5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速賦能企業(yè)發(fā)展

劉穎 楊春 黃效維

摘要：5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已進(jìn)入實(shí)踐階段，相關(guān)企業(yè)聯(lián)合探索5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用賦能企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。本文通過(guò)落地案例介紹工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在該項(xiàng)目中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探索多領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景，并對(duì)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能未來(lái)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：5G ?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) ?企業(yè)發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：F276.42

一、問(wèn)題的提出

先進(jìn)的制造與管理系統(tǒng)是工業(yè)產(chǎn)品科技成果轉(zhuǎn)化為高技術(shù)高質(zhì)量、高可靠性產(chǎn)品的重要保障，隨著5G商用的步伐加快以及新基建對(duì)5G應(yīng)用的大力推進(jìn)，利用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、管理、運(yùn)維等智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性愈發(fā)顯著。傳統(tǒng)技術(shù)難以滿(mǎn)足企業(yè)網(wǎng)絡(luò)日新月異的信息化業(yè)務(wù)需求。5G技術(shù)憑借通信性能指標(biāo)的大幅提升，將在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)揮重大作用，以專(zhuān)屬的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)賦能行業(yè)數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新及信息化業(yè)務(wù)演進(jìn)，推進(jìn)生產(chǎn)要素的智能化轉(zhuǎn)型。在當(dāng)前階段，用戶(hù)對(duì)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的需求呈現(xiàn)差異化和碎片化，通用化的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品已經(jīng)無(wú)法完全滿(mǎn)足需求，需針對(duì)行業(yè)用戶(hù)提供量身定制、靈活便捷的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

結(jié)合案例企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展思路，利用《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進(jìn)方案》的契機(jī)，進(jìn)行產(chǎn)能升級(jí)和智能化、數(shù)字化改造，建設(shè)一條5G智能裝配生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)勢(shì)在必行。

二、5G+解決方案

該企業(yè)裝配線(xiàn)設(shè)計(jì)初因產(chǎn)線(xiàn)鋼架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用 WIFI 無(wú)法做到全面無(wú)線(xiàn)覆蓋，因此采用以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸部署設(shè)計(jì)。但隨著市場(chǎng)對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品需求變化越來(lái)越快，產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)面臨柔性化以及可拓展性需求，同時(shí)產(chǎn)線(xiàn)業(yè)務(wù)、 系統(tǒng)點(diǎn)多，現(xiàn)有多張網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致總體成本過(guò)高、各個(gè)網(wǎng)絡(luò)能力有限;產(chǎn)線(xiàn)制造速度較快，控制環(huán)節(jié)多，需要較高的網(wǎng)絡(luò)安全接入手段，保障工控側(cè)的數(shù)據(jù)、控制管理要求。

為此，項(xiàng)目以 5G 技術(shù)為基礎(chǔ)，采用 5G 混合專(zhuān)網(wǎng)與裝配線(xiàn)產(chǎn)相結(jié)合，利用 5G 對(duì)產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行升級(jí)，替換以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。內(nèi)容包括：一是建設(shè)“5G+MA 系列液力變速器裝配線(xiàn)”實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)的柔性制造。二是建設(shè)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品物流倉(cāng)儲(chǔ)智能管控。三是建設(shè) MES 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。四是建設(shè)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的智能質(zhì)檢。

1）MES系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

系統(tǒng)在提供標(biāo)準(zhǔn)的MES功能和默認(rèn)工作流程的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的操作流程，省略派工、報(bào)工過(guò)程，減少現(xiàn)場(chǎng)工人對(duì)MES的操作，由質(zhì)檢人員主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)錄入和對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的推動(dòng)。調(diào)度人員在MES系統(tǒng)中編制好生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃后直接把生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)給車(chē)間工人并打印工序過(guò)程卡，車(chē)間工人拿到工序過(guò)程卡后直接開(kāi)始生產(chǎn)，省略下達(dá)給車(chē)間班組長(zhǎng)，再由班組長(zhǎng)把任務(wù)分配給工人這一環(huán)節(jié)。同時(shí)MES系統(tǒng)提供相關(guān)功能完成工序外協(xié)申請(qǐng)、檢驗(yàn)、完工接收等任務(wù)。目前大部分公司的試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)為單機(jī)保存，且分散在不同的地方，通過(guò)本次MES系統(tǒng)的建設(shè)，能夠把試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)劃任務(wù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，便于集成管理與查詢(xún)。

2）5G專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)方案

產(chǎn)品裝配線(xiàn)業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量、時(shí)延、數(shù)據(jù)保密性、網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)等的要求均高于WIFI。對(duì)于該場(chǎng)景需要綜合型、靈活便捷的5G專(zhuān)網(wǎng)，為用戶(hù)按需提供定制化的網(wǎng)絡(luò)解決方案，解決現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的痛點(diǎn)，為裝配線(xiàn)的信息化、智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)行深層次賦能。

在設(shè)備側(cè)（PC上位機(jī)）通過(guò)5G邊緣網(wǎng)關(guān)進(jìn)行解析連接、安全接入認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與加密。上位機(jī)大量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過(guò)工業(yè)企業(yè)專(zhuān)屬5G切片通道進(jìn)入聯(lián)通核心網(wǎng)，隨后在MEC平臺(tái)上完成數(shù)據(jù)分流處理。處理完成的數(shù)據(jù)通過(guò)VPN專(zhuān)線(xiàn)傳輸?shù)焦I(yè)企業(yè)，經(jīng)防火墻等安全保障措施處理后由SSL安全網(wǎng)關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)解密后存儲(chǔ)到工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)器。

3）5G+設(shè)備管理

將MA裝配線(xiàn)上的設(shè)備統(tǒng)一通過(guò)5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)接入到工業(yè)企業(yè)5G專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)采集及分析、設(shè)備產(chǎn)量計(jì)數(shù)實(shí)時(shí)采集分析、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)采集分析、設(shè)備報(bào)警采集、設(shè)備N(xiāo)C 程序號(hào)采集、設(shè)備產(chǎn)能計(jì)數(shù)采集。同時(shí)搭建設(shè)備管理平臺(tái)，對(duì)MA裝配線(xiàn)上可能存在的隱性故障點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，便于管理、運(yùn)維人員對(duì)實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障排查、健康管理、預(yù)測(cè)運(yùn)維。通過(guò)管理平臺(tái)用戶(hù)可按天/按周/按月/按季度/按年統(tǒng)計(jì)每臺(tái)設(shè)備的時(shí)間稼動(dòng)率、性能稼動(dòng)率，幫助企業(yè)了解每臺(tái)設(shè)備的績(jī)效，方便對(duì)績(jī)效低下的設(shè)備進(jìn)行原因分析并加以改進(jìn)。實(shí)現(xiàn)設(shè)備集中監(jiān)控，以定制的方式展示MA裝配線(xiàn)設(shè)備的狀況，即時(shí)掌握全局狀態(tài)，如設(shè)備故障停機(jī)，設(shè)備異常狀況等。

4）5G+AI保障安全生產(chǎn)

在生產(chǎn)車(chē)間，通過(guò)高清攝像頭采集現(xiàn)場(chǎng)人員行為，結(jié)合AI（人工智能）+計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)視頻進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析，根據(jù)視頻分析結(jié)果輸出相應(yīng)指令。通過(guò)在MA裝配線(xiàn)的工位安裝工業(yè)高清攝像頭，對(duì)工人是否暈倒、是否在崗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

通過(guò)5G模組設(shè)備，將攝像頭終端設(shè)備接入5G網(wǎng)絡(luò)，采集人員狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，回傳至生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行高精度識(shí)別、自動(dòng)報(bào)警、及區(qū)域監(jiān)控，實(shí)時(shí)提醒異常狀態(tài)，為安全生產(chǎn)提供保障。

三、總結(jié)與展望

5G及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前創(chuàng)新最密集、增長(zhǎng)最活躍的領(lǐng)域;二者融合催生了前所未有的新技術(shù)、新業(yè)務(wù)、新業(yè)態(tài)和新模式，正在成為引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。

目前5G行業(yè)應(yīng)用已從起步期進(jìn)入成長(zhǎng)期。5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在從點(diǎn)狀示范應(yīng)用逐步向面狀應(yīng)用和系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展。這一過(guò)程需要產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈內(nèi)各類(lèi)企業(yè)協(xié)同合作，共同發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)需求、創(chuàng)新應(yīng)用和交付項(xiàng)目，探索并踐行商業(yè)模式，以實(shí)現(xiàn)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的良性發(fā)展。。

參考文獻(xiàn)：

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