5G代表“第五代”，指移動(dòng)通信領(lǐng)域的下一新標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)而言之就是一種速度更快的網(wǎng)絡(luò)。相比3G和4G時(shí)代，5G網(wǎng)絡(luò)給各行業(yè)的革新，帶來(lái)各種可能。智能制造是我國(guó)邁向復(fù)興的戰(zhàn)略目標(biāo)，現(xiàn)代化的工業(yè)體系的建設(shè)，其核心是工業(yè)的自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化，而實(shí)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(kāi)5G智能網(wǎng)絡(luò)支撐。
4G時(shí)代，移動(dòng)通信的傳輸速率無(wú)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(shí)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(shí)現(xiàn)提供了可行性。那么，5G為制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，有著哪幾方面的意義？
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01
5G在工業(yè)的價(jià)值
5G商用并不是一個(gè)空泛的概念，我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，它是一個(gè)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(shí)代，機(jī)器可以被看作有血有肉有骨骼的有機(jī)體，在引入傳感器后，工廠可以24小時(shí)不間斷地去感知機(jī)器的每一個(gè)部件，以及各個(gè)部件之間的運(yùn)行情況，抽取這些數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析后......[展開(kāi)]5G商用并不是一個(gè)空泛的概念，我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，它是一個(gè)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(shí)代，機(jī)器可以被看作有血有肉有骨骼的有機(jī)體，在引入傳感器后，工廠可以24小時(shí)不間斷地去感知機(jī)器的每一個(gè)部件，以及各個(gè)部件之間的運(yùn)行情況，抽取這些數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析后，可以找到影響機(jī)器運(yùn)作狀態(tài)和效率的臨界點(diǎn)。
過(guò)去我們對(duì)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(shí)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(wèn)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(wú)線工廠的可能
5G帶來(lái)的不僅是萬(wàn)物互聯(lián)，還有萬(wàn)物信息交互，使得未來(lái)智能工廠的維護(hù)工作突破工廠邊界。工廠維護(hù)工作按照復(fù)雜程度，可按實(shí)際情況由工業(yè)機(jī)器人或者人與工業(yè)機(jī)器人協(xié)作完成。未來(lái)的工廠中，每一個(gè)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(huì)根據(jù)“信息”自動(dòng)生產(chǎn)和維護(hù)。人也變成了具有自己IP的“人肉終端”，人和工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，和帶有唯一IP的原料、設(shè)備、產(chǎn)品進(jìn)行信息交互......[展開(kāi)]
5G帶來(lái)的不僅是萬(wàn)物互聯(lián)，還有萬(wàn)物信息交互，使得未來(lái)智能工廠的維護(hù)工作突破工廠邊界。工廠維護(hù)工作按照復(fù)雜程度，可按實(shí)際情況由工業(yè)機(jī)器人或者人與工業(yè)機(jī)器人協(xié)作完成。未來(lái)的工廠中，每一個(gè)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(huì)根據(jù)“信息”自動(dòng)生產(chǎn)和維護(hù)。人也變成了具有自己IP的“人肉終端”，人和工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，和帶有唯一IP的原料、設(shè)備、產(chǎn)品進(jìn)行信息交互。
5G網(wǎng)絡(luò)的“大帶寬、低時(shí)延、高可靠性”，解決了人機(jī)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(zhuān)家，也可以各自通過(guò)VR和遠(yuǎn)程觸覺(jué)感知設(shè)備能第一時(shí)間“集合”在故障現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)，借助萬(wàn)物互聯(lián)，人與工業(yè)機(jī)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(shí)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在故障診斷時(shí)，人和工業(yè)機(jī)器人可參考海量的經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高問(wèn)題定位精準(zhǔn)度。[收起] -
03
更加深度的柔性化生產(chǎn)
傳統(tǒng)制造業(yè)的銷(xiāo)售模式是“先生產(chǎn)后銷(xiāo)售”，商家在這種模式下，面臨著庫(kù)存的難題。為此，人們開(kāi)始探討銷(xiāo)售模式的轉(zhuǎn)變，以盡可能減少庫(kù)存量。以消費(fèi)者需求為導(dǎo)向，根據(jù)訂單需求實(shí)現(xiàn)個(gè)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(fèi)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(jí)......[展開(kāi)]
傳統(tǒng)制造業(yè)的銷(xiāo)售模式是“先生產(chǎn)后銷(xiāo)售”，商家在這種模式下，面臨著庫(kù)存的難題。為此，人們開(kāi)始探討銷(xiāo)售模式的轉(zhuǎn)變，以盡可能減少庫(kù)存量。以消費(fèi)者需求為導(dǎo)向，根據(jù)訂單需求實(shí)現(xiàn)個(gè)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(fèi)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(jí)。
在企業(yè)工廠內(nèi)，柔性生產(chǎn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的靈活移動(dòng)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(wú)可比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，助力柔性化生產(chǎn)的大規(guī)模普及。5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工廠，在減少機(jī)器與機(jī)器之間的線纜成本的同時(shí)，利用高可靠性網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋，能夠讓機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中活動(dòng)區(qū)域不受限，且在指定地點(diǎn)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(jī)器為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備的信息共享。為滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)商品的個(gè)性化需求，生產(chǎn)企業(yè)會(huì)盡可能的讓消費(fèi)者參與到生產(chǎn)活動(dòng)中。5G的“大帶寬、低時(shí)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(jī)：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(shí)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(chǎng)的表現(xiàn)，加上5G網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)世，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具備“天時(shí)、地利、人和”。
國(guó)家發(fā)改委經(jīng)濟(jì)體制改革研究所產(chǎn)業(yè)室主任史煒，在接受《人民郵電》報(bào)記者專(zhuān)訪上表示，5G商用發(fā)展的最佳發(fā)力點(diǎn)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。我國(guó)雖是互聯(lián)網(wǎng)大國(guó)，但是核心技術(shù)實(shí)力卻落后于美國(guó)......[展開(kāi)]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(shí)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(chǎng)的表現(xiàn)，加上5G網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)世，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具備“天時(shí)、地利、人和”。
國(guó)家發(fā)改委經(jīng)濟(jì)體制改革研究所產(chǎn)業(yè)室主任史煒，在接受《人民郵電》報(bào)記者專(zhuān)訪上表示，5G商用發(fā)展的最佳發(fā)力點(diǎn)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。我國(guó)雖是互聯(lián)網(wǎng)大國(guó)，但是核心技術(shù)實(shí)力卻落后于美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，在3G和4G時(shí)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(fèi)層面。如今智能制造是我國(guó)工業(yè)升級(jí)的目標(biāo)，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(shí)代，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合上，需要作出實(shí)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(jī)械裝備、重型工程機(jī)械制造、船舶制造、汽車(chē)制造等領(lǐng)域進(jìn)行突破。通過(guò)局部試點(diǎn)、重點(diǎn)突破，去拉動(dòng)整體，重點(diǎn)解決近20年來(lái)信息技術(shù)和工業(yè)融合的問(wèn)題。[收起]
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在2019漢諾威工業(yè)博覽會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，海爾COSMOPlat的智能＋5G大規(guī)模定制驗(yàn)證平臺(tái)，能夠?qū)Χ鄠€(gè)工業(yè)環(huán)境下的5G未來(lái)應(yīng)用進(jìn)行測(cè)試，集聚大量工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行“智能+”的分析，輸出5G環(huán)境下的智能制造升級(jí)解決方案。該平臺(tái)一是全場(chǎng)景創(chuàng)新，即實(shí)現(xiàn)了在虛實(shí)融合、視頻監(jiān)控、AGV智慧物流、數(shù)字化產(chǎn)品、機(jī)器視覺(jué)等30多個(gè)工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的測(cè)試實(shí)踐；二是集成融合創(chuàng)新，涵蓋了人工智能、區(qū)塊鏈、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)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(dòng)化、數(shù)字化、虛擬化、智能化及自主化。
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愛(ài)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(dòng)化的諒解備忘錄。兩家公司此前在愛(ài)立信位于愛(ài)沙尼亞塔林的工廠已經(jīng)合作實(shí)現(xiàn)了基于5G平臺(tái)的工廠自動(dòng)化，為產(chǎn)線提供了人工智能和機(jī)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(dòng)的機(jī)器人解決方案。
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西門(mén)子在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)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(shí)現(xiàn)離散和過(guò)程工業(yè)下一階段的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。新的5G通信標(biāo)準(zhǔn)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(shí)性，為大幅提高創(chuàng)造工業(yè)價(jià)值的效率和靈活性提供了支持，尤其針對(duì)“工業(yè)4.0”的應(yīng)用。西門(mén)子從一開(kāi)始就使用這個(gè)5G標(biāo)準(zhǔn)，并且通過(guò)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品組合，為標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)實(shí)施提供支持。同時(shí)，西門(mén)子還在開(kāi)展自己的工業(yè)5G研究計(jì)劃，并成立了多個(gè)5G互操作性測(cè)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(qiáng)大的新軟件平臺(tái)和簡(jiǎn)化的傳感器管理，作為防范IT停機(jī)的第一道防線——新一代NetBotz時(shí)刻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心安全，防止風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)下，計(jì)算工作負(fù)載持續(xù)遷移：先是從本地?cái)?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(jì)算的增長(zhǎng)正在將關(guān)鍵的IT設(shè)備推向非傳統(tǒng)的場(chǎng)地，全新的NetBotz監(jiān)控管理系統(tǒng)將為整個(gè)IT行業(yè)帶來(lái)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?duì)款^成立了5G產(chǎn)業(yè)自動(dòng)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(jī)構(gòu)的力量。博世同時(shí)計(jì)劃于今年年底前在旗下工廠啟動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試。在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)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(shí)力，首次在3D打印機(jī)中利用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。通過(guò)5G技術(shù)，原先集成在機(jī)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(jī)器配置更精益、經(jīng)濟(jì)且易于維護(hù)。
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高通世界級(jí)的5G NR技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)，與博世數(shù)十年的工業(yè)自動(dòng)化經(jīng)驗(yàn)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(wú)線信道的聯(lián)合研究，分析工業(yè)類(lèi)場(chǎng)所獨(dú)特的無(wú)線載波特性。工業(yè)無(wú)線信道特性分析是此次合作的第一步，接下來(lái)雙方計(jì)劃在博世的一家制造工廠中開(kāi)展基于5G NR工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的OTA試驗(yàn)。該試驗(yàn)將重點(diǎn)研究Release 15 5G-NR在現(xiàn)有工業(yè)用例中的適用性，并對(duì)全新類(lèi)型的URLLC服務(wù)進(jìn)行評(píng)估，該類(lèi)服務(wù)是5G NR所支持的廣泛服務(wù)之一，可通過(guò)無(wú)線工業(yè)以太網(wǎng)控制關(guān)鍵業(yè)務(wù)型機(jī)械。
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早在2017年，華為與費(fèi)斯托簽署共同研究基于5G切片的云化機(jī)器人，基于該合作備忘錄，雙方將主要就“機(jī)器人即服務(wù)”（RaaS，Robot as a service）理念的5G云化機(jī)器人進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)一步探索5G云化機(jī)器人在制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中的增值應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能工廠大規(guī)模定制化生產(chǎn)。基于該理念，機(jī)器人的數(shù)據(jù)處理功能將從機(jī)器人端遷移到制造云，同時(shí)因?yàn)闄C(jī)器人的控制環(huán)路對(duì)時(shí)延有很高的要求，因此可通過(guò)5G超低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)連接機(jī)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(xiàng)能夠?qū)崿F(xiàn)未來(lái)智能工廠的關(guān)鍵技術(shù)：基于5G技術(shù)的無(wú)線可編程邏輯控制器。兩臺(tái)協(xié)作PLC之間采用基于5G的無(wú)線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的樣機(jī)，從而取代了傳統(tǒng)的線纜通訊方式。相對(duì)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(jì)、環(huán)保的方式實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化。