探索5G+智能制造的應(yīng)用場景

5G+協(xié)同設(shè)計

隨著工業(yè)4.0的到來，復(fù)雜的制造系統(tǒng)在一定程度上加速了產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。未來制造業(yè)中，每個工廠是獨立運作的模式，同時每個工廠的數(shù)據(jù)量和執(zhí)行速度的要求也越來越高。要求不同工廠之間能夠做到網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，由計算機提供強大的建模和仿真環(huán)境，使產(chǎn)品的零部件從設(shè)計到工藝到生產(chǎn)及裝配過程各環(huán)節(jié)的內(nèi)容都在計算機上仿真實現(xiàn)，進行優(yōu)化或系統(tǒng)設(shè)計，使產(chǎn)品研發(fā)的信息貫穿至各環(huán)節(jié)充分共享。

5G使網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計成為可能，制造商、供應(yīng)商、開發(fā)商之間基于5G共建一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)同結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)市場與研發(fā)、研發(fā)與生產(chǎn)、管理與通信的協(xié)同，從而形成一個完整的制造網(wǎng)絡(luò)，由多個制造企業(yè)或參與者組成，它們相互交換商品和信息，共同執(zhí)行業(yè)務(wù)流程。企業(yè)、價值鏈和產(chǎn)品生命周期這三個維度貫穿于各個價值鏈中的制造商與參與者之間。

5G+自動控制

自動控制是制造工廠中最基礎(chǔ)的應(yīng)用，核心是閉環(huán)控制系統(tǒng)。典型的閉環(huán)控制過程周期低至毫秒級別，同時對可靠性也有極高的要求。由于4 G的時延過長，部分控制指令不能得到快速執(zhí)行，控制信息在數(shù)據(jù)傳送時易發(fā)生錯誤，導(dǎo)致生產(chǎn)停機，造成巨大的財務(wù)損失。

5G能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)連接，采取本地流量分流，可提供低時延、高可靠，海量連接的網(wǎng)絡(luò)，使得閉環(huán)控制應(yīng)用通過無線網(wǎng)絡(luò)連接成為可能。每個切片針對業(yè)務(wù)需求的優(yōu)化，不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)功能特性的不同，還體現(xiàn)在靈活的部署方案上。切片內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)功能模塊部署非常靈活，可按照業(yè)務(wù)需求分別部署在多個分布式數(shù)據(jù)中心，盡可能地降低時延，保證對生產(chǎn)的實時控制和響應(yīng)。

5G+柔性生產(chǎn)

傳統(tǒng)的柔性生產(chǎn)線，由于物理空間中的網(wǎng)絡(luò)部署限制，制造企業(yè)在進行混線生產(chǎn)的過程中始終受到較大約束。

5G技術(shù)賦予機器人自我組織和協(xié)同的能力，提高機器的靈活性和差異化業(yè)務(wù)處理能力，降低硬件成本和功耗。同時，5G切片網(wǎng)絡(luò)也能為云化機器人應(yīng)用提供端到端定制化的網(wǎng)絡(luò)支撐，使機器人具備自我組織與協(xié)同能力。

未來，5G將在提高生產(chǎn)線的靈活部署能力和提供彈性化的網(wǎng)絡(luò)部署方式方面賦能柔性生產(chǎn)線。5G網(wǎng)絡(luò)進入工廠，生產(chǎn)線上的設(shè)備可與云端結(jié)合，擺脫纜線的束縛，進行功能的快速更新和拓展，并且自由移動和拆分組合，在短期內(nèi)實現(xiàn)生產(chǎn)線的靈活改造。

5G+柔性生產(chǎn)已經(jīng)在廣州市昊志機電股份有限公司得到應(yīng)用，在5G進入工廠之前，靠大面積 Wi-Fi維持信號。據(jù)機電總監(jiān)田勝介紹，“傳統(tǒng)4G監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)漠嬅娌粌H有卡頓、局部馬賽克的現(xiàn)象，而且極易受到其他無線電信號的干擾，對生產(chǎn)要求苛刻的離散制造生產(chǎn)模式智慧工廠而言，不僅不允許而且潛藏安全隱患。”5G技術(shù)使用后，車間工人由原來70人減少至 11人，并最終到1-2 人，每年節(jié)省人力成本 700 多萬元，整體生產(chǎn)效率提升 50% 左右。

5G+質(zhì)量檢測

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，稍微先進一點的檢測方法是將待檢測產(chǎn)品與預(yù)定缺陷類型庫進行比較，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。而且由于計算能力較弱，4G的時延過高、帶寬較低，數(shù)據(jù)無法系統(tǒng)聯(lián)動，處理都在線下進行，耗費極大的人力成本。

基于5G的智能檢測，通過大數(shù)據(jù)并發(fā)，能夠合理運用處理大數(shù)據(jù)，建立專家系統(tǒng)，同時，基于數(shù)據(jù)對生產(chǎn)制作過程中物料缺陷檢測、探傷。生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)借助5G的高速運算能力，識別異常數(shù)據(jù)，形成基于5G的故障診斷系統(tǒng)。攝像機可拍攝出要檢測的物料或產(chǎn)品，傳輸給信息系統(tǒng)，系統(tǒng)進行視覺識別后進行計算，并對比系統(tǒng)中的實物，判斷物料或產(chǎn)品是否合格。5G智能檢測不需要檢測人員自帶手持設(shè)備觀察波圖等，可直接通過分析數(shù)據(jù)的方式確定故障，極大降低檢測時間，提高了故障排除率。

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，中國每天在產(chǎn)線上進行目視檢查的工人超過350萬，但人工檢測準(zhǔn)確度不高。而5G可以用視頻來監(jiān)控產(chǎn)品的質(zhì)量，然后通過5G傳輸連到后臺進行大數(shù)據(jù)、人工智能的分析。

華星光電與騰訊合作，對面板海量圖片進行快速學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，建立高精度模型，實現(xiàn)機器自主質(zhì)檢，分類識別準(zhǔn)確率88.9%，節(jié)省人力60%。清華大學(xué)與英業(yè)達集團合作，利用機器視覺發(fā)現(xiàn)PCB板故障近14%，每年產(chǎn)生效益近億元。

商飛公司用8K高清攝像頭掃描飛機蒙皮鉚接質(zhì)量，通過5G寬帶快速連接企業(yè)的云平臺，顯著提升效率與檢測質(zhì)量。商飛還利用5G的低時延同步兩個攝像頭，將從兩側(cè)獲取的視頻合成飛機精確的3D視像。

5G+遠程運維

傳統(tǒng)車間在遠程運維時需要工程師來回奔波，耗時耗力。5G具有百萬級別的可連接物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量，可使生產(chǎn)設(shè)備的維護突破工廠邊界，實現(xiàn)跨工廠、跨地域的遠程故障診斷和維修。

浙江紹興精功科技機器人公司產(chǎn)品遠銷海外，遠程程序升級和排除故障需要工程人員出差完成，不僅成本高，而且響應(yīng)慢。有了5G加持，工程人員可實現(xiàn)遠程升級，代替上門服務(wù)。預(yù)計每年節(jié)省運維成本100萬元以上，平均響應(yīng)時間提早30小時，設(shè)備調(diào)試周期下降3天/套。

5G+透明工廠

5G能夠為智能工廠提供全云化網(wǎng)絡(luò)平臺。通過5G網(wǎng)絡(luò)收集大量工業(yè)級數(shù)據(jù)，工業(yè)機器人結(jié)合云計算的超級計算能力進行自主學(xué)習(xí)和精確判斷，給出最佳解決方案，實現(xiàn)可視化的全透明工廠。

“透明工廠的‘透明就在于可以通過5G技術(shù)建立工廠生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)快速交換橋梁，使數(shù)字孿生虛擬工廠與實際物理工廠保持實時同步，互相連接映射，虛擬工廠的仿真分析結(jié)果反向?qū)崟r驅(qū)動數(shù)據(jù)平臺及實際工廠，建立更深層次、更棒的數(shù)字孿生系統(tǒng)?！卑不找暩锌萍脊矩撠?zé)人介紹。

視感科技團隊牽頭參與的中國商飛集團透明工廠建設(shè)方案，獲評2019年“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”試點示范項目。

5G+倉儲物流

物流業(yè)作為服務(wù)業(yè)的一級階梯，肯定將作為引領(lǐng)者普及5G的應(yīng)用。5G+智能倉儲可實現(xiàn)對物料信息實時追蹤、連續(xù)補貨，促進立體倉庫高效流轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了倉儲系統(tǒng)的自我運轉(zhuǎn)及功能開發(fā)策略的提升。

京東長春亞洲一號倉，依托5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，推動人、機、車、設(shè)備的一體互聯(lián)，包括自動駕駛、自動分揀、自動巡檢、人機交互的整體調(diào)度及管理，實現(xiàn)人員定位管理，實時感知倉內(nèi)生產(chǎn)區(qū)擁擠程度并及時進行資源優(yōu)化調(diào)整，智能引導(dǎo)車輛進行作業(yè)，使園區(qū)高效有序。

杭州佰米智能科技是一家為物流企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)的公司。在華為云助力下，企業(yè)運維成本降低70%，網(wǎng)點人工成本降低50%，數(shù)據(jù)庫主庫壓力下降40%，構(gòu)建起一套高效率、低成本的智慧物流體系。

5G+培訓(xùn)指導(dǎo)

傳統(tǒng)工業(yè)培訓(xùn)缺乏專業(yè)的教學(xué)訓(xùn)練，設(shè)備開機也耗費大量成本，培訓(xùn)場地及人數(shù)受限，因此培訓(xùn)效率、效果大打折扣。

5G將滿足遠程多人協(xié)同設(shè)計、虛擬工廠操作培訓(xùn)等強交互工業(yè) AR/VR的毫秒級低時延需求，增強用戶與用戶、用戶與環(huán)境之間的交互體驗。

另外，通過5G技術(shù)還能夠?qū)⒐S和生產(chǎn)線搬進教室，在培訓(xùn)指導(dǎo)領(lǐng)域通過移動教室實現(xiàn)培訓(xùn)和指導(dǎo)，實現(xiàn)真正意義上的立體化教學(xué)。