5G代表“第五代”，指移動通信領(lǐng)域的下一新標準，簡而言之就是一種速度更快的網(wǎng)絡(luò)。相比3G和4G時代，5G網(wǎng)絡(luò)給各行業(yè)的革新，帶來各種可能。智能制造是我國邁向復(fù)興的戰(zhàn)略目標，現(xiàn)代化的工業(yè)體系的建設(shè)，其核心是工業(yè)的自動化、數(shù)字化和智能化，而實現(xiàn)這“三化”的重要途徑就是以大數(shù)據(jù)應(yīng)用。解決大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，就離不開5G智能網(wǎng)絡(luò)支撐。
4G時代，移動通信的傳輸速率無法提供低成本的工業(yè)互聯(lián)，而5G網(wǎng)絡(luò)的“大帶寬、低時延、高可靠性”的特質(zhì)為工業(yè)的互聯(lián)提供基礎(chǔ)和條件，為工業(yè)的智能制造的實現(xiàn)提供了可行性。那么，5G為制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，有著哪幾方面的意義？
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01
5G在工業(yè)的價值
5G商用并不是一個空泛的概念，我們應(yīng)該清楚地認識到，它是一個技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的綜合性系統(tǒng)工程，而非純技術(shù)概念。在工業(yè)領(lǐng)域中，此前，工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型更多停留在政策和管理層面的變化，從未涉及物的管理。
智能制造時代，機器可以被看作有血有肉有骨骼的有機體，在引入傳感器后，工廠可以24小時不間斷地去感知機器的每一個部件，以及各個部件之間的運行情況，抽取這些數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析后......[展開]5G商用并不是一個空泛的概念，我們應(yīng)該清楚地認識到，它是一個技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的綜合性系統(tǒng)工程，而非純技術(shù)概念。在工業(yè)領(lǐng)域中，此前，工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型更多停留在政策和管理層面的變化，從未涉及物的管理。
智能制造時代，機器可以被看作有血有肉有骨骼的有機體，在引入傳感器后，工廠可以24小時不間斷地去感知機器的每一個部件，以及各個部件之間的運行情況，抽取這些數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析后，可以找到影響機器運作狀態(tài)和效率的臨界點。
過去我們對工業(yè)4.0，或智能制造有許多美好的構(gòu)想，卻因網(wǎng)絡(luò)處理的基礎(chǔ)設(shè)施跟不上節(jié)奏，使得方案停留在PPT上。4G時代的網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)處理不夠，穩(wěn)定性差，而5G解決了帶寬、延遲和容量三大問題。因此5G的出現(xiàn)，讓工業(yè)的應(yīng)用前景變得非常廣闊。[收起] -
02
無線工廠的可能
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工作突破工廠邊界。工廠維護工作按照復(fù)雜程度，可按實際情況由工業(yè)機器人或者人與工業(yè)機器人協(xié)作完成。未來的工廠中，每一個物體上都擁有唯一IP的終端，即使是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的“原材料”都具有“信息”屬性，“原材料”會根據(jù)“信息”自動生產(chǎn)和維護。人也變成了具有自己IP的“人肉終端”，人和工業(yè)機器人進入整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，和帶有唯一IP的原料、設(shè)備、產(chǎn)品進行信息交互......[展開]
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工作突破工廠邊界。工廠維護工作按照復(fù)雜程度，可按實際情況由工業(yè)機器人或者人與工業(yè)機器人協(xié)作完成。未來的工廠中，每一個物體上都擁有唯一IP的終端，即使是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的“原材料”都具有“信息”屬性，“原材料”會根據(jù)“信息”自動生產(chǎn)和維護。人也變成了具有自己IP的“人肉終端”，人和工業(yè)機器人進入整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，和帶有唯一IP的原料、設(shè)備、產(chǎn)品進行信息交互。
5G網(wǎng)絡(luò)的“大帶寬、低時延、高可靠性”，解決了人機的空間難題。例如在智能工廠中，設(shè)備需要多人協(xié)作修復(fù)的情況下，即使相隔了幾大洲的專家，也可以各自通過VR和遠程觸覺感知設(shè)備能第一時間“集合”在故障現(xiàn)場。同時，借助萬物互聯(lián)，人與工業(yè)機器人、產(chǎn)品和原料全部直接連接到世界上所有的共享知識和經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，在故障診斷時，人和工業(yè)機器人可參考海量的經(jīng)驗和專業(yè)知識，提高問題定位精準度。[收起] -
03
更加深度的柔性化生產(chǎn)
傳統(tǒng)制造業(yè)的銷售模式是“先生產(chǎn)后銷售”，商家在這種模式下，面臨著庫存的難題。為此，人們開始探討銷售模式的轉(zhuǎn)變，以盡可能減少庫存量。以消費者需求為導(dǎo)向，根據(jù)訂單需求實現(xiàn)個性化、小批量的生產(chǎn)，就需要制造業(yè)生產(chǎn)線的柔性化。將消費終端的數(shù)據(jù)，與制造業(yè)相同步，力促柔性化生產(chǎn)，是許多商家在探究的課題，即C2M模式。然而，大數(shù)據(jù)并不能徹底解決柔性化生產(chǎn)，真正的生產(chǎn)線柔性化，還是需要工廠自行主導(dǎo)升級......[展開]
傳統(tǒng)制造業(yè)的銷售模式是“先生產(chǎn)后銷售”，商家在這種模式下，面臨著庫存的難題。為此，人們開始探討銷售模式的轉(zhuǎn)變，以盡可能減少庫存量。以消費者需求為導(dǎo)向，根據(jù)訂單需求實現(xiàn)個性化、小批量的生產(chǎn)，就需要制造業(yè)生產(chǎn)線的柔性化。將消費終端的數(shù)據(jù)，與制造業(yè)相同步，力促柔性化生產(chǎn)，是許多商家在探究的課題，即C2M模式。然而，大數(shù)據(jù)并不能徹底解決柔性化生產(chǎn)，真正的生產(chǎn)線柔性化，還是需要工廠自行主導(dǎo)升級。
在企業(yè)工廠內(nèi)，柔性生產(chǎn)對工業(yè)機器人的靈活移動性，以及差異化業(yè)務(wù)處理能力有很高要求。5G利用其自身無可比擬的獨特優(yōu)勢，助力柔性化生產(chǎn)的大規(guī)模普及。5G網(wǎng)絡(luò)進入工廠，在減少機器與機器之間的線纜成本的同時，利用高可靠性網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋，能夠讓機器人在移動過程中活動區(qū)域不受限，且在指定地點不間斷工作，以及工作內(nèi)容的平滑切換。
再者，5G可構(gòu)建連接工廠內(nèi)外的人和機器為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)，最終實現(xiàn)人與設(shè)備的信息共享。為滿足消費者對商品的個性化需求，生產(chǎn)企業(yè)會盡可能的讓消費者參與到生產(chǎn)活動中。5G的“大帶寬、低時延、高可靠性”，為C2M模式提供了可靠的通信保障。[收起] -
04
5G最大的契機：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
從理性的角度看，5G仍是搖籃中的嬰兒，真正的配套產(chǎn)業(yè)完善，需要數(shù)年時間。在制造業(yè)領(lǐng)域，5G關(guān)聯(lián)性產(chǎn)業(yè)中，呼聲最高的當(dāng)屬工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)政策與市場的表現(xiàn)，加上5G網(wǎng)絡(luò)的問世，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具備“天時、地利、人和”。
國家發(fā)改委經(jīng)濟體制改革研究所產(chǎn)業(yè)室主任史煒，在接受《人民郵電》報記者專訪上表示，5G商用發(fā)展的最佳發(fā)力點是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。我國雖是互聯(lián)網(wǎng)大國，但是核心技術(shù)實力卻落后于美國......[展開]從理性的角度看，5G仍是搖籃中的嬰兒，真正的配套產(chǎn)業(yè)完善，需要數(shù)年時間。在制造業(yè)領(lǐng)域，5G關(guān)聯(lián)性產(chǎn)業(yè)中，呼聲最高的當(dāng)屬工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)政策與市場的表現(xiàn)，加上5G網(wǎng)絡(luò)的問世，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具備“天時、地利、人和”。
國家發(fā)改委經(jīng)濟體制改革研究所產(chǎn)業(yè)室主任史煒，在接受《人民郵電》報記者專訪上表示，5G商用發(fā)展的最佳發(fā)力點是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。我國雖是互聯(lián)網(wǎng)大國，但是核心技術(shù)實力卻落后于美國、日本等發(fā)達國家，在3G和4G時代，工業(yè)還不具備承載3G和4G應(yīng)用的能力，所以3G和4G所形成的各種互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)大都應(yīng)用于消費層面。如今智能制造是我國工業(yè)升級的目標，5G為制造業(yè)數(shù)據(jù)的快速互通提供了通訊橋梁。
在5G時代，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合上，需要作出實質(zhì)性規(guī)劃。比如“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”模式，可以在精密機械裝備、重型工程機械制造、船舶制造、汽車制造等領(lǐng)域進行突破。通過局部試點、重點突破，去拉動整體，重點解決近20年來信息技術(shù)和工業(yè)融合的問題。[收起]
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在2019漢諾威工業(yè)博覽會現(xiàn)場，海爾COSMOPlat的智能＋5G大規(guī)模定制驗證平臺，能夠?qū)Χ鄠€工業(yè)環(huán)境下的5G未來應(yīng)用進行測試，集聚大量工業(yè)數(shù)據(jù)進行“智能+”的分析，輸出5G環(huán)境下的智能制造升級解決方案。該平臺一是全場景創(chuàng)新，即實現(xiàn)了在虛實融合、視頻監(jiān)控、AGV智慧物流、數(shù)字化產(chǎn)品、機器視覺等30多個工業(yè)應(yīng)用場景的測試實踐；二是集成融合創(chuàng)新，涵蓋了人工智能、區(qū)塊鏈、5G、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進智能制造技術(shù)；三是持續(xù)迭代創(chuàng)新；四是技術(shù)創(chuàng)新，體現(xiàn)在自動化、數(shù)字化、虛擬化、智能化及自主化。
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愛立信與瑞典工業(yè)巨頭ABB，共同簽署了基于5G技術(shù)面向工廠自動化的諒解備忘錄。兩家公司此前在愛立信位于愛沙尼亞塔林的工廠已經(jīng)合作實現(xiàn)了基于5G平臺的工廠自動化，為產(chǎn)線提供了人工智能和機器學(xué)習(xí)能力。ABB將為5G射頻設(shè)備的組裝提供一套全自動的機器人解決方案。
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西門子在漢諾威工業(yè)博覽會上展示了數(shù)字化企業(yè)產(chǎn)品組合的眾多新內(nèi)容，旨在實現(xiàn)離散和過程工業(yè)下一階段的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。新的5G通信標準其高數(shù)據(jù)速率、可靠的高性能寬帶傳輸以及超短的延時性，為大幅提高創(chuàng)造工業(yè)價值的效率和靈活性提供了支持，尤其針對“工業(yè)4.0”的應(yīng)用。西門子從一開始就使用這個5G標準，并且通過開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品組合，為標準化和工業(yè)實施提供支持。同時，西門子還在開展自己的工業(yè)5G研究計劃，并成立了多個5G互操作性測試中心。
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施耐德突出新一代NetBotz?監(jiān)控管理系統(tǒng)，為5G網(wǎng)絡(luò)邊緣數(shù)據(jù)中心安全，提供一份保障。NetBotz擁有強大的新軟件平臺和簡化的傳感器管理，作為防范IT停機的第一道防線——新一代NetBotz時刻監(jiān)控數(shù)據(jù)中心安全，防止風(fēng)險出現(xiàn)。在數(shù)十億物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和5G網(wǎng)絡(luò)這兩股力量的推動下，計算工作負載持續(xù)遷移：先是從本地數(shù)據(jù)中心遷移到云，現(xiàn)在日益從云數(shù)據(jù)中心遷移到更靠近所處理的數(shù)據(jù)源的“邊緣”位置，邊緣計算的增長正在將關(guān)鍵的IT設(shè)備推向非傳統(tǒng)的場地，全新的NetBotz監(jiān)控管理系統(tǒng)將為整個IT行業(yè)帶來煥然一新的監(jiān)控、管理和管控解決方案。
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博世于2018年牽頭成立了5G產(chǎn)業(yè)自動化聯(lián)盟。目前，該聯(lián)盟已聯(lián)合全球40多家公司和研究機構(gòu)的力量。博世同時計劃于今年年底前在旗下工廠啟動5G網(wǎng)絡(luò)的測試。在漢諾威工業(yè)博覽會上，博世將聯(lián)合諾基亞、高通（Qualcomm）和BigRep等合作伙伴共同展現(xiàn)5G實力，首次在3D打印機中利用5G技術(shù)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。通過5G技術(shù)，原先集成在機器上的操作功能可以轉(zhuǎn)移到本地的制造云端系統(tǒng)中，從而使機器配置更精益、經(jīng)濟且易于維護。
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高通世界級的5G NR技術(shù)專長，與博世數(shù)十年的工業(yè)自動化經(jīng)驗和技術(shù)聯(lián)合，雙方目前已經(jīng)完成關(guān)于工業(yè)環(huán)境無線信道的聯(lián)合研究，分析工業(yè)類場所獨特的無線載波特性。工業(yè)無線信道特性分析是此次合作的第一步，接下來雙方計劃在博世的一家制造工廠中開展基于5G NR工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的OTA試驗。該試驗將重點研究Release 15 5G-NR在現(xiàn)有工業(yè)用例中的適用性，并對全新類型的URLLC服務(wù)進行評估，該類服務(wù)是5G NR所支持的廣泛服務(wù)之一，可通過無線工業(yè)以太網(wǎng)控制關(guān)鍵業(yè)務(wù)型機械。
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早在2017年，華為與費斯托簽署共同研究基于5G切片的云化機器人，基于該合作備忘錄，雙方將主要就“機器人即服務(wù)”（RaaS，Robot as a service）理念的5G云化機器人進行測試，進一步探索5G云化機器人在制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中的增值應(yīng)用，進而實現(xiàn)智能工廠大規(guī)模定制化生產(chǎn)。基于該理念，機器人的數(shù)據(jù)處理功能將從機器人端遷移到制造云，同時因為機器人的控制環(huán)路對時延有很高的要求，因此可通過5G超低時延網(wǎng)絡(luò)連接機器人和制造云。
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早在2018年的漢諾威展上，倍福與華為展示了一項能夠?qū)崿F(xiàn)未來智能工廠的關(guān)鍵技術(shù)：基于5G技術(shù)的無線可編程邏輯控制器。兩臺協(xié)作PLC之間采用基于5G的無線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的樣機，從而取代了傳統(tǒng)的線纜通訊方式。相對于現(xiàn)在的有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，PLC中直接集成蜂窩技術(shù)將能夠以更經(jīng)濟、環(huán)保的方式實現(xiàn)工業(yè)自動化。