《西门子：2023工业5G全连接工厂白皮书（40页）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西门子：2023工业5G全连接工厂白皮书（40页）.pdf（40页珍藏版）》请在三个皮匠报告上搜索。

1、1西门子工业 5G 全连接工厂白皮书2工业界正处于一场数字化转型的变革之中，方兴未艾的工业 5G 与云技术、边缘计算和人工智能等先进制造技术的融合共振，将为智能制造和工业生态的发展创造无限空间，为全球工业的数字化时代开启新篇章。随着 5G 技术的规模化商用，5G 网络从政策驱动向应用驱动转变，应用场景的挖掘成为了重中之重。作为引领数字化的先锋，西门子积极拥抱新技术，依托深厚的行业积淀，为 5G 全连接工厂提供了强有力的解决方案和关键技术支撑。在未来的 5G 全连接工厂，“云控制”的自动引导车（AGV）携带着组件在生产线之间自如穿梭，通过云端统一协调和优化行驶路径，将物料准确传递到移动机器人手中

2、，实现自组织生产。通过物联网操作系统以及布署在云平台的APP，企业可以依托大数据分析和人工智能对设备进行预测性维护和能源管理，有效提高设备利用率以及降低能耗，实现碳足迹可追溯。现场工作人员只需一台平板电脑就可以实时监测和控制现场生产状态，通过增强现实眼镜来接收维修或者控制设备的指令信息，并结合虚拟仿真实现虚拟世界与物理世界的互动。随着工业 5G 对于数字化工厂全面升级的有力驱动，针对 5G 全连接工厂应用场景的思考和实施布署将会不断扩展，更重要的是，工业 5G 还将为人工智能、边缘计算、大数据等关键技术的相互促进与规模应用提供更多可能，从而进一步赋能工业制造。这也是我们发布西门子工业 5G 全

3、连接工厂白皮书的初衷，随着工业 5G 的破土和怒放，我们将与中国合作伙伴们携手共赢，共同挖掘 5G 全连接工厂的巨大潜力，携手描绘激动人心的未来工业新图景。西门子（中国）有限公司执行副总裁兼西门子大中华区数字化工业集团总经理序言3目录12453宏观政策-04技术概览-08结束语-38附录-39应用场景-18一 政策背景二 市场驱动三 地区政策四 行业建议一 工业 5G 概览二 西门子工业 5G 技术优势一 5G+现场总线全连接二 5G+远程控制三 5G+数据采集四 5G+智能物流五 5G+能源管理六 5G+生产模拟七 5G+边缘计算白皮书编写组成员（按首字母排序）：陈旻、陈昕光、邓俊民、邓可、

4、郭伟俭、Heiko Katheder、黄如鑫、陆晨、李卉琳、吕珊、刘媛、NicholasHansen、冉起、宋璐瑶、苏星、王蕾磊、王江涛、王加雷、夏靖怡、许斌、延伸、朱海卿、朱金龙、张璐璐、张兆中4第一章宏观政策一、政策背景1、关键政策引导 5G 在工业场景落地，5G 与工业互联网融合发展5G 作为信息基础设施的代表领域和最新一代通讯技术，在“十三五”期间取得了飞速发展。其中，“5G+工业互联网”是 5G 的关键应用场景，是我国新型工业化进程的重要支撑。早在 2015 年，政府陆续出台政策，为 5G 在工业场景的落地进行前期铺垫。“十四五”期间，在工业和信息化部牵头组织的活动和印发的政策引导下

5、，5G 在工业领域的应用得到了更加明确的方向和高度，全连接工厂的概念应运而生。2019 年，工业和信息化部印发“5G+工业互联网 512 工程推进方案，明确工业互联网是未来 5G 技术落地的重要应用场景之一，通过在 10 大重点行业培育 20 个典型应用场景，加速 5G 与工业互联网融合发展。2021 年 5 月，工业和信息化部发布“5G+工业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践；同年 11 月发布第二批“5G+工业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践，明确了“5G+工业互联网”10 大重点行业和20 个典型应用场景。2021 年 7 月，工业和信息化部等十部门联合出台5G 应用“

6、扬帆”行动计划（2021-2023 年），提出深化 5G 行业融合应用，通过打造 5G 全连接工厂标杆，推动“5G+工业互联网”服务于生产核心环节。2022 年，工业和信息化部组织编制5G 全连接工厂建设指南，加快“5G+工业互联网”向工业生产各领域各环节深度拓展。在政策支持下，经过几年的孵化，全国各行各业积极探索场景应用，同时越来越多的玩家不断涌入，“5G+工业互联网”的创新融合取得跨越式发展，行业生态圈不断建立完善。横向看 5G 在工业生产中的应用范围逐渐拓宽；纵向看应用方案日趋成熟，逐步渗透生产制造的重点领域与核心环节。5G 将作为工业生产通讯一种泛在的网络连接方式，不仅解决通讯本身的问

7、题，同时会整合工厂各个层面的运营管理，让生产进一步释放巨大的效率。二、市场驱动1、行业生态逐步建立，推动行业融合创新发展生态合作是 5G 发展的广泛共识。随着 5G 商用进程加速，越来越多产业链玩家入局，行业生态随之建立并不断完善。2022 年，西门子参加了由工业和信息化部主办的全国性权威 5G 赛事 “绽放杯”5G 应用征集大赛，并取得非常优异的成绩。该赛事已经举办第五届，推动 5G 应用从“一枝独秀”到“百花争艳”，根据数据显示，2018 年以来电信运营商的参与度较为活跃，2022 年参赛项目占比过半。但可看到，行业性解决方案供应商等其他玩家愈发活跃，并将在未来扮演不可或缺的重要角色，为

8、5G 行业生态注入更新鲜的血液与活力，推动 5G 与行业融合的创新发展。52、应用行业范围不断拓宽，规模化发展赋能实体经济在政策支持与“绽放杯”获奖项目的示范作用下，5G 应用不断复制，应用行业日渐增多，促使各行各业不断挖掘新的应用机会和场景。2022年第五届“绽放杯”大赛所有参赛项目数量达到28560 个，相较2021 年增长一倍多，行业应用丰富多彩，其中工业互联网的参赛项目数量占比 13.56%，是当前热门领域之一，为未来“5G+工业互联网”更多场景的挖掘和行业合力的形成起到了良好的带头和助推作用。3、行业应用方案日趋成熟，渗透重点领域核心环节根据“绽放杯”的参赛项目数据显示，2022 年

9、已实现“商业落地”和“解决方案可复制”的项目数量比例超过 56%，5G的应用落地成效显著，5G 在工业领域应用进入加速期。随着解决方案的成熟，5G 在工业领域的应用也逐渐从“外围边缘”渗透到“核心环节”，呈现纵深式发展。目前已形成5G+远程控制、5G+AGV、5G+数据采集、5G+能源管理等场景的解决方案。4、支撑体系助力 5G 行业应用健康规范发展为营造健康有序的市场环境，规范 5G 行业应用的繁荣发展，各类标准化组织相继制定 5G 应用标准，诸多行业协会不断建立推动 5G 行业应用，创新技术中心纷纷成立，作为赋能平台提供创新服务。一系列支撑体系的建立健全为 5G 行业应用的规范化发展和更多

10、创新解决方案的孵化提供了有利的基础和保障。第五届“绽放杯”大赛参赛项目主体类型分布数据来源：中国信通院、本届绽放杯所有参赛项目第五届“绽放杯”大赛各赛道获奖项目来源分布（Top 10）数据来源：中国信通院，本届绽放杯各赛道一、二、三等奖项目6三、地区政策1、重点省份根据 2022 年第五届“绽放杯”大赛中 1900 多个项目来源地来看，广东、北京、山东、浙江、河南、江苏及四川获奖项目占据所有项目 60%。这些地区依托地区优势，加之各地政策的支持，地方企业呈现高度创新热情。此外，西部地区也逐渐崭露头角，涌现了一批 5G 应用项目，全国呈现出争先恐后之势。2、重点政策为响应国家号召，深化探索“5G

11、+工业互联网”的应用场景，各省相继出台政策，积极响应，推进应用示范园区建设。以重点省份为例：2020年，广东省工业和信息化厅牵头制定了 广东省“5G+工业互联网”应用示范园区试点方案（2020-2022年），加快“5G+工业互联网”示范园区建设。2021 年，北京市经济和信息化局、北京市财政局印发北京市高精尖产业发展资金管理办法，鼓励智能制造、产业技术创新、数字经济、新型基础设施建设、先进技术转化应用、特色园区、生产性服务业等领域发展。2022 年，山东省人民政府印发山东省制造业数字化转型行动方案（2022-2025 年），提出开展网络设施优化行动，打造 5G 全连接工厂。山东省工业和信息化厅

12、印发该方案的配套文件分行业制造业数字化转型目标和实施路径、山东省制造业数字化转型重点项目（第一批）及山东省制造业数字化转型重点支撑平台（第一批），明确分行业制造业数字化转型目标和实施路径。国家与地方政策的推动和利好，大大增强企业的积极性，越来越多的 5G 应用在工厂、车间、产线进行布署和实施，企业从最开始的政策导向逐步转化为自主导向，通过创新和实践的结合，充分发挥出 5G 在工业领域的优势，为数字化转型配备了强大的引擎！四、行业建议1、20 个典型行业应用场景，10 个重点行业实践2021 年，工业和信息化部先后分两批发布“5G+工业互联网”的典型场景和重点行业应用实践，逐渐形成较为明确的落地

13、方案和推广路径。7协同研发设计机器视觉质检生产单元模拟电子设备制造业设备预测维护石化化工行业现场辅助装配生产现场监测生产过程溯源电力行业企业协同合作家电行业设备远程操控设备故障诊断精准动态作业装备制造业厂区智能理货建材行业设备协同作业厂区智能物流生产能效管控钢铁行业全域物流监测港口行业柔性生产制造无人智能巡检工艺合规检验采矿行业虚拟现场服务纺织行业10 个重点行业实践20 个典型行业应用场景8一、工业 5G 概览1、工业 5G 和商用 5G 的不同5G（第五代移动通信技术）是当前最新一代的蜂窝移动通信技术，相比于前几代移动通信技术，5G 在速率、时延、可靠性及连接数等关键能力指标上都有较大地提

14、升，这使得 5G 面向工业等行业推广应用成为可能，但工业 5G 和商业 5G 有着明显的区别。对于商用场景，更关注的是增强型移动带宽和大规模机器类型通信，也就是高的下载速率和广连接。而对于工业场景来说，更关注于超可靠的低延迟通信，工业网络中最重要的因素是延迟和可能的抖动，只有提高了实时性的5G才能满足工业应用。另外，对于构建5G网络的硬件设备，工业5G和商业5G也是不一样的。对于工业应用场景来说，硬件的工况往往十分复杂、环境恶劣，要求用于工业 5G 的产品必须具备抗强电磁干扰、能够适应高温和低温环境、抗粉尘、抗震动等工业产品的特性，而商业 5G 的硬件设备相对来说工况环境较好，不需要进行特别的

15、工业环境设计。因此，工业 5G 与 OT 融合过程中对 5G 技术也有特殊的需求：1）部署的 5G 网络的可靠性是工业环境中应用的核心要求。典型的工厂自动化系统需要连续运行，不仅要实现高效率和生产力，还要保证高可用性、安全和不间断的生产。2）工业5G 网络安全需要融入 OT 网络纵深防御中。3）低抖动是低时延需求的另一关键参数。4）故障诊断接口是工业 5G 运维的必需。2、工业 5G 的定义工业 5G 是满足工业应用需求的 5G 通信，工业 5G 不仅仅是 5G 应用于工厂，它是满足工业严苛应用要求，基于 3GPP 制定的 5G 标准的无线通信技术。不同于商业 5G 应用，工业 5G 在专为工

16、业环境设计的硬件上运行，并且可在本地专用网络中运行并支持工业协议（OPC UA、PROFINET、安全等），并且具有保障工业安全的运维体系。第二章技术概览商用 5G 和工业 5G 场景区别93、工业 5G 的架构工业 5G 组网架构工业 5G 组网根据工厂实际连接需求，接入设备类型，实际应用有所区别，图 1-3 展示了工业 5G 典型逻辑组网架构。具体来看，工业 5G 典型逻辑组网架构由以下几部分组成：工厂接入设备：需通过 5G 无线连接的工厂设备，根据不同的应用场景需求，包括各类工业传感器、伺服器、控制器PLC、分布式 IO、HMI 设备、工业摄像头等。5G 终端：用于将各种类型工业设备接入

17、至 5G 网络，并支持 3GPP 定义的终端功能，与 5G 网络进行通信。5G 终端根据需求场景不同存在多种部署形态，包括5G工业路由器、5G CPE等。也可能根据需求，集成部分工业应用，比如数据采集等。西门子也已经发布了工业5G终端产品SCALANCE MUM856-1，已经应用于多个工业场景。随着R16的芯片模组日趋完善，西门子还即将发布多款工业 5G 新设备，用于满足国内不同场景的不同需求，助力客户 5G 全连接工厂建设。5G 无线接入网：通过主要负责与 5G 终端的无线连接，物理层信号处理，无线资源管理等。5G 核心网：负责 5G 核心控制以及用户数据路由，主要由控制面（CP）与用户数

18、据面(UP)组成，控制面(CP)基于服务化架构。负责 5G 用户开通、鉴权、计费、移动性管理、会话管理、QoS 策略管理、切片等功能，用户数据面(UP)主要指 UPF 网元，负责用户数据路由、流量上报、QoS 策略执行等功能。工厂内网：包括工厂内OT环网及IT网络，以及连接到内网的各种工厂设备及IT/OT应用。5G作为统一无线接入传输介质，将需要 5G 无线接入的工业设备，通过二层或三层连接，接入到工厂内网。工业 5G 的定义图工业 5G 组网架构图10二、西门子工业 5G 技术优势1、实时工业以太网标准 PROFINET 与 5G 通信的融合PROFINET 是自动化领域领先的工业以太网标准

19、，支持创建端到端并可配置的网络接口，实现所有层级的自动化生产，并最大化利用资源。PROFINET 在开放性、灵活性、高效率和高性能等诸多方面已然成为工业网络标杆。工业自动化与驱动产品组合广泛得采用 PROFINET 开放式工业以太网标准，设备和系统通过 PROFINET 进行通信。PROFINET 的通讯架构如图所示。为了应对 IT 和工厂自动化的不同需求，具体来说是对实时性的要求不同，PROFINET 使用了三种通信服务：标准 TCP/IP：这是用于非确定性的功能，如参数设置，视频/音频传输和数据传输到更高层次的 IT 系统。实时（PROFINET RT）：此时为了实现自动化应用 1-10毫

20、秒的确定性需求，绕过了 TCP/IP 层。这是一个基于软件的解决方案，适用于典型 I/O 应用，包括运动控制和性能要求较高应用。同步实时（PROFINET IRT）：此时信号处理具有优先级和有调度的发送，如运动控制，需要同步精度高的应用。此服务需要 ASIC 的硬件支持。如何让越来越多的支持 PROFINET 的工业现场设备可以通过工业 5G 互联互通，从而实现工业现场设备的远程控制？一直以来，西门子积极投身于工业 5G 这一全新通信标准的研究，专注于研发工业 5G 产品组合和相关解决方案。西门子是工业通讯领域的领军企业之一，也是推动OT和CT进行融合的国际5G-ACIA组织的重要创始成员。2

21、023年的汉诺威展会上，西门子演示了通过 5G 网络实现 PROFINET 通信对 AGV 进行控制。西门子也正式面向中国市场推出了工业 5G 方案，为广大工业企业提供更安全、高速、灵活的工业 5G 端到端通信。通过西门子工业 5G 支持工业协议的传输，控制 PLC 可以和工业现场 I/O 模块实现 PROFINET RT 通信，从而让越来越多的工业现场的实时应用可以通过工业 5G 互联互通。PROFINET 通讯架构112、西门子工业边缘和 5G MEC 的融合2.1 西门子工业边缘的产品架构西门子工业边缘平台分别由工业边缘中心（Industrial Edge Hub，简称 IEH）、工业边

22、缘管理平台（Industrial Edge Management，简称 IEM）、工业边缘设备(Industrial Edge Device，简称 IED)组成，分别执行不同的功能。三个不同的功能层级共同构成了西门子工业边缘的整体系统架构。贯穿其中的是边缘应用 APP，可以在顶层的边缘中心找到合适的应用进行下载，下载到工厂本地的边缘管理平台中，再通过边缘管理平台一次性下发到工厂内上百台的边缘设备中，简单又高效。2.2 西门子工业边缘生态体系除了提供整套软硬件产品的架构，西门子还致力于建立工业边缘生态，为用户和合作伙伴创造更多价值。依托于开放的技术平台，目前，已有多家工业企业和设备制造商作为用户

23、加入生态，率先感受到了技术的变革。他们借助工业边缘的技术提高了产品生产的质量和效率，也提高了市场竞争力。与此同时，来自 OT 和 IT 领域的多家应用程序开发伙伴、解决方案伙伴和工程服务伙伴，也加入了工业边缘的生态，他们将技术应用，如人工智能、机器视觉、预测性维护等超强技术融入到边缘计算中，为企业解决了生产中难以用传统自动化技术解决的痛点，带来了巨大价值。而西门子，作为生态的创建者，为大家提供了全套体系的软硬件产品、应用商店、技术支持、社群等，也将在未来自动化的技术变革浪潮中，和大家并肩同行，智创未来！2.3 西门子工业边缘和 MEC 的融合2.3.1 MEC 边缘云MEC 的全称为 Mult

24、i-Access Edge Computing（多接入边缘计算），把网络架构、允许运算、网络和移动服务提供商将一些计算和基于云的流程转移到网络环境的边缘来实现更好的性能、延迟和安全性。5G 技术在商业领域的全面推进，也逐步在制造业进行应用。MEC 边缘云也伴随着 5G 业务的数字化转型在制造业中推进。12从 MEC 技术的发展路线来说，MEC 边缘云会作为 CT 和 IT 技术融合的产物，工业边缘计算会作为补充 IT 和 OT 的融合部分和 MEC 边缘云来实现从集团、工厂、现场侧实现云、网、边、端的结合。MEC 边缘适用场景主要为应对 5G 大带宽、低时延、本地化垂直行业应用，MEC 边缘云

25、主要可以节省数据在通讯过程中数据回传部分的带宽，降低在 5G 通讯过程中网的传输压力。基于 5G 核心网 C/U 分离式架构，用户面功能 UPF 同样会下沉到网络边缘部署从而降低数据传输的时延，达到数据传输过程中在本地的流量分流。2.3.2 西门子工业边缘计算和 MEC 边缘云的融合架构在上述 MEC 边缘云的描述部分，提到了工业边缘计算会作为 OT 和 IT 融合的部分，和 IT、CT 交互的 MEC 部分为工业现场结合 5G 更好的提供数据解决方案。从西门子工业边缘的特点上来说，工业边缘计算可以很好的下沉到现场侧为现场工艺数据进行实时的分析和处理，再通过 MEC 边缘层实现工厂数据层的整合

26、在更广度的层面将数据进行汇总处理实现整厂或集团层面的横向或纵向的数据进行分析后反馈至现场的工业边缘侧。从另一个角度上来说，MEC 边缘层负责大数据的处理以及数据模型的推演，工业边缘负责现场侧需要实时反馈或显示的工艺数据。从现场通讯的角度考虑，在 MEC 技术的运用下，5G 也在其中扮演着重要的角色，为了获得更低时延的数据通讯效率以及现场网络接线的方便性，利用 5G 技术将 UPF 下沉到现场侧可以更高效的帮助用户提升无线通讯方式下的传输效率。2.4 基于工业边缘的 Virtual PLC 技术5G 可以提供更低时延的通讯网络，工业边缘可以在现场侧提供实时性的数据处理和分析服务，基于边缘侧的 V

27、irtual PLC在未来会开启 PLC 控制系统边缘化、智能化应用的新篇章，改变传统硬件和现场有线连接方式。在更开放化的边缘计算平台实现虚拟化PLC的功能并且在边缘设备上进行现场级实时的数据采集和分析，从而促进工业现场不同的工业设备、机器人、控制器等能协同工作，更好推动制造型企业的数智化转型。3.工业 5G 赋能能源管理系统工业能源管理已经逐步成为工业领域关注的焦点，随着“两会”政策的引领，节能、降碳也成为工业企业绿色发展的方向。能源管理在各个工业行业都有广泛需求，随着工业 5G 的发展，工业能源的合理利用和碳排放的控制有了更多的能源管理应用场景、也需要更完善的能源管理架构、更清晰的能源管理

28、方式。13SIMATIC 能源管理解决方案整体符合 ISO50001 和 GB/T23331 能源管理标准，可集成底层测量仪表或手动导入的能源数据，实现从设备到车间再到企业级的标准三级能源计量。除本地的 C/S 和 B/S 部署方式外，也支持部署至云平台，进行远程能源数据监控，同时提供详尽的数据分析与服务，帮助企业决策详细的能源管理解决方案。3.1 SIMATIC 能源数据采集套件（SIMATIC Energy Suite）-集成、简单的能源数据采集在能源数据采集的过程中，SIMATIC 能源数据采集套件可以快速、轻松地获取、归档和可视化能源数据。SIMATIC 能源数据采集套件同时也提供了负

29、载管理的功能，可以直接集成至控制器层级，直接控制已设置优先级的用电设备及供电设备的启动和停止，实现闭环管理，削峰填谷以达到降低电能峰值的目的。3.2 S7 设备能效监视系统（S7 EE-Monitor）-设备的能效评估S7 设备能效监视系统（S7 Energy Efficiency Monitor，简称 S7 EE-Monitor）用于在使用 SIMATIC 控制器的机器上记录和分析其在不同工作状态下的能耗情况，实现对单个设备的能源效率标准评估，可以轻松分析不同单体设备的能耗等级，及时发现跑冒滴漏的异常情况。3.3 SIMATIC 能源管理系统（SIMATIC Energy Manager）-

30、工厂和企业级能源分析SIMATIC 能源管理系统是一个可扩展且具有 ISO 50001 和 GB/T23331 认证的能源数据管理系统。其内置的大量 KPI 能耗分析算法及报表模板可以详细地呈现生产过程中的能量流和消耗值，用户可以结合能源预测算法，根据性能指标和显示选项辅助设计适当的能效措施，节省用能成本；灵活的报告和分析功能确保能源管理系统保持高效运行；开放的 OPC UA 接口可接入其他应用及设备数据；并提供 B/S 和 C/S 端两种部署模式；内置 CO2 排放展示模块，可以使用清洁能源折算的形式计算并直观展示产线的碳排量，辅助决策整体的能源管理解决方案。4.工业 5G 赋能 SCADA

31、 和 MES 系统当前工业数据增长以及越来越多的工业设备投入使用，使得 SCADA 软件和 MES 系统面临着现场层采集的海量数据与中央服务器之间的通讯速率和安全的问题，传统的本地现场控制已经转型为中央集控调度不同的自动化系统进行合理高效的生产与各个层级的协同配合管理以及将 IT 系统与 OT 系统进行更好的融合。技术的发展令整个工业制造业对系统架构的设计不能仅限于工厂车间和机器的本地远程控制。未来的趋势应该是 SCADA 系统与下层工厂控制级和上层的 MES 系统之间无缝衔接，提供更多的符合工艺和有益于生产的智能分析和性能诊断。14伴随着 5G 技术的应用可以使生产制造过程更加无线化、柔性化

32、和智能化。各个行业可以根据 5G 独有的大带宽、低延时和高可靠性将 SCADA 系统与办公网络和工业控制系统结合，不再有传统繁琐的有线多层级交换机分层，企业可以利用 5G 技术更好的进行制造业的数字化转型，将 SCADA 系统建设成为工厂到云端的纽带，数据透明化和智能化可以将集控的管理人员和本地的操作人员相结合，制定出更有利于生产的规划。5G的出现使生产的智能化不局限于某一个工厂、某一城市或某一集团，它可以令生产从全行业的角度高屋建瓴的进行规划。西门子公司于 2020 年推出一款全新的、基于 Web 技术的、B/S 架构的、面向未来的组态软件 WinCC Unified，契合了 5G赋能未来

33、SCADA 系统的需求。它不同于传统的 SCADA 组态软件的 C/S 架构，任何支持 HTML5 浏览器的设备如 HMI 面板，PC 系统，边缘设备，手机等均可方便访问，真正的客户端零安装；它还支持动态 SVG 和 Java Script 脚本，当传统 SCADA软件的功能不满足客户需要时，可以通过高级语言由工程师开发自定义 Web 控件来满足个性化、定制化的需求，画面对象，开发控件可扩展于所有面板和 PC 系统；协作功能可以让 WinCC Unified 的不同项目甚至其他的西门子 SCADA 软件快速的进行画面、变量、报警信息的数据传输；集成的工厂智能选件可以实现工厂的日、周，月、年的生

34、产、排班、检修计划，对设备的产量、质量、OEE 分析等 MES 功能；Openness 功能让 WinCC Unified 可以与第三方 IT 语言开发的系统如Phython，Java Script 进行海量数据交换，支持 GraphQL 语言与 Unity3D、Apache Kafka、Node-Red、HTML 和 Excel 进行变量和报警的读写订阅，满足客户工厂层级的数字化需求。5.工业 5G 赋能电动单轨吊具输送系统15西门子的电动单轨输送系统 SIMATIC Electrical Monorail Systems（EMS）在汽车制造行业的总装车间内广泛部署。它协同工艺 AGV&Sk

35、illet 滑板线工艺模块，实现了车身、底盘等重载零部件的运输和工艺装配，是柔性化产线和智能制造工厂的重要组成部分。针对 EMS 的应用场景，西门子根据生产工艺的需求，开发了用于实现制造环节输送及装配应用的 EMS 整体解决方案。相比于普通的工艺设备，EMS 系统的运行环境和通信要求显得更为苛刻，任何网络的波动均可能导致主控制器与载具端的通信失效，影响生产效率。因此，该系统对通讯方式的选择有着极高的要求。在 EMS 方案中，传统的通讯方式大部分采用滑触线通信或者波导通信，该方案虽然可以保证通讯的稳定性，但在复杂的车间中增加了布线难度，且对系统的灵活性形成一定桎梏。西门子的工业 5G 方案，通过

36、在 EMS 载具端部署工业 5G 终端，实现了载具端小车和地面主控制器之间的 PROFINET 实时通信和 PROFIsafe 安全通信。终端的安装更为简单灵活，完全摈弃了传统有线数据传输媒介的束缚，无需敷设波导管或者通讯滑触轨道等，极大程度上节省了人工和硬件成本，降低了维护难度，简化了设备空间布局。5G 方案与 EMS 系统的完美结合使得工厂在实现智能化改造、数字化转型、远程实时工业控制等方面迈向了一个新的应用台阶。166、西门子工业 5G5G 为工业环境提供了网络布局可调整及布局的灵活性，以及以多种方式满足最终用户的基础设施。不同的需求导向引发了5G 在工业领域部署的不同模式讨论及实践。从

37、广义上讲，客户可以通过以下四种部署模式构建面向工业的 5G 专用网络：模式一：基于运营商公共网络搭建的 5G 专网，通过端到端网络切片等技术为用户部署虚拟专网。一定程度上保障业务逻辑隔离，以及网络速率、时延、可靠性的优先级。适用于广域移动性业务场景，或者广域虚拟专网场景。模式一的 5G 控制面和用户面都在运营商公网的范畴，通过切片等技术实现资源预留以及SLA保障，这种模式比较适合于广域类业务，比如移动办公，远程监控等，但由于是全共享架构，安全以及性能指标应该说很难满足工业 5G 的特性需求。模式二：基于运营商公共网络，针对时延敏感等需求，将 5G 网络中核心网数据面 UPF 网元下沉至边缘或者

38、本地园区，满足行业客户数据不出厂、超低时延等需求。实现数据传输、处理和结果反馈整个过程终结于本地，较适用于局域性工厂业务。模式三：基于运营商公共网络，针对安全及专用需求更高的行业客户需求，将更多的 5G 功能下沉至厂区。比如专用 5G 基站，或更多核心网设备等。较适用于对于无线性能要求较高的局域性工厂业务。模式二和模式三的 5G 用户面下沉到企业园区，5G控制面还在公网范畴，一定程度上保证了数据不出厂，缩短 5G 数据面时延，但这种模式存在的问题在于，很多工业确定性场景，特别是实时性业务，很大程度都依赖于 5G 控制面的调优，而控制面不在厂区的话，这些优化存在很大局限性，因此，一般来说，这种模

39、式比较适合工业 IT，以及 OT 非实时类业务，比如数据采集等，对于工业实时通讯，还存在很大适配性的局限。模式一模式三模式二模式四公用5G核心网数据流网络控制信号流公共5G基站1公共5G基站2公共5G基站3住宅区B住宅区A商用区B工业区A工业区B商用区B公用公用公用5G基站5G控制面-CP5G用户面-UP公用5G核心网公共区域数据流公共区域网络控制信号流公共5G基站住宅区专用公用专用5G基站5G控制面-CP5G用户面-UP专用区域数据流专用区域网络控制信号流工厂专用核心网用户面工厂专用基站工厂专用基站生产单元A生产单元BIT区域OT区域专用5G核心网5G专用基站专用专用专用5G基站5G控制面-

40、CP5G用户面-UP专用区域数据流专用区域网络控制信号流5G专用基站生产单元A生产单元A企业通讯生产单元B生产单元B5G专用基站生产单元C公用5G核心网公共区域数据流公共区域网络控制信号流公共5G基站住宅区公用公用专用5G基站5G控制面-CP5G用户面-UP专用区域数据流专用区域网络控制信号流工厂专用核心网用户面共享基站共享基站生产单元A生产单元BIT区域OT区域17模式四：专网架构，所有 5G 网元及配套传输，网管等均为工厂独立建设。模式四的 5G 控制面和用户面全部下沉到厂区，专网专用，基于这种模式，做到 5G 端到端可管可控，可以针对厂区内，各种不同工业场景的话务模型需求，实现定制化的优

41、化适配，并且也可以从工业现场实际需求出发，设计合适的 5G 冗余可靠架构，保证工业级确定性严苛要求。另外从管理运维角度，这种模式也能更好的把 5G 融入到现有工业网络中来，更好的支持工业 5G 的网管及运维需求。西门子的工业 5G 方案能够灵活部署，和上述四种典型的工业 5G 专网模式都可以进行有效适配和融合。从而实现生产最大灵活性，助力客户快速调整，抓住市场机遇期，应对多变的市场机遇与挑战。西门子也在设计和研发基于模式四的 5G 独立专网，将提供工业 5G 全套设备，包括工业 5G 路由器，无线单元，传输及工业 5G 能力中心等基础设施，并且全部基于西门子工业专用硬件。18西门子工业 5G

42、应用全景图第三章应用场景1920工业 5G 可为工业中各种不同的用例和应用提供无线连接。从长远来看，它实际上可能使得当今使用的许多不同通信技术进行融合，从而大大减少相关工业连接解决方案的数量。工业 5G 是推动在工厂环境中大规模使用数字技术的推动力。它不仅仅是一种新的生产方式，它还提供了一种做出决策和管理工厂的新方法。工业5G将使未来所有工厂的生产变化中可靠、快速和安全的通信成为可能。由于所有机器都将不断连接并准备好相互交互，这是实现前所未有的自动化水平的途径，也是实现未来工业 4.0 工厂的途径。5G 与西门子技术融合5G 与 PROFINET 融合，建立起开放性的工业自动化网络生态，更好的

43、实现 IT 与 OT 的融合。西门子 PLC、分布式 I/O、5G 路由器及 PROFINET 整体解决方案与 5G 网络融合，打造工厂数据全连接，为客户实现数字化提供整体解决方案。5G 与西门子 AGV 方案 SIMOVE 结合，基于安全、实时的 PROFINET 网络通讯，开放性的网络接口及丰富的标准化库，可以满足大部分制造工业现场的主流应用场景。西门子能源管理系统与 5G 的结合，发挥 5G 低时延、高可靠性的优势，将能耗数据上传到企业数字化平台，为数据采集搭建可靠网络，实现企业数字化转型。基于5G网络的低时延和高可靠优势，通过西门子仿真软件辅助，可以更直观地反馈问题，将现场实况画面实时

44、传输给操作员，指导人员也能充分、及时、高效、精确地讲解设备每一个细节。5G 与边缘计算的结合，实现 IT 与 OT 的融合，在架构层、部署层、调度层的深度融合。一、5G+现场总线全连接1、描述当具有单独控制器的设备交互以执行共享任务时，需要控制器到控制器的通信。如果设备在单个环境中彼此靠近放置，则这种情况存在本地方面，例如，这些设备是大型机器的组件，或者是单个生产大楼内的多台机器。在这些情况下，因为所涉及的距离相对较短，通信多数基于二层通讯。对于大型产线或者移动型设备，在传统网线传输实现困难的情况下，可通过 5G 传达其位置或其他控制数据。由于移动设备控制器与其他设备交互，例如需要实时准确位置

45、穿梭的机器人或机器，相应数据的传输失败或延迟可能导致机器操作停止，从而导致停机。5G 与现场总线的结合可以完美满足这类需求。“5G+工业互联网”正在加速赋能千行百业，典型应用场景已在采矿、电力、钢铁等 20 个国民经济重点行业深度应用、快速推广，“5G+工业互联网”支撑实体经济降本、提质增效、绿色发展的重要作用不断显现。212、应用场景西门子工业 5G 在汽车总装 EMS 吊具系统的应用电动单轨输送系统（EMS）在汽车制造行业的总装车间内广泛部署。它协同工艺AGV&Skillet滑板线工艺模块，实现了车身、底盘和重要零部件的运输和工艺装配，是柔性化产线和智能制造工厂的重要组成部分。针对 EMS

46、 的应用场景，西门子汽车行业根据生产工艺的需求，开发了用于实现制造环节输送及装配应用的 EMS 整体解决方案。相比于普通的工艺设备，EMS系统的运行环境和通信要求显得更为苛刻，任何网络的波动均可能导致主控制器与小车端的通信失效，影响生产效率。因此，这对该系统通讯方式的选择提出了更高的要求。在本次项目改造中，通过在 EMS 小车上部署工业 5G 终端 SCALANCE MUM856-1，实现了小车和地面主控制器之间的 PROFINET 实时通信和 PROFIsafe 安全通信。该项目的成功验证了：西门子工业 5G 解决方案是可以作为西门子 EMS 整体解决方案的重要组成部分，满足系统通信要求的。

47、此外，在EMS方案中，传统的通讯方式大部分均采用滑触线通信或者波导通信，而使用工业5G，终端的安装则更为简单灵活，完全摈弃了传统数据传输媒介的束缚，不用再考虑敷设波导管或者通讯滑触轨道等，极大程度上节省了人工和硬件成本，降低了维护难度，同时也简化了设备空间布局。西门子工业 5G 技术特点 西门子提供的工业 5G 解决方案，侧重于满足现场控制层和现场层设备之间实时通信的需求，实现基于工业 5G 专网的 PROFINET&PROFIsafe 解决方案。在工业控制场景中，用户普遍会从工业实时通信的稳定性、工业安全通信的可靠性、生产设备的信息安全性、现场设备的抗干扰能力、生产设备维护和诊断的便捷性、系

48、统持续运行的持久性等维度对基于 5G的通信方案提出要求和期望。因此，西门子充分考虑工业用户的需求，提供满足工业实际生产要求的工业5G通信解决方案。西门子工业 5G 在物流行业的应用物流公司通过西门子工业 5G 实现堆垛机远程控制物流客户建设工业 5G 创新工厂，打造诸多应用场景，AGV，堆垛机，实时控制应用，工业骨干网通过工业 5G 实现。通过工业 5G 低时延特性，可传输实时协议如 PROFINET，为更多的应用通过工业 5G 实现可能，减少整体建设成本，成本优化 20%。集成工业防火墙，可设置访问策略，隔绝来自公网的非法访问，保护设备网络安全。22二、5G+远程控制1、描述5G 技术的出现

49、给移动网络带来了高带宽、低时延、本地分流等新的特性。同时，远程控制作为 5G 技术的先导，其对于智能化时代具备重要价值，5G 可以满足远程控制应用中更多信息的同步需求。可以说，5G 技术的成熟促进了远程操控的加速与落地。目前，5G 远程实时操控的典型应用场景主要是：港口、露天矿等封闭区情况下的远程接管，以及天车、吊机、化工、地下矿等高危环境或恶劣环境下的远程作业。作为常态化的作业方式，提升一线人员作业体验。232、典型行业3、应用场景西门子工业 5G 在空港行业的应用在机场航站楼，登机廊桥作为与飞机接泊的重要地面设备。登机桥口都有一位操作员在桥口处进行现场操控，使其伸缩调节，直至靠近并精准对准

50、接机舱门。与此同时大型机场往往拥有数百条登机桥，相互之间间隔较远，登机桥驾驶员需要在多个登机桥之间来回走动，赶岗压力大，效率不高。钢铁典型应用：5G+天车控制 5G+机械臂远程控制 5G+智慧运焦车港口典型应用：5G+塔吊集中控制 5G+智能理货 5G+远程岸桥矿山典型应用：5G+无人矿车装卸 5G+挖机、钻机远程控制 5G+井下运输设备远程控制24随着空港行业对设备自动化要求的提升，以及对人力成本减缩的需求，数字化乃至无人化的“智慧空港”已成为机场建设改造的重要趋势。一直以来，无线通信技术都是限制机场改造的瓶颈。光纤虽然速度快且稳定，但在机场改造时，需要路面开挖和管道敷设，不仅施工难度大、运

51、维成本高，更会给机场正常作业带来巨大影响。而 3G、4G 无线网络的稳定性和可靠性欠佳，会给空港设备的稳定作业、监控的实时性等埋下诸多隐患。放眼未来，运用高带宽、低时延、大连接的 5G通信技术，机场空港设备都能够轻松实现控制信号、多路视频等信息的远程、高效和可靠传输。西门子新一代工业 5G 通信技术，也正在为行业的智慧化、精准化、无人化发展带来脱胎换骨的大好机遇。西门子工业 5G 登机桥远程控制方案该解决方案在网络运营商部署的 5G 专网中实现，通过 5G 专网切片技术，实现控制数据与视频数据同时在 5G 网络上传输，并且互相不干扰，同时满足控制低延迟与视频流大带宽的特性。西门子工业 5G 方

52、案优势凭借西门子对工业现场的深刻理解和在工业通信领域几十年的经验积累，西门子工业 5G 解决方案不但实现了控制器和控制器之间、控制器和 I/O 之间的 PROFINET&PROFIsafe 工业实时协议通信，而且整个解决方案在安全性、便利性和可靠性等方面有独特的优势。其次，本次项目在西门子数字化工业集团的共同努力下，在最终登机桥的测试场景中，经过实际场景验证 PROFINET I/O 高速稳定刷新，并且没有出现数据丢包的情况。最后，西门子工业 5G 解决方案无需其他厂商设备，无需增加任何通信协议，也无需更改现有的 TIA Portal 博途组态，并且兼容西门子的所有产品，是一个真正意义上可以保

53、证实时性、安全性、支持工业协议的解决方案。25三、5G+数据采集1、描述随着工厂内设备自动化、管理现代化和信息计算机化水平迈上新的台阶，如何能更好地利用生产和运营中涌现的海量数据，以服务智能制造的新应用，成为了新时代下整个制造业关注的焦点。某些制造业自动化水平高，网络化基础好，但存在降低劳动力成本、减少物料库存、严控产品质量、快速响应客制化要求等迫切需求。通过 5G 工业路由器，可实时上传海量生产数据、设备状态数据，实现对厂房内工艺流程、布局的数字化建模。2、典型行业3、应用场景西门子工业 5G 在电子行业内的应用食品饮料典型应用：5G+生产数据检测 5G+数据采集云化管理 5G+产线 OEE

54、 分析化工典型应用：5G+生产能效场景采集 5G+传输井口平台设备检测 5G+无人化高清视频巡检电子典型应用：5G+数据采集云化管理 5G+SMT 产线标准化 5G+电子元器件检测26电子产线中，SMT 产线为核心生产工艺。而在传统的 SMT 产线中，由于各家 SMT 设备通信协议不兼容以及开放程度不高，会产生数据孤岛，每段工艺都需要人工扫码进行产线内设备的数据交互。在客户需要进行柔性化生产时，则需要大量人工参与进行辅助生产。5G+数据采集+HERMES标准化的解决方案可以帮助客户实现SMT产线柔性化、省人化、数字化等需求。西门子工业 5G+数据采集+HERMES 标准化方案HERMES(IP

55、C-HERMES-9852)标准是 SMT 装配生产线中 M2M(机器对机器)通信的全球标准。HERMES 规范(IPC-HERMES-9852)是一种基于 TCP/IP 通信和 XML(扩展标记语言)编码的协议。它是 SMEMA 标准(IPC-SMEMA-9851)的继承者，用于在 SMT(Surface-Mount Technology)装配线中沟通和协调 PCB 和相关数据的切换过程。一台 HERMES 机器由上游和下游代理/客户端组成，用于与生产线上的上游和下游机器通信。该标准包括所需的功能，如基本水平通信(例如，机器和板的就绪指示)和传输协调和传输错误处理能力。此外，还有一些可选的功

56、能，可以更有效地生产和交换信息，比如用于预测产品变化的板预测，查询和发送已生产板的板信息的能力，以及允许通过 MES 系统远程配置 HERMES 客户端的垂直通信通道。西门子工业 5G 方案优势HERMES 为未来的机器对机器连接提供了坚实的基础:具有 PCB 相关属性的 PCB 从一台机器转移到另一台机器(数字孪生)最先进的连接，有可能减少硬件费用和线路长度(例如条形码读取站)全程印刷电路板可追溯性，无需多个条形码阅读器HERMES 使工厂的工作流程显著改善:自动轨道宽度调整 自动垛位高度调整 自动程序更改 根据产品名称/类型切换节目 条码控制生产，无需多个条码阅读器 站内程序下载和激活 过

57、程联锁沿线没有额外的硬件 上料机和卸载机的特殊用例(装弹匣，扫描序列号等)集成动态可变的输送系统，减少布线实现 SMT HERMES 标准+5G客户改造旧的SMT产线，涉及到设备供应商不统一，接口不一致，需考虑重新布线，该方案在满足SMT HERMES标准的同时，利用 5G 替代网线连接，使得更布局便捷灵活。从网络安全性和数据安全方面考虑，西门子 5G 同样可以满足要求，将用户的认证请求报文采用了加密处理，避免了信息泄露。URLLC 低延时，高可靠性，满足智能制造对连接的需求。西门子工业 5G 在食品饮料行业内的应用食品饮料产品迭代加快，客户对于产品的柔性自动化与信息化的要求越来越高。与所有制

58、造企业一样，想要全面打造先进的智慧工厂，夯实设备间通信的底层建筑很重要，在食品、饮料工厂实现 5G 大带宽的无线覆盖，将能提高通信的承载力，避免不同数据流的冲突，确保数据不丢包。助力实现原材料全程溯源化、产品制造智能化、产品定制精准化以及冷链物流便捷化等。27西门子工业 5G 数据采集+云端方案 西门子工业 5G 路由器 SCALANCE MUM856-1 MindSphere 基于云的开放式物联网操作系统 通过设备联网可视化，把控企业生产过程，5G 与现场 PLC 数据采集的结合，实现设备互通互联，采集设备实时运行数据西门子工业 5G 方案优势 通过工业 5G 直接将生产数据传到互联网公有云

59、 通过西门子工业 5G 方案和工业骨干网融合 集成工业防火墙，可设置访问策略，隔绝来自公网的非法访问，保护设备网络安全 通过工业 5G 实现直接将数据传输至互联网，减少整体建设成本，成本优化 10%四、5G+智能物流1、描述工业网络往往更注重低延迟和高可用性，可以配置专用 5G 网络来满足这些要求。专用 5G 网络还提供数据安全性：在自管理的网络中，数据保留在企业内部，所有者可以决定在何处处理哪些数据。自动导引车（AGV）是一种移动机器人，设计28用于在制造或物流设施内移动材料、产品或工具。AGV 通常用传感器、摄像机或磁带导航，可以编程按照特定的路线或执行特定的任务。AGV 需在每个场景都构

60、建地图、规划路径、配备任务，传统的 AGV 采用 Wi-Fi 通讯模式，在工业区域内，有 AP 切换时延大的问题，这制约了 AGV 在应用层的渗透。当结合使用时，5G 和 AGV 可以实现工业操作的先进自动化和优化。例如，5G 可以为 AGV 提供低延迟、高带宽的无线连接，使它们能够与其他机器、传感器和控制系统实时通信。这可以提高它们的准确性、速度和安全性，并使它们能够迅速适应变化的条件或要求。此外，5G 可以实现对 AGV 的远程监控和控制，这可以减少现场操作员的需求，增加工业操作的灵活性和可扩展性。例如，操作员可以使用5G启用的设备，如智能手机或平板电脑，从远处监视AGV的状态和性能，并在

61、需要时进行实时调整或干预。可以实现超大地图随时动态刷新，覆盖更大工作空间，为柔性制造提供更大的可能。2、典型行业3、应用场景西门子工业 5G+AGV 在汽车行业的应用汽车典型应用：5G+配送型 AGV 5G+装配型 AGV 5G+叉车 AGV仓储物流典型应用：5G+叉车 AGV 5G+堆垛 AGV 5G+穿梭车 电子典型应用：5G+物料输送 AGV 5G+成品输送 AGV 5G+装配 AGV29随着汽车企业对于个性化定制、无人化的要求越来越高，相应生产工厂中的生产线、设备需要具备更大的灵活性以及与外界实时的通信能力。此外，部分工位或环节受到工艺设计、布线和设备移动性的影响限制，在未来无线技术将

62、会越来越普及。目前 AGV 在汽车制造四大工艺（总装、冲压、焊装、涂装）应用已经十分普及，但是汽车行业作为特殊的离散集成型制造业，伴随智能化转型的深入推进，同一工厂内往往存在不同品牌、不同类型的移动机器人交叉作业，这对移动机器人管理系统的兼容性提出了很高要求，需要统一的标准及规范。方案架构图通过西门子工业 5G 路由器 SCALANCE MUM856-1 作为 5G 接入设备，实现底层现场设备与 5G 专网的接入。利用西门子工业 5G 路由器的二层通道功能，该功能可以在 5G 专网架构中建立二层通讯链路，实现现场设备之间二层网络通讯协议PROFINET&PROFIsafe 的传输。SIMOVE

63、 标准，在 AGV 车载端采用西门子部件：PLC、HMI、WLAN、MicroDrive 驱动、RFID、SENTRON 低压元件、SIRIUS按钮指示灯、SITOP直流电源等标准自动化产品。CC车载端和MC主控通过基于PROFINET的iDevice智能从站方式实时通讯，并支持 PROFIsafe 安全通讯，可达到 SIL3 的安全等级。通过使用 SIMOVE 提供的标准化控制原件和驱动组件清单，快速高效的完成车辆的控制硬件设计。西门子工业 5G 方案优势通过工业 5G 低时延特性，可传输实时协议如 PROFINET&PROFIsafe，为更多的应用集成工业防火墙，可设置访问策略，隔绝来自公

64、网的非法访问，保护设备网络安全。SIMOVE 系统提供标准化程序模板，开放的自动化平台，满足客户的定制化需求，同时方便系统的维护，拓展和升级。使AGV 集成商和终端客户，快速实现高效柔性生产。远程 AGV 调度，减少人工干预，减少现场人员。西门子工业 5G+AGV 在电子行业的应用西门子西伯乐斯电子有限公司(BSCE)隶属于西门子智能基础设施集团，主要生产消防安全设备、楼宇自控设备等。西伯乐斯公司一直将先进技术应用于生产环节，通过西门子工业5G技术，目前可以实现AGV通过5G网络和远程调度服务器通信，实现 AGV 自动取货，质检运输，包装运输等流程。AGV 设备兼容性较高，它的应用可以降低人力

65、成本，提高效率以及优化管理。30客户需求：无 Wi-Fi 覆盖，Wi-Fi 再建设成本高产品及解决方案：西门子工业 5G 路由器 SCALANCE MUM856-1+SINEMA RC竞争优势：所有的数据在客户自建服务器传输，保证数据安全 西门子端到端解决方案，设备兼容性较高 通过防火墙进行安全隔离，提高整体网络安全客户收益：不需额外建设 Wi-Fi 网络覆盖，降低整体建网成本 控制/监控数据保密性较高，提高安全性 生产智能控制，减少人工干预，减少现场人员31五、5G+能源管理1、描述随着 5G 技术的成熟，利用 5G 技术高带宽、低时延、广连接的特性，以及西门子的能源管理解决方案可以更加简单

66、高效的完成工厂能耗数据监测和数据可视化的需求，实现节能减排和降本增效。同时，在双碳目标和各类政策的驱动下，借助 5G+能源管理系统之上帮助企业监控产线级的碳排放水平的同时，建立一套碳足迹管理系统，追踪产品在生产过程中来自于供应链、物流、生产环节的碳排放量，打造碳差异化竞争。2、典型行业钢铁典型应用：5G+能源监控管理 5G+能源优化控制电力典型应用：5G+智能电网控制 5G+能源监控管理电子典型应用：5G+能源监控管理 5G+能源优化控制 5G+碳足迹管理323、应用场景智能工厂西门子 5G 能源管理系统在电子制造业中的一个应用是智能工厂。该系统可以监测和管理设备的能源消耗，通过大数据分析和人

67、工智能算法来提高生产效率和能源利用率。通过西门子 SCALANCE MUM856-1 5G 路由器连接各种底层设备，包括传感器、计量器和控制器，利用 5G 网络广连接、大带宽的特性，智能工厂可以对产线设备能耗进行实时监测和分析，为制造商提供实时的数据和分析结果，从而提高产品质量、减少生产成本。作为一个生产制造企业，工业产品碳排放超过90%来自于供应链流程。如果企业已经建立一套数字化能源管理产线的基础上，建立一个碳朔源的系统，追踪产品来自于供应链，物流，产生环节的碳排放量。通过西门子SiGREEN碳足迹管理系统以及西门子的能源计量设备，依托边缘计算技术，通过 5G 网络在工厂部署数字化解决方案采

68、集相关的碳排放的数据，精准计算生产环节的碳排放，帮助企业记录和计算产品在整个价值链中的碳足迹实现双碳目标。智能电网电力行业主要涉及发电、输电、变电、配电、用电五个环节。面临向“清洁、低碳、高效、安全、智能”的转型挑战。5G 技术有望解决智慧电网中的一些关键问题，包括数据传输速度、网络可靠性、设备互联和实时监测等。在智能电网中，通过部署 5G 专网以及西门子 SCALANCE MUM856-1 5G 路由器，PLC 可以用于远程无线控制电力系统中的各种设备，包括变电站、变压器、开关等，以确保能源的高效传输和分配。电力公司可以对电力系统进行实时监控和控制，以最大限度地提高系统的效率和可靠性。另一方

69、面，5G 技术与西门子能源管理系统的融合可以传输实时的电力负荷数据，以便智能电网可以更好地预测能源需求，并调整能源分配，在能源需求高峰期进行智能调整，最大限度地减少浪费。总的来说，它们的应用可以使电力系统更加高效、可靠和智能化。钢铁智慧工厂目前钢铁行业在效率提升和降低能耗方面都遇到了瓶颈，提高生产力、降低能耗、改善工作环境成为了首要解决的问题。利用 5G 技术、AI、大数据、云计算、能源管理等技术进行数字化升级，打造钢铁行业的智能工业互联网平台成了解决手段。33西门子的能源管理系统可以通过实时监控、分析和优化钢铁工厂的能源使用，实现能源效率的最大化，降低生产成本。该系统可以监测到整个生产过程中

70、的能源消耗，通过数据分析和算法优化，提高能源的利用效率。这对于钢铁行业来说非常重要，因为能源成本是其生产成本的主要组成部分之一。其次，5G 技术的高速率、低延迟和高可靠性，为钢铁行业的生产过程提供了巨大的潜力。利用 5G 技术，可以实现实时监控、控制和优化生产过程。通过将各种设备和传感器连接到 5G 网络中，可以实现智能化和自动化控制，从而提高生产效率和减少人力成本。总之，西门子的能源管理系统和 5G 技术的结合，可以帮助钢铁行业提高能源利用效率、降低生产成本、实现自动化和优化生产过程，从而提高生产效率和保持竞争力。六、5G+生产模拟1、描述5G 技术和虚拟仿真技术的融合将在未来的许多领域中产

71、生重大影响，包括智能制造、智能物流、数字化工厂等。5G 网络的高速、低延迟和高可靠性，使得实时数据的处理和传输成为可能，这对于虚拟仿真技术的应用提出了更高的要求。虚拟仿真技术可以帮助人们在数字环境中测试和优化各种场景和系统，其中包括生产设备虚拟调试、工艺性能虚拟调试、生产线虚拟调试、工厂与物流系统虚拟调试，帮助企业工厂提高生产效率和成本效益。2、典型行业智能制造典型应用：5G+数字化管理 5G+生产工艺仿真 5G+虚拟培训仓储物流典型应用：5G+智能物流仿真 5G+仓储场景模拟电子典型应用：5G+智能物流仿真 5G+数字工厂规划343、应用场景智能制造5G 技术和虚拟仿真技术的融合可以实现智能

72、制造。西门子 MCD 仿真软件可以实现工艺优化和产线设备的数字化管理，包括工艺流程的模拟和优化、设备状态的实时监控和维护等，提高设备的稳定性和生产效率。该软件平台可以通过数字化模拟和优化来改善工艺流程和设备管理，提高生产效率。此外，西门子MCD仿真软件也可以实现生产计划和调度的数字化管理，包括生产任务的分配、优先级调整、生产进度的监控和反馈等，提高生产效率和准确性。通过 5G 技术传输虚拟仿真数据，工业企业可以实时监测设备状态、优化工艺流程和预测生产质量。仓储物流西门子虚拟仿真技术可以对物流仓储进行数字化设计和规划，包括货架布局、设备配置、物流流程优化等。通过 5G 网络连接智能物流车辆和无人

73、机等设备，实现物流配送的自动化和智能化。通过西门子 MCD 虚拟仿真软件对物流配送过程进行模拟和优化，提高配送效率和准确性。借助 5G 网络高速、高可靠、广链接的特性，连接各种设备和传感器，实时监控和管理货物的位置、状态和数量，实时监控和管理仓储设备的状态和运行情况。通过西门子 MCD 虚拟仿真技术对设备运行过程进行模拟和优化，提高设备维护效率和准确性。35七、5G+边缘计算1、描述5G+边缘计算将驱动一个面向行业的局域生态系统，以满足企业和工厂的网络、计算和数据处理需求，促进行业的数字化创新。这将带来计算模式的改变，网络中的每一个节点都将成为一个完整的分布式计算机，既转发数据，又完成计算，最

74、终实现网络基础设施和计算基础设施的融合。工业边缘云计算系统依托相应的平台，借助平台可以对其能力方向进行基本划分。在平台的南向，可以借助 5G 技术来做好内置云化驱动工作，将其和工业设备有效连接在一起，这样可以实现对各类信息数据的有效采集，同时也可以帮助企业迅速对采集到的信息进行反馈。在平台的北面，可以进行工业应用赋能操作，如节拍分析、云边协同、OEE 分析、异常检测、数据透明运维、节能分析以及预测性维护等应用。2、典型行业汽车典型应用：5G+焊点智能预测 5G+产线节拍分析 5G+弧焊参数分析监控电子典型应用：5G+预测性维护 5G+焊点分析 5G+识别分拣食品包装典型应用：5G+产线 OEE

75、 分析 5G+车间级数据采集 5G+IT/OT 数据云边协同363、应用场景西门子工业 5G+边缘计算(预测性维护)在电子行业的应用行业痛点电子设备制造业自动化水平高，数字化、网络化基础好，产品迭代速度快，存在降低劳动力成本、减少物料库存、严控产品质量、快速响应客户差异化要求等迫切需求，发展智能化制造、个性化定制、精益化管理等模式。厂内普遍存在设备种类多，产线设备复杂，人员检修难度大，人员流动性大等问题。由于电子产线的特殊性，设备的部件（如电机、传送轴、气缸、丝杆等）出现问题时很难被预测、检测手段不足，主要靠人工经验、非计划停机，这样导致影响生产效率，造成经济损失。电子产线中一些核心设备（PC

76、B 切割机）处于长时间不间断生产状态，并且由于切割工艺对生产环境产生粉尘影响，设备对主轴电机的稳定要求极高，有预测性维护技术的需求。客户现场设备布置离控制室较远，在实现远程集中管理方面，5G+边缘计算的结合更好更灵活地满足客户设备预测性维护的需求。方案架构图37解决方案 5G 网络与边缘设备结合，实现边缘设备更贴近产线侧，打通 IT/OT 数据连接 开箱即用的本地化全栈方案，从数采到实时异常检测 支持基于多源异构数据作为判断依据 无需 AI 专家，轻松建模，训练后一键部署 实时异常监测，发现异常自动预警 基于生产实践，本地模型复训，不断优化客户收益 无线部署：高速稳定的 5G 网络实现无线通信

77、，灵活部署 质量保障：基于历史生产特征值，满足预期产品质量 高效生产：更早洞察设备异常，及时运维保养 减少损失：降低不确定性，防止非计划停机38工业 5G 是经济增长的新引擎，十四五规划明确提出，“国家将持续投资通讯基础设施，建设泛在智联的网络连接，加快 5G 商用网络的规模建设和应用创新”。西门子早在几年前就开始了在工业领域探索 5G 应用场景，除了相应产品的研发布署，也积极的将现有技术和生态赋能于 5G 网络，正如我们在第二个章节中提到的，实时工业以太网 PROFINET 与 5G 的融合，西门子边缘生态与 5G 的融合，WinCC Unified SCADA 软件与 5G 的融合，SIM

78、ATIC 能源管理与5G 的融合等等。我们在持续的探索，也在实践中总结经验，比如文中第三个章节，在不同行业中实施工业 5G 的应用，比如汽车行业的 5G+AGV 和 EMS 吊具系统、空港领域西门子安全工业总线 PROFIsafe 在 5G 网络的布署、食品饮料行业 5G+数据采集、远程运维等等，基于对工业的深度理解，我们在不停的思考和挖掘更多的应用场景。我们希望能与各个领域的合作伙伴，共同推进5G全连接工厂的伟大事业，打造共赢的生态环境，加速千行百业的数字化转型！联系方式：Electronic_5G_Application.CN结束语39西门子专有名词解释序号名称描述1PROFINETPRO

79、FINET 由 PROFIBUS 国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。2PROFIsafePROFIsafe 是由 PI 国际组织提出的加载在 PROFIBUS 和 PROFINET 通信协议基础上的功能安全通信行规，符合 IEC 61508（电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全）功能安全国际标准，满足 SIL3，实现了功能安全通信和标准通信共存于同一根电缆。3TIA Portal西门子工程设计软件平台 Totally Integrated Automation（全集成自动化）博途 Portal 将所有自动化软

80、件工具集成在统一的开发环境中。TIA 博途代表着软件开发领域的一个里程碑，它是一款将所有自动化任务整合在一个工程设计环境下的软件。4HERMESLHermes 库基于 IPC-HERMES-9852 规范在 SMT 生产线（表面安装技术）内提供标准化横向通信。该库根据西门子编程风格指南和 PLC 开放式指南进行编程。5SIMOVE针对汽车制造环节需求的新变化，西门子提出了针对工艺 AGV 应用的整体解决方案：SIMOVE。6EMS根据汽车生产工艺制造的实际应用场景，西门子开发了针对汽车制造环节输送及装配应用解决方案：西门子电动单轨输送系统 SIMATIC Electrical Monorail

81、 Systems（EMS）。7MCD西门子推出的机电一体化概念设计（Mechatronics Concept Designer）解决方案是由一种全新的适用于机电一体化产品概念设计的解决方案，基于 NX/MCD，TIA 体系。设计人员可对包含多物理场以及通常存在于机电一体化产品中的自动化相关行为的概念进行 3D 建模和仿真，可以在系统设计阶段就设备硬件结构的合理性以及控制软件的可靠性进行虚拟调试验证。8IEH工业边缘中心 Industrial Edge Hub(IEH)，可以存储、浏览和下载工业边缘APP。在这里可以找到由西门子和合作伙伴开发的针对多种行业和应用场景的APP。9IEM工业边缘管理

82、平台 Industrial Edge Management(IEM)，IEM 是用于集中管理所有已连接边缘设备的软件平台。它处于工厂车间层级，可以同时监控上百台已连接设备的状态，并且在目标边缘设备上安装边缘应用和升级软件功能，将功能从云端转移到生产系统。10IED工业边缘设备 Industrial Edge Device(IED)，边缘设备在生产现场就可以进行数据采集和处理，并且支持和自动化设备的集成和执行容器化的边缘应用。一台边缘设备可以同时运行多个工业边缘应用。附录西门子（中国）有限公司数字化工业集团本样本中提供的信息只是对产品的一般说明和特性介绍。文中内容可能与实际应用的情况有所出入，并

83、且可能会随着产品的进一步开发而发生变化。仅当相关合同条款中有明确规定时，西门子方有责任提供文中所述的产品特性。样本中涉及的所有名称可能是西门子公司或其供应商的商标或产品名称，如果第三方擅自使用，可能会侵犯所有者的权利。如有变动，恕不事先通知订货号：DIFA-B80011-00-5DCN4185-SH903090-06233西门子公司版权所有扫描关注西门子中国官方微信直接扫描获得本书PDF文件北方区北京北京市朝阳区望京中环南路7号 电话：400 616 2020包头内蒙古自治区包头市昆区钢铁大街74号国贸大厦2107室 电话：(0472)590 8380济南山东省济南市舜耕路28号舜耕山庄商务会

84、所5层电话：(0531)8266 6088青岛山东省青岛市香港中路76号颐中假日酒店4楼 电话：(0532)8573 5888烟台山东省烟台市南大街9号金都大厦16层 1606室 电话：(0535)212 1880淄博山东省淄博市张店区心环路6号汇美领域A座2314室电话：(0533)218 7877潍坊山东省潍坊市奎文区四平路31号鸢飞大酒店2408房间 电话：(0536)8221866济宁山东省济宁市任城区太白东路55号万达写字楼1306室电话：(0537)239 6000天津天津市和平区南京路189号津汇广场写字楼1401室 电话：(022)8319 1666唐山河北省唐山市建设北路99

85、号火炬大厦1308室 电话：(0315)317 9450/51石家庄石家庄市桥西区自强路118号中交财富中心1号楼11层1102电话：(0311)8669 5100太原山西省太原市府西街69号国际贸易中心西塔16层1609B-1610室 电话：(0351)868 9048呼和浩特内蒙古呼和浩特市乌兰察布西路内蒙古饭店10层1022室电话：(0471)620 4133华东区上海上海杨浦区大连路500号西门子上海中心 电话：400 616 2020杭州浙江省杭州市西湖区杭大路15号嘉华国际商务中心1505室电话：(0571)8765 2999宁波浙江省宁波市高新区翔云北路99号智慧园7号楼6楼60

86、4室 电话：(0574)8785 5377绍兴浙江省绍兴市越城区胜利东路375号鼎盛时代大厦1105室 电话：(0575)8820 1306 温州浙江省温州市车站大道577号财富中心1506室电话：(0577)8606 7091南京江苏省南京市中山路228号地铁大厦18层 电话：(025)8456 0550扬州江苏省扬州市邗江区博物馆路547号德馨大厦1508室电话：(0514)8789 4566扬中江苏省扬中市前进北路52号扬中宾馆明珠楼318室 电话：(0511)8832 7566徐州江苏省徐州市泉山区科技大道科技大厦713室电话：(0516)8370 8388 苏州江苏省苏州市新加坡工业

87、园苏华路2号国际大厦11层17-19单元 电话：(0512)8780 3615无锡江苏省无锡市县前东街1号金陵大饭店2401-2402室 电话：(0510)8273 6868南通 江苏省南通市崇川区崇川路88号国际贸易中心4006室电话：(0513)8102 9880常州江苏省常州市关河东路38号九洲寰宇大厦989室 电话：(0519)8989 5801盐城江苏省盐城市盐都区华邦国际东厦A区2008室电话：(0515)8836 2680昆山江苏省昆山市前进东路399号台协大厦1502室电话：(0512)5511 8321华南区广州广东省广州市天河路208号天河城侧粤海天河城大厦8-10层 电话

88、：(020)3718 2222佛山广东省佛山市南海区灯湖东路1号友邦金融中心2座33楼J单元电话：(0757)8232 6710珠海广东省珠海市香洲区梅华西路166号西藏大厦13层1303A号电话：(0756)335 6135南宁广西省南宁市青秀区民族大道131号万豪酒店25层朱槿厅电话：(0771)552 0700深圳深圳前海前湾1路前海嘉里中心T1-5楼市场部电话：(0755)2693 5188东莞广东省东莞市南城区宏远路1号宏远大厦1510室 电话：(0769)2240 9881汕头广东省汕头市金砂路96号金海湾大酒店19楼1920室 电话：(0754)8848 1196海口海南省海口市

89、滨海大道69号宝华海景大酒店803房电话：(0898)6678 8038福州福建省福州市晋安区王庄街道长乐中路3号福晟国际中心21层电话：(0591)8750 0888厦门福建省厦门市厦禾路189号银行中心21层2111-2112室 电话：(0592)268 5508华中区武汉湖北省武汉市武昌区中南路99号武汉保利大厦21楼2102室 电话：(027)8548 6688合肥安徽省合肥市濉溪路278号财富广场首座27层2701、2702室 电话：(0551)6568 1299宜昌湖北省宜昌市东山大道95号清江大厦2011室 电话：(0717)631 9033长沙湖南省长沙市天心区湘江中路二段36

90、号华远国际中心24楼2416室 电话：(0731)8446 7770南昌江西省南昌市红谷滩区绿茵路129号联发广场2503室 电话：(0791)8630 4866郑州河南省郑州市中原区中原中路220号裕达国贸中心写字楼2506房间 电话：(0371)6771 9110洛阳河南省洛阳市涧西区西苑路6号友谊宾馆512室 电话：(0379)6468 3519技术培训北京：（010）6476 8958上海：（021）6281 5933广州：（020）3718 2012武汉：（027）8773 6238/8773 6248-601沈阳：（024）8251 8220重庆：（023）6381 8887技术支

91、持与服务热线电话：400 810 4288(010)6471 9990E-mail：Web：亚太技术支持（英文服务）及软件授权维修热线电话：(010)6475 7575传真：(010)6474 7474Email：公司热线400 616 2020东北区沈阳沈阳市沈河区青年大街1号市府恒隆广场41层电话：(024)8251 8111大连辽宁省大连市高新园区七贤岭广贤路117号 电话：(0411)8369 9760 长春吉林省长春市亚泰大街3218号通钢国际大厦22层电话：(0431)8898 1100 哈尔滨黑龙江省哈尔滨市南岗区红军街15号奥威斯发展大厦30层A座电话：(0451)5300 9

92、933华西区成都四川省成都市高新区天华二路219号天府软件园C6栋1/2楼电话：(028)6238 7888重庆重庆市渝中区邹容路68号大都会商厦18层1807-1811 电话：(023)6382 8919贵阳贵州省贵阳市南明区新华路126号富中国际广场10楼E座电话：(0851)8551 0310昆明云南省昆明市盘龙区东风东路23号恒隆广场4905室电话：(0871)6315 8080西安西安市高新区天谷八路156号西安软件新城二期A10，2层电话：(029)8831 9898乌鲁木齐新疆乌鲁木齐市五一路160号新疆鸿福大饭店贵宾楼918室 电话：(0991)582 1122银川银川市北京东路123号太阳神大酒店A区1505房间电话：(0951)786 9866 兰州甘肃省兰州市东岗西路589号锦江阳光酒店2206室电话：(0931)888 5151