同,面向企業,尤其是面向製造業企業的產品,穩定性成了評價產品好壞最主要的一個標準,這也是5G網路的優勢所在。
相較於之前的移動網路,5G網路引入了一個重要的技術——切片技術。
5G網路在製造業場景廣泛應用之前,也有企業嘗試過引入Wi-Fi網路,使用Wi-Fi構建工廠中的無線網路最大的局限性是,需要為每個系統單獨建一張網路,例如在前文提到的中建材裝配式建材生產車間中,需要給影片監控單獨建一張網路,也需要為AI質檢再單獨建一張網路。
隨著生產現場子系統越來越多,網路基礎設施也會越來越多,組網越來越複雜,直接後果是,工廠後期建設、使用、維護成本會呈指數級增長。
切片技術的引入,讓5G得以實現一網多用,而且還能在網路資源上進行充分的安全隔離,避免不同業務之間的網路競爭和干擾,這讓5G網路已經成為當下智能製造無線網路構建中的一個最優選。
俞一帆告訴至頂網,「艾靈網路部署的5G專網的穩定性已經可以達到5個9(99.999%)。」而為了實現這樣的網路穩定性,艾靈網路在過去三年裡進行過多次技術重構。
在2020年研發第一代5G核心網產品時,當時在艾靈網路內部,以軟體開發人員為主的工程團隊主導著產品開發進程,由於5G標準非常複雜,艾靈網路的第一代產品以單體應用模式完成開發。
這使得第第一代產品在後來實際項目中想要做二次擴展開發難度很大,網路穩定性也沒能做到最優。
於是,艾靈網路在2021年年底開始對自己的5G核心網產品進行二次重構時,嘗試讓5G網路標準團隊深度參與產品研發。
在艾靈網路公司內部,5G網路標準團隊其實早在2020年就已經建立,但是在研發第一代產品時,俞一帆發現,「因為當時整個軟體架構還是傳統的單體應用為主,改動起來不方便,按標準團隊制定的方案優化的話,實現起來難度較大,而且也會有很高的風險。」
直到2021年年底,艾靈網路引入了微服務架構後,軟體工程團隊發現原來標準團隊提出的方案實現起來難度小了很多,據俞一帆回憶,「在這次技術架構重構中,軟體工程團隊根據標準團隊開出的藥方抓藥,進行二次開發,最終形成了我們現在高度適配工業場景、穩定性達到工業級要求的全新技術架構。」
正是以這樣全新的技術架構為基礎,艾靈網路2022年4月開始與京東合作,為京東物流長沙「亞洲一號」智能物流園區部署5G獨立專網,經過兩個多月的設備改造和網路部署,最終在這一年的618期間,實現了百台規模的5G AGV商用並發作業。
在此之前,通過Wi-Fi部署的AGV集群,規模通常僅有二三十台。
中國智造的5G機會
2020年7月,5G R16版本凍結;2022年6月,5G R17版本凍結……
作為5G國際標準組織,3GPP是將5G定位為廣義上的商用網路,而非專為製造業而生,直到R17、R18標準的制定,諸如機器通信等更多在製造業領域更實用的技術特性開始被考慮進來。
然而,標準落地,往往與產業應用之間存在著一個令人窒息的真空期。
「我們屬於產品及方案提供商,基本已經是整個產業鏈最後一個環節,」俞一帆對此深有感觸,「在5G相應版本標準落地後,我們要看設備廠商什麼時候可以研發出涵蓋新特性的設備,設備廠商也需要看晶片廠商什麼時候可以研發出新標準制式下的晶片……,只有前面這些環節都準備好了,我們才能基於新設備讓整個方案逐步落地。」
在這兩年的項目落地中,俞一帆發現,這一模式成本高、節奏慢,尤其對於高度碎片化的製造業場景適配能力嚴重不足,因而艾靈網路要想將5G邊緣計算方案真正應用到製造業領域,就需要摸索出一條新的路徑。
簡單來說就是,艾靈網路需要搞定製造業對於5G邊緣計算的定製化需求。
俞一帆想到的是,「軟體定義一切」這個時代趨勢。
具體而言,艾靈網路基於現在主流的5G R15標準的主流產品,結合製造業領域企業需求和團隊對5G標準的深刻理解,通過在軟體上進行二次開發,為製造業企業做出具備R16甚至更高5G版本才具有的特性的解決方案。
以逆向工程思維,通過對5G標準的深度理解和軟體開發的豐富經驗來讓5G邊緣計算技術迅速適配到製造業關鍵場景中,這是這個群雄紛爭年代艾靈網路的成長機會,也是中國智造的5G機會。
而此時的艾靈網路,已經深入到了建材、倉儲、能源、電子製造、高端裝備製造等多個領域,其產品也經過了邊緣計算標準件計劃、PKS體系等多重認證,在智能製造這條路上,艾靈網路也在踏上新的征程。