如何依托5G技術(shù)，賦能傳統(tǒng)制造業(yè)向智能工廠全方位升級？
5G技術(shù)與傳統(tǒng)制造企業(yè)的應(yīng)用需求相結(jié)合，是必然趨勢，未來的工廠是數(shù)字虛擬和物理現(xiàn)實(shí)相融合，ICT技術(shù)與現(xiàn)代制造業(yè)相融合，以提高工業(yè)生產(chǎn)的靈活性、可追溯性、多功能性和生產(chǎn)效率，為制造業(yè)開辟新的商業(yè)模式。工廠內(nèi)部和外部之間的界限也越來越模糊，工廠不再是獨(dú)立的封閉實(shí)體，而是龐大的價(jià)值鏈和生態(tài)系統(tǒng)的一部分，這就是所謂的“虛擬工廠”。
（1）遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)維
大型企業(yè)的生產(chǎn)場景中，經(jīng)常涉及到跨工廠、跨地域設(shè)備維護(hù)，遠(yuǎn)程問題定位等場景。5G技術(shù)在這些方面的應(yīng)用，可以提升運(yùn)行、維護(hù)效率，降低成本。5G帶來的不僅是萬物互聯(lián)，還有萬物信息交互，使得未來智能工廠的維護(hù)工作突破工廠邊界。工廠維護(hù)工作按照復(fù)雜程度，可根據(jù)實(shí)際情況由工業(yè)機(jī)器人或者人與工業(yè)機(jī)器人協(xié)作完成。
在未來，工廠中每個(gè)物體都是一個(gè)有唯一IP的終端，使生產(chǎn)環(huán)節(jié)的原材料都具有“信息”屬性。原材料會(huì)根據(jù)“信息”自動(dòng)生產(chǎn)和維護(hù)。人也變成了具有自己IP的終端，人和工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，和帶有唯一IP的原料、設(shè)備、產(chǎn)品進(jìn)行信息交互。工業(yè)機(jī)器人在管理工廠的同時(shí)，人在千里之外也可以第一時(shí)間接收到實(shí)時(shí)信息跟進(jìn)，并進(jìn)行交互操作。
（2）設(shè)備聯(lián)網(wǎng)
提到工廠內(nèi)的應(yīng)用，最容易想到的還是控制。工業(yè)控制大致分為設(shè)備級，產(chǎn)線級和車間級，設(shè)備級和產(chǎn)線級對可靠性和延時(shí)要求很高，又很少移動(dòng)，因此在uRLLC完成前，目前主要還需要通過現(xiàn)場總線等有線方式。車間級網(wǎng)絡(luò)的布置和控制倒是有5G應(yīng)用的空間。
隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的車間設(shè)備，如機(jī)床、機(jī)器人、AGV等開始接入工廠內(nèi)網(wǎng)，尤其是AGV等移動(dòng)設(shè)備的通信，有線網(wǎng)絡(luò)難以滿足，對工廠內(nèi)網(wǎng)的靈活性和帶寬要求越來越高。傳統(tǒng)工廠有線網(wǎng)絡(luò)可靠性帶寬高，但是靈活性較差，無線網(wǎng)絡(luò)靈活性較高，但是可靠性，覆蓋范圍，接入數(shù)量等都存在不足。兼具靈活性、高帶寬和多終端接入特點(diǎn)的5G，成為承載工廠內(nèi)設(shè)備接入和通信的新選擇。
（3）質(zhì)量控制
現(xiàn)階段工業(yè)品的質(zhì)量檢測基于傳統(tǒng)人工檢測手段，稍微先進(jìn)一點(diǎn)的檢測方法是將待檢測產(chǎn)品與預(yù)定缺陷類型庫進(jìn)行比較，上述方法的檢測精度和檢測效率均無法滿足現(xiàn)階段高質(zhì)量生產(chǎn)的要求，缺乏一定的學(xué)習(xí)能力和檢測彈性，導(dǎo)致檢測精度和效率較低。而且由于計(jì)算能力較弱，4G 的時(shí)延過高、帶寬較低，數(shù)據(jù)無法系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，處理都在線下進(jìn)行，耗費(fèi)極大的人力成本。
基于 5G 的大帶寬低時(shí)延，通過 5G+AI+機(jī)器視覺能夠觀測微米級的目標(biāo)；獲得的信息量是全面且可追溯的，相關(guān)信息可以方便的集成和留存，從而改變整個(gè)質(zhì)量檢測的流程。
區(qū)別于傳統(tǒng)的人工觀察， 視覺檢測能夠清晰的觀測物料的表面缺陷，視覺檢測包含更大的數(shù)據(jù)量、需要更快的傳輸速度，5G 能夠完全解決視覺檢測的傳輸問題。
（4）可視化工廠
在智能工廠生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中涉及到物流、上料、倉儲(chǔ)等方案判斷和決策，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和車間工況、環(huán)境的監(jiān)測愈發(fā)重要，能為生產(chǎn)的決策、調(diào)度、運(yùn)維提供可靠的依據(jù)。傳統(tǒng)的 4G 通訊條件下，工業(yè)數(shù)據(jù)采集在傳輸速率、覆蓋范圍、延遲、可靠性和安全性等方面存在各自的局限性，無法形成較為完備的數(shù)據(jù)庫。
5G 技術(shù)能夠?yàn)橹悄芄S提供全云化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。精密傳感技術(shù)作 用于不計(jì)其數(shù)的傳感器，在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行信息狀態(tài)上報(bào)，大量工業(yè)級數(shù)據(jù)通過 5G 網(wǎng)絡(luò)收集，龐大的數(shù)據(jù)庫開始形成，工業(yè)機(jī)器人結(jié)合云計(jì)算的超級計(jì)算能力進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和精確判斷，給出最佳解決方案，真正實(shí)現(xiàn)可視化的全透明工廠。
（5）物流管理
在 RFID、EDI 等技術(shù)的應(yīng)用下, 智能物流供應(yīng)的發(fā)展幾乎改善了傳統(tǒng)物流倉儲(chǔ)的種種難題。但現(xiàn)階段 AGV 調(diào)度往往采用 WIFI 通信方式，存在著易干擾、切換和覆蓋能力不足問題。4G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難 以支撐智慧物流信息化建設(shè)，如何高效快速的利用數(shù)據(jù)區(qū)協(xié)調(diào)物流供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而讓整個(gè)物流供應(yīng)鏈體系低成本且高效的運(yùn)作是制造業(yè)面臨的重點(diǎn)和難題。
5G 具有大寬帶特點(diǎn)，有利于參數(shù)估計(jì)，可以為高精度測距提供支持，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。5G 網(wǎng)絡(luò)延時(shí)低的特點(diǎn)，可以使得物流各個(gè)環(huán)境都能夠更加快速、直觀、準(zhǔn)確的獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，物流運(yùn)輸、商品裝撿等數(shù)據(jù)能更為迅捷的達(dá)到用戶端、管理端以及作業(yè)端。5G 高并發(fā)特性還可以在同一工段同一時(shí)間點(diǎn)由更多的 AGV 協(xié)同作業(yè)。
綜合來講，技術(shù)的發(fā)展會(huì)激發(fā)許多隱藏的需求，比如2G技術(shù)會(huì)激發(fā)視頻對話的需求，IT與OT的共同發(fā)展引出在線自動(dòng)化檢測；5G技術(shù)會(huì)引出更多的隱藏的需求，從個(gè)人體驗(yàn)、成本、質(zhì)量與業(yè)務(wù)范圍上全方位進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級。
整理 | 天工TIME
來源 | 工業(yè)4俱樂部
本方案中使用到的 中科產(chǎn)品
