随着通信技术的发展,人类社会即将进入5G时代。5G除了大幅提升C端用户的体验,对制造业也有很强的赋能作用。
在数字化浪潮的推动下,大数据、云计算、人工智能等新一代信息通信技术与制造业的融合逐渐从概念普及走向应用推广,制造业智能化、柔性化、服务化、高端化转型发展趋势越来越明显,对具有柔性组网能力的高性能无线网络的需求日益迫切。2019年是5G商用元年,5G拥有与光纤不相上下的传输速度和万物互联无处不在的连接和邻近。工业总线的实时能力正在逐步提高。工业加强该领域的渗透引发了一系列创新应用和变革, 为制造业转型升级带来了历史性的发展机遇。
5G赋能柔性生产线
随着大规模生产达到瓶颈,消费者的个性化需求日益强烈。柔性制造是响应“大规模定制”生产而产生的,具有小批量、多品种的特点,以其良好的计划实现对生产过程的高效控制。
毫无疑问,柔性生产将是未来一些制造企业的工作重点,它在改造制造业生产的同时,也将对制造业的商业模式产生巨大影响。
柔性生产线能够根据订单的变化灵活调整生产任务,是实现多样化、个性化、定制化生产的关键。5G将在两个方面为柔性生产线赋能。
首先是提高生产线的灵活调配能力。未来,柔性生产线上的制造模块需要具备灵活快速的重新部署能力和较低的改造升级成本。5G网络进厂,生产线上的设备将摆脱线缆的束缚。通过与云平台无线连接,实现功能快速更新和扩展,短时间内灵活改造生产线。
二是提供灵活的网络部署方式。5G网络中的SDN(软件定义网络)、NFV(网络功能虚拟化)和网络切片功能,可以支持制造企业根据不同的业务场景灵活布局网络架构,按需构建专属传输网络,并根据不同的传输需求分配网络资源,通过带宽限制和优先级配置,为不同的生产环节提供合适的网络控制功能和性能保障。在这个框架下,柔性生产线的工艺可以根据原材料和订单的变化而变化,设备之间的联网和通信关系也会随之变化。
5G赋能云化机器人
云化机器人的基本特点是位于云端的控制平台利用人工智能、大数据等先进技术对本地进行控制。机器人执行任务。云化机器人它将与云平台交换海量的实时数据,需要高速、低延迟、高可靠性的无线通信网络的支持。
随着中国在5G通信技术、云化机器人也迎来了新的发展机遇。2017年7月10日,GTI联合中国移动、软银、华为Wireless X Labs、大路科技、Skymind发布云化。机器人白皮书。白皮书名为“5G网络和云化”机器人”为核心主题,以云化为目标。机器人阐述了概念、技术市场趋势、产业链和商业模式,重点分析了5G带来的云。机器人巨大的价值和商机。
白皮书指出,2016-2020年全球云化机器人总出货量将达到5000万台;到2025年,家庭将被云化。机器人普及率将达到12%,彻底改变人们的生活。来自物流机器人到达监控机器人,来自娱乐教育机器人敬家务机器人云化的优势会逐渐显现。
时隔一个月后,华为与Festo签署合作备忘录,共同研究基于5G切片网络的云化。机器人在智能制造领域的应用推动了制造业的数字化转型。根据合作备忘录,双方将主要围绕“机器人RaaS(机器人即服务)概念的5G云化机器人进行测试以进一步探索5G云化机器人制造业数字化转型过程中的增值应用,进而实现智能工厂的大规模定制生产。
5G网络强大的网络能力可以从容应对。机器人对带宽和延迟以及5G网络切片和MEC的挑战可能是机器人应用程序提供端到端的定制支持。
具体来说,5G将在三个方面进行赋能。工业云化机器人。
首先是加强机器人合作的能力。5G是工业机器人之间的通信提供了高速网络支持,支持机器人具备自组织和协作能力。工业机器人通过相互合作,我们可以完成过去的单机器人无法独立完成的任务。此外,具有更高权威的领导人机器人可以通过5G网络指挥一批高管类型机器人高效完成任务。
第二是让机器人更加敏捷和安全地对待员工。协作。5G的高可靠性和超低延迟可以让机器人实时感知工人动作,灵巧反馈配合,同时始终与工人保持安全距离,保证人机协作的安全。
第三是认识到机器人远程实时控制基于。在高温、高压等一些不适合工人进入的特定生产环境中,工人可以在其中工作监控中心通过5G网络对机器人实时远程操作,同步安全完成预定工作目标。
5G赋能工业增强现实/虚拟现实
5G来了,VR/AR的概念似乎也在回暖。投资、咨询、市场分析等领域关注5G+VR/AR的人更多了。但是很多从业者认为5G+VR/AR纯粹是概念炒作,两者之间没有关系。那么5G+VR/AR到底有没有真正的价值?
5G的大带宽对于VR的价值在于可以在线观看5K以上分辨率的全动态视频,而对于现阶段的AR价值不大。
5G的低延迟特性的价值在于通过云游戏技术提升图像质量,同时帮助云游戏技术降低其“网络延迟”,使采用云游戏技术的VR/AR产品的“运动到成像延迟”达到20毫秒的及格线以内(“网络延迟”是“运动到成像延迟”的一个组成部分)。
将来的工业AR将用于装配工艺指导、设备维护等应用场景,通过虚拟影像与真实视觉的叠加,直观呈现操作步骤,帮助工程师缩短操作时间,降低出错率。工业VR会辅助工业设计,让远程工人进入同一个虚拟场景协同设计产品,还可以实现工厂的三维虚拟展示,让管理者全面了解工厂的生产情况。超高清AR/VR视频每秒100兆以上的容量,目前的4G或Wifi网络很难同时满足稳定、流畅、实时的视觉体验要求。5G将在三个方面赋能。工业增强现实/虚拟现实.
一是制造工业AR/VR终端更轻,价格低一点。在复杂多变的工厂环境中,VR/AR终端需要具备高度的灵活性和便携性。基于5 g的工业云VR/AR可以将数据和计算密集型任务转移到云端,终端只保留连接和显示功能,大大降低了终端的重量和成本。
第二是推广。工业AR/VR的显示效果。5G网络的高速大容量特性,将满足AR/VR中高清图像的海量数据交互,提升AR/VR设备的流畅度和清晰度,支持8K分辨率、3D等极致显示需求,使更复杂的渲染效果出现,给用户更好的视觉体验。
三是提高工业AR/VR的交互体验。工业AR/VR的发展方向是用户可以通过交互设备与虚拟或现实环境实时交互,5G将满足远程多人协同设计、虚拟工厂操作培训等强交互。工业AR/VR的毫秒级低延迟要求,增强了用户之间以及用户与环境之间的交互体验。
5G支持实时数据采集和监控
无论智能制造如何发展,数据采集都是生产中最实际、最高频的需求,也是工业4.0的先决条件。
在智能工厂中,生产数据和车间工作条件及设备状态的采集监控越来越重要的是,它能为生产决策、调度、运行和维护提供可靠的依据。虽然NB-IoT和Zigbee等无线技术已经在工业数据采集和监控在一定程度上得到了应用,但在传输速率、覆盖范围、时延、可靠性、安全性等方面仍有自身的局限性。5G将增强数据采集和监控。
首先是推动工厂海量数据的实时上传。大连低时延的5G网络可以互联工厂中大量的生产设备和关键部件,提高生产数据采集的及时性,为生产流程优化和能耗管理提供网络支持。此外,工厂中大量的环境传感器可以通过5G网络在极短的时间内报告温度、湿度、亮度、空气质量和污染的信息状态,以便管理人员准确调节工厂中的环境。
二是支持超高清视频。监控和机器视觉识别。5G网络可以在工厂中传输高分辨率的信息。监控视频同步传回控制中心,5G+8K超高清视频还原每个区域的生产细节,为工厂精细化。监控并为管理层提供支持。同时,在智能工厂的产品缺陷检测、精细原料识别、精密测量等场景中,都需要视频图像识别。5G网络可以保证海量高分辨率视频图像的实时传输,提高机器视觉系统的识别速度和准确率。
三是提升工厂设备远程运维能力。5G广覆盖,大连连接、低成本、低能耗的特点,有利于实时监控远程生产设备全生命周期的工作状态,使生产设备的维护突破工厂边界,实现跨工厂、跨区域的远程故障诊断和维护。
综上所述,5G网络作为新一代无线通信技术,将为智能制造生产系统提供多样化、高质量的通信保障,促进各环节海量信息的融合。由于其高实时性和可靠性,5G技术不仅可以应用于工业在场景上,也可以支持个人移动互联网应用。5G技术的发展可以帮助制造企业摆脱过去无线网络技术混乱的应用状态,这对于推广非常重要工业互联网的实施和智能制造的深化转型具有积极意义。可以预见,在“5G+”时代,制造业的智能化升级将更加全面和深入, 而以5G为核心的融合创新,将成为中国制造业高质量发展的强大动力和有力支撑。