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5G下的智慧工廠開啟怎樣的新時代

2019-10-14 09:14:45 來源:控制工程網 點擊:734

【大比特導讀】作為新一代移動通信技術,5G技術切合了傳統制造企業智能制造轉型對無線網絡的應用需求,能滿足工業環境下設備互聯和遠程交互應用需求。

5G時代智能工廠大幅度改善了工作條件,減少了生產線的人工干預,提高了生產過程的可控性,最重要的是通過信息化技術實現企業各個過程的設計、生產到銷售的互聯,從而實現資源整合優化。

一、5G技術場景支撐智能制造

作為新一代移動通信技術,5G技術切合了傳統制造企業智能制造轉型對無線網絡的應用需求,能滿足工業環境下設備互聯和遠程交互應用需求。在物聯網、工業自動化控制、物流追蹤、工業AR、云化機器人等工業應用領域,5G技術起著支撐作用。

智慧工廠

1. 物聯網:隨著工廠智能化轉型的推進,物聯網作為連接人、機器和設備的關鍵支撐技術正受到企業的高度關注。這種需求在推動物聯網應用落地的同時,也極大的刺激了5G技術的發展。

2. 工業自動化控制:這是制造工廠中最基礎的應用,核心是閉環控制系統。5G可提供極低時延長、高可靠,海量連接的網絡,使得閉環控制應用通過無線網絡連接成為可能。

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絡,企業內部或企業之間的橫向集成也需要無所不在的網絡,5G網絡能很好的滿足這類需求。

4. 工業AR:在智能工廠生產過程中,人發揮更重要的作用。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活動的需求,增強現實AR將發揮很關鍵作用,在智能制造過程中可用于如下場景:如:監控流程和生產流程。生產任務分步指引,例如手動裝配過程指導;遠程專家業務支撐,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:在智能制造生產場景中,需要機器人有自組織和協同的能力來滿足柔性生產,這就帶來了機器人對云化的需求。5G網絡是云化機器人理想的通信網絡,是使能云化機器人的關鍵。

總結:5G技術已經成為支撐智能制造轉型的關鍵使能技術,能將分布廣泛、零散的人、機器和設備全部連接起來,構建統一的互聯網絡。5G技術的發展可以幫助制造企業擺脫以往無線網絡技術較為混亂的應用狀態,這對于推動工業互聯網的實施以及智能制造的深化轉型有著積極的意義。

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、人和產品等制造元素不再是獨立的個體,它們通過工業物聯網緊密聯系在一起,實現更協調和高效的制造系統。

當前制造業的轉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,而且工廠能實現自主化決策,靈活生產出多樣化的產品,并能快速應對更多的市場變化。

人工智能和制造系統的結合將是必然的,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的能力,實現所謂的智能制造,才能使企業在今天競爭激烈的環境獲得更好的優勢。

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揮著重要的作用。物聯網將所有的機器設備連接在一起,例如控制器、傳感器、執行器的聯網,然后,AI就可以分析傳感器上傳的數據,這就是智能制造的核心。

隨著工業物聯網的應用發展,網絡和實體系統將緊密聯系在一起,也就是物聯網將生產現場的處理器、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,未來制造系統把人和機器融合在一起。

數字雙胞胎是重要的角色,智能制造的整個流程都有一個數字孿生模型,系統里包括了現實世界的任何東西,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。還有用人工智能驅動、優化產品和流程等。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。

三、5G時代智能工廠前景展望

從2016年到2018年,我國的5G基礎研發測試分為三個階段。第一階段是5G關聯技術試驗,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,完整版本或將于2019年9月完成,并有望在2020年實現大規模商用。

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劃結合,助力智慧城市的建設;借助5G的試驗推動雙創,以及在工業互聯網、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網絡將生產設備無縫連接,并進一步打通設計、采購、倉儲、物流等環節,使生產更加扁平化、定制化、智能化,從而構造一個面向未來的智能制造網絡。在此,編者整理了業界對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。

1、助推柔性制造 實現個性化生產

全球人口正在接近80億,中產階層消費群不斷擴大,有望形成巨大市場,進而對消費布局產生影響。帶有客戶需求和產品“信息”功能的系統成為硬件產品銷售新的核心,個性化定制成為潮流。為了滿足全球各地不同市場對產品的多樣化、個性化需求,生產企業內部需要更新現有的生產模式,基于柔性技術的生產模式成為趨勢。國際生產工廠研究協會的定義為:柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在最少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。柔性生產的到來,催生了對新技術的需求。

一方面,在企業工廠內,柔性生產對工業機器人的靈活移動性和差異化業務處理能力有很高要求。5G利用其自身無可比擬的獨特優勢,助力柔性化生產的大規模普及。5G網絡進入工廠,在減少機器與機器之間線纜成本的同時,利用高可靠性網絡的連續覆蓋,使機器人在移動過程中活動區域不受限,按需到達各個地點,在各種場景中進行不間斷工作以及工作內容的平滑切換。

5G網絡也可使能各種具有差異化特征的業務需求。大型工廠中,不同生產場景對網絡的服務質量要求不同。精度要求高的工序環節關鍵在于時延,關鍵性任務需要保證網絡可靠性、大流量數據即時分析和處理的高速率。5G網絡以其端到端的切片技術,同一個核心網中具有不同的服務質量,按需靈活調整。如設備狀態信息的上報被設為最高的業務等級等。

另一方面,5G可構建連接工廠內外的人和機器為中心的全方位信息生態系統,最終使任何人和物在任何時間、任何地點都能實現彼此信息共享。消費者在要求個性化商品和服務的同時,企業和消費者的關系發生變化,消費者將參與到企業的生產過程中,消費者可以跨地域通過5G網絡,參與產品的設計,并實時查詢產品狀態信息。

2、工廠維護模式全面升級

大型企業的生產場景與工廠間、地域間設備的維護、遠程問題的定位等場景密切相關。5G技術在這些方面的應用,可以提升運行、維護效率,降低成本。5G帶來的不僅是萬物的相互連接,而且是萬物信息的相互作用,未來智能工廠的維護突破了工廠邊界。工廠維護

本文由大比特商務網收集整理(www.aowzqe.live)

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