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5G下的智慧工廠開啟怎樣的新時代
發(fā)布時間：2019-10-15
5G時代的智能工廠將大幅改善勞動條件，減少生產(chǎn)線人工干預，提高生產(chǎn)過程可控性，最重要的是借助于信息化技術打通企業(yè)的各個流程，實現(xiàn)從設計、生產(chǎn)到銷售各個環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，并在此基礎上實現(xiàn)資源的整合優(yōu)化。
一、5G技術場景支撐智能制造
作為新一代移動通信技術，5G技術切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對無線網(wǎng)絡的應用需求，能滿足工業(yè)環(huán)境下設備互聯(lián)和遠程交互應用需求。在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化控制、物流追蹤、工業(yè)AR、云化機器人等工業(yè)應用領域，5G技術起著支撐作用。
1. 物聯(lián)網(wǎng)：隨著工廠智能化轉(zhuǎn)型的推進，物聯(lián)網(wǎng)作為連接人、機器和設備的關鍵支撐技術正受到企業(yè)的高度關注。這種需求在推動物聯(lián)網(wǎng)應用落地的同時，也極大的刺激了5G技術的發(fā)展。
2. 工業(yè)自動化控制：這是制造工廠中最基礎的應用，核心是閉環(huán)控制系統(tǒng)。5G可提供極低時延長、高可靠，海量連接的網(wǎng)絡，使得閉環(huán)控制應用通過無線網(wǎng)絡連接成為可能。
3. 物流追蹤：從倉庫管理到物流配送均需要廣覆蓋、深覆蓋、低功耗、大連接、低成本的連接技術。此外，虛擬工廠的端到端整合跨越產(chǎn)品的整個生命周期，要連接分布廣泛的已售出的商品，也需要低功耗、低成本和廣覆蓋的網(wǎng)絡，企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)之間的橫向集成也需要無所不在的網(wǎng)絡，5G網(wǎng)絡能很好的滿足這類需求。
4. 工業(yè)AR：在智能工廠生產(chǎn)過程中，人發(fā)揮更重要的作用。由于未來工廠具有高度的靈活性和多功能性，這對工廠車間工作人員有更高的要求。為快速滿足新任務和生產(chǎn)活動的需求，增強現(xiàn)實AR將發(fā)揮很關鍵作用，在智能制造過程中可用于如下場景：如：監(jiān)控流程和生產(chǎn)流程。生產(chǎn)任務分步指引，例如手動裝配過程指導;遠程專家業(yè)務支撐，例如遠程維護。在這些應用中，輔助AR設施需要最大程度具備靈活性和輕便性，以便維護工作高效開展。5G5. 云化機器人：在智能制造生產(chǎn)場景中，需要機器人有自組織和協(xié)同的能力來滿足柔性生產(chǎn)，這就帶來了機器人對云化的需求。5G網(wǎng)絡是云化機器人理想的通信網(wǎng)絡，是使能云化機器人的關鍵。
總結：5G技術已經(jīng)成為支撐智能制造轉(zhuǎn)型的關鍵使能技術，能將分布廣泛、零散的人、機器和設備全部連接起來，構建統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)絡。5G技術的發(fā)展可以幫助制造企業(yè)擺脫以往無線網(wǎng)絡技術較為混亂的應用狀態(tài)，這對于推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施以及智能制造的深化轉(zhuǎn)型有著積極的意義。
二、智能制造的核心是智能工廠
信息化革命愈演愈烈，機器設備、人和產(chǎn)品等制造元素不再是獨立的個體，它們通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)緊密聯(lián)系在一起，實現(xiàn)更協(xié)調(diào)和高效的制造系統(tǒng)。
當前制造業(yè)的轉(zhuǎn)型可以看作是自動化升級和信息技術的融合提升，這不僅僅是自動化和機器換人，而且工廠能實現(xiàn)自主化決策，靈活生產(chǎn)出多樣化的產(chǎn)品，并能快速應對更多的市場變化。
人工智能和制造系統(tǒng)的結合將是必然的，利用機器學習、模式識別、認知分析等算法模型，可以提升工廠控制管理系統(tǒng)的能力，實現(xiàn)所謂的智能制造，才能使企業(yè)在今天競爭激烈的環(huán)境獲得更好的優(yōu)勢。
智能制造過程主要圍繞著智能工廠展開，而人工智能在智能工廠中發(fā)揮著重要的作用。物聯(lián)網(wǎng)將所有的機器設備連接在一起，例如控制器、傳感器、執(zhí)行器的聯(lián)網(wǎng)，然后，AI就可以分析傳感器上傳的數(shù)據(jù)，這就是智能制造的核心。
隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用發(fā)展，網(wǎng)絡和實體系統(tǒng)將緊密聯(lián)系在一起，也就是物聯(lián)網(wǎng)將生產(chǎn)現(xiàn)場的處理器、傳感器連接起來，使得機器人之間可以進行通信，可以互相溝通，而機器和人的工作將不再會嚴格分工，未來制造系統(tǒng)把人和機器融合在一起。
數(shù)字雙胞胎是重要的角色，智能制造的整個流程都有一個數(shù)字孿生模型，系統(tǒng)里包括了現(xiàn)實世界的任何東西，可以是應用或者操作指南手冊等。
此外，智能制造系統(tǒng)里還有人機交互，即人和機器人之間的互動。還有用人工智能驅(qū)動、優(yōu)化產(chǎn)品和流程等。工廠需要做一些預測性維護或者是預測機器的能耗等等，越來越多的這些功能都可以在智能工廠里實現(xiàn)。
三、5G時代智能工廠前景展望
從2016年到2018年，我國的5G基礎研發(fā)測試分為三個階段。第一階段是5G關聯(lián)技術試驗，第二階段是5G技術方案驗證，第三階段是5G的系統(tǒng)驗證。
我國于2016年1月啟動了5G技術試驗，為保證實驗工作的順利開展，IMT-2020（5G）推進組在北京懷柔規(guī)劃建設了30個站的5G外場。在5G第二階段試驗完成之后，第三階段試驗將于2017年年底或2018年年初啟動；預計5G第一個標準版本將于2018年6月完成，完整版本或?qū)⒂?019年9月完成，并有望在2020年實現(xiàn)大規(guī)模商用。
面對第三階段試驗，為了做好配合，進一步豐富場景，我國未來計劃在6個城市開展更多的試驗，包括5G技術與智慧城市的核心規(guī)劃結合，助力智慧城市的建設；借助5G的試驗推動雙創(chuàng)，以及在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造方面充分利用5G技術。
智能工廠是5G技術的重要應用場景之一。利用5G網(wǎng)絡將生產(chǎn)設備無縫連接，并進一步打通設計、采購、倉儲、物流等環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，從而構造一個面向未來的智能制造網(wǎng)絡。在此，編者整理了業(yè)界對5G時代智能工廠的前景展望，讓我們一同期待新時代的到來。
