5G時(shí)代背景下智慧工廠智能制造自動(dòng)化模式思考分析

滿飛宇 陳云鶴

摘要：5G時(shí)代在科技發(fā)展影響下隨之到來，對(duì)我國現(xiàn)代企業(yè)和工廠產(chǎn)生巨大影響，且影響范圍和程度正在逐漸增強(qiáng)，使得智慧工廠得到有效實(shí)現(xiàn)，工廠制造更加智能、自動(dòng)。根據(jù)5G時(shí)代所帶來的優(yōu)勢(shì)，本文以智慧工廠中智能制造為切入點(diǎn)，通過分析和研究5G時(shí)代為智慧工廠中智能制造所帶來的幫助和支持，探索5G時(shí)代智慧工廠智能制造自動(dòng)化模式以及智慧工廠發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：5G時(shí)代;智慧工廠;智能制造;自動(dòng)化

引言：對(duì)于工廠制造業(yè)而言，其在信息時(shí)代受到信息技術(shù)和信息革命影響，遇到極大發(fā)展機(jī)遇，正處在智能化轉(zhuǎn)型時(shí)期，對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)以及科技影響需求逐漸上高。5G技術(shù)的出現(xiàn)，使得這種需求得到有效滿足，智慧工廠建設(shè)和智能制造程度升高，有效彌補(bǔ)4G網(wǎng)絡(luò)中傳輸速度和自動(dòng)化程度不夠穩(wěn)定問題，充分實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展中制造設(shè)備應(yīng)用交互和遠(yuǎn)程連接目標(biāo)。

一、5G時(shí)代為智慧工廠智能制造自動(dòng)化模式所帶來的幫助和支持

在5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到有效發(fā)展，對(duì)于智慧工廠制造業(yè)當(dāng)中物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化控制以及云機(jī)器等各種技術(shù)的應(yīng)用帶來非常重要促進(jìn)和支持，能夠使這些技術(shù)應(yīng)用更加科學(xué)合理，幫助傳統(tǒng)制造工廠朝向智慧工廠進(jìn)行轉(zhuǎn)型與升級(jí)。

（一）推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能制造業(yè)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將工廠中機(jī)器設(shè)備、工作人員有效銜接的重點(diǎn)技術(shù)。在5G時(shí)代，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所具有的特征和優(yōu)勢(shì)，可使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)充分融合到智慧工程當(dāng)中，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所具有的快速傳輸、反應(yīng)的特征，刺激和推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能制造自動(dòng)化中的應(yīng)用成效，發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[1]。

（二）推動(dòng)自動(dòng)化控制技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用

自動(dòng)化控制技術(shù)關(guān)鍵和重點(diǎn)就是利用計(jì)算機(jī)來為設(shè)備提供指令，讓產(chǎn)品制造各個(gè)流程可以在設(shè)備操作下規(guī)范進(jìn)行，讓人從產(chǎn)品制造生產(chǎn)線當(dāng)中脫離，投入到其他勞動(dòng)作業(yè)當(dāng)中，降低人為因素對(duì)產(chǎn)品制造產(chǎn)生的不利影響。在5G時(shí)代，通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)速度快、穩(wěn)定性較高的優(yōu)勢(shì)，可讓自動(dòng)化控制技術(shù)當(dāng)中各種缺陷得到彌補(bǔ)，使其指令發(fā)出具有針對(duì)性和實(shí)時(shí)性，降低問題出現(xiàn)概率。

（三）推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用

在現(xiàn)代智慧工廠智能自動(dòng)化制造過程中，機(jī)器人雖然應(yīng)用程度相對(duì)較低，但是在智慧工廠中發(fā)揮著重要作用，可充分完成各種復(fù)雜、基礎(chǔ)的工作事項(xiàng)。并且機(jī)器人的靈活性和執(zhí)行性相對(duì)較強(qiáng)，能夠長時(shí)間展開高強(qiáng)度工作，滿足智能制造生產(chǎn)需求。在5G時(shí)代，利用通信技術(shù)可讓機(jī)器人快速接收系統(tǒng)中心所發(fā)出的指令，及時(shí)做出反應(yīng)[2]。

二、在5G時(shí)代智慧工廠中智能制造自動(dòng)化模式的建設(shè)和發(fā)展分析

根據(jù)智慧工廠智能制造的不同作用和功能來進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)5G技術(shù)能夠?yàn)橹腔酃S自動(dòng)化技術(shù)提供充分更新機(jī)會(huì)。無論是使用人工展開操作，還是利用人機(jī)交互模式，目的都是服務(wù)生產(chǎn)制造。而在5G時(shí)代，利用通信技術(shù)來推動(dòng)制造自動(dòng)化，可讓流水線當(dāng)中工人生產(chǎn)任務(wù)全部由機(jī)器人手臂來完成，車間運(yùn)送則由自動(dòng)叉車來遠(yuǎn)程，整個(gè)生產(chǎn)線也將由電腦操控臺(tái)來統(tǒng)一維護(hù)，除非發(fā)生緊急情況或者功能發(fā)生故障問題，會(huì)由工作人員來操作，否則整個(gè)流程將全部由計(jì)算機(jī)來將其完成。在這個(gè)環(huán)境下，工人和各個(gè)設(shè)備不再只是單獨(dú)生產(chǎn)個(gè)體，而是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)組成部分[3]。此外，自動(dòng)體系最大特征就是展開自動(dòng)決策，決策時(shí)會(huì)利用行業(yè)當(dāng)中非常先進(jìn)的學(xué)習(xí)、認(rèn)知識(shí)別以及模式建立等功能，來完成操作任務(wù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化模式的建立，有效增強(qiáng)工廠生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)維護(hù)和管控效率，避免人為因素對(duì)生產(chǎn)帶來不利影響。智慧工廠在5G時(shí)代智能制造中自動(dòng)化模式建立表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）高清視頻監(jiān)控、檢測(cè)模式

結(jié)合5G通信技術(shù)對(duì)智慧工程當(dāng)中高清視頻監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行維護(hù)，利用各種監(jiān)控設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧工程全面、多方位監(jiān)視，并且利用高清監(jiān)控技術(shù)還可以檢測(cè)工廠產(chǎn)品制造質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高效傳輸目標(biāo)，滿足智慧工廠高清視頻監(jiān)控需求。

（二）工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程控制模式

KUKA工業(yè)機(jī)器人以及各種機(jī)械臂是智慧工廠當(dāng)中非常重要生產(chǎn)力，可將5G技術(shù)和工業(yè)機(jī)械手臂有機(jī)結(jié)合，利用5G通信技術(shù)來對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程管控和維護(hù)，降低網(wǎng)絡(luò)延遲速度，及時(shí)掌握機(jī)器手臂工作情況，了解機(jī)器手臂性能，對(duì)機(jī)器手臂故障問題展開處理和警報(bào)，可讓自動(dòng)化控制模式更加規(guī)范，增強(qiáng)智慧工廠自動(dòng)化成效和自動(dòng)化速度[4]。這種技術(shù)在世界當(dāng)中處于非常前沿的技術(shù)，對(duì)于智慧工廠自動(dòng)化模式建立能夠有效推動(dòng)。

（三）自動(dòng)化數(shù)據(jù)安全防護(hù)模式

利用5G時(shí)代構(gòu)建掃碼數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，讓生產(chǎn)數(shù)據(jù)能夠在智慧工廠中得到有效保障。在工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)據(jù)安全問題是現(xiàn)代化智慧工廠建設(shè)面臨非常嚴(yán)峻問題，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失或者竊取問題，會(huì)使制造業(yè)生產(chǎn)成效以及生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失，危害企業(yè)發(fā)展。因此，可使用5G技術(shù)來對(duì)智慧工廠安全防護(hù)技術(shù)進(jìn)行有效更新，利用MES掃碼來采集工廠各種數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)丟失情況，構(gòu)建一個(gè)高效自動(dòng)化數(shù)據(jù)防控模式。

三、在5G時(shí)代智慧工廠智能制造自動(dòng)化模式發(fā)展前景

（一）生產(chǎn)管理模式智能化、自動(dòng)化

在5G時(shí)代，智慧工廠雖然其內(nèi)部有著較強(qiáng)自動(dòng)化程度，但是在現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展影響下，智慧工廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)已經(jīng)不是單獨(dú)存在，而是需要與上游和下游產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行配合，會(huì)形成一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，成為企業(yè)管理系統(tǒng)中非常重要一部分。例如：在生產(chǎn)時(shí)會(huì)有效記錄各種物料，并通過長期數(shù)據(jù)記錄，來對(duì)生產(chǎn)中損耗比例、預(yù)估用量和存放時(shí)期等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和探索，將這些數(shù)據(jù)推送給采購段，是非常重要信息。此外，在某些特定環(huán)境下，智慧工廠使用5G時(shí)代中D2D技術(shù)，可讓設(shè)備有效展開通訊，通訊時(shí)完全不需要使用工作人員進(jìn)行干預(yù)，讓機(jī)器智能作用真正發(fā)揮出來。相對(duì)于4G時(shí)代中各種無線模式，5G最重要的優(yōu)勢(shì)并不是網(wǎng)絡(luò)速度，對(duì)智慧工廠而言，速度固然是非常重要條件，不過智慧工廠穩(wěn)定性更加重要，工業(yè)生產(chǎn)大部分都是流水線的行駛，在有行業(yè)甚至存在全年無休的現(xiàn)象，在生產(chǎn)過程中，一旦生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，可能會(huì)造成整個(gè)生產(chǎn)流程出現(xiàn)停滯。5G時(shí)代的出現(xiàn)，對(duì)于這種問題有著非常重要幫助，利用通信技術(shù)增強(qiáng)智慧生產(chǎn)穩(wěn)定性，將智能生產(chǎn)應(yīng)用到生產(chǎn)流程，并不斷延伸到設(shè)計(jì)、開發(fā)和供應(yīng)鏈等各個(gè)環(huán)節(jié)，讓生產(chǎn)朝向智能化方向發(fā)展。

（二）生產(chǎn)模式扁平化

5G時(shí)代所帶來的最大優(yōu)勢(shì)就是信息傳遞速度更快，這種優(yōu)勢(shì)不僅可以使用到制造生產(chǎn)當(dāng)中，還可以使用到設(shè)備、資源配置和維護(hù)當(dāng)中。在資源配置時(shí)，利用5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，能夠讓網(wǎng)絡(luò)資源配置更加合理，以最低的成本滿足各種應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求。智慧工廠制造生產(chǎn)環(huán)過程眾多，非常復(fù)雜，不同環(huán)節(jié)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源要求差距較大，且每個(gè)設(shè)備當(dāng)中都有著唯一IP地址，所有利用信息都放置在當(dāng)中，通過5G技術(shù)來對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行全面了解，可讓生產(chǎn)模式扁平化得到有效實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語：綜上所述，5G時(shí)代的到來，不僅對(duì)智慧工廠智能自動(dòng)化模式的發(fā)展有著重要促進(jìn)作用，為智慧工廠注入全新血液，還會(huì)使企業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)得到有效增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、自動(dòng)化管控，推動(dòng)我國現(xiàn)代化工廠建設(shè)進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王威.智慧工廠在5G下的智能制造自動(dòng)化新模式[J].信息記錄材料，2020，21（12）：209-210.

[2]王欣，黃舍予.從“制造”走向“智造”——探訪中天科技智慧工廠[J].中國電信業(yè)，2020（01）：70-71.

[3]靳欣欣.簡析5G如何應(yīng)用在智慧工業(yè)園區(qū)[J].通信世界，2019（06）：36-37.

[4]余世平.基于5G移動(dòng)通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用分析[J].電子世界，2019（03）：174+176.