5G在智能工廠中的應用

365 工業機器人 激光切割機

5G網絡端到端的切片技術精準的控制著兩只機械臂動作時延同步，使之流暢的完成了全套協同動作，在空中劃出兩道優美的弧線，精彩的演繹了5G網絡在工業生產中應用的理念，也被視為5G使能未來智能工廠的一個縮影。
5G在智能工廠中的應用隨著移動互聯網和物聯網進一步融合成移動物聯網，移動通信技術應用正滲透到社會生產生活的各個領域，人與人之間的通信擴展到人與物、物與物之間通信，所以生產制造業也變為信息產業中的一部分，信息技術帶動生產制造業升級轉型成為趨勢。而作為現代生產制造業這頂王冠上最璀璨的明珠——工業機器人，在轉型過程中將扮演著舉足輕重的角色，自然而然就被寄予厚望。人們希望它們除開能夠從事生產線重復工序之外，也希望能夠具有自由移動、工業大數據分析和處理、協調管理和生產決策等更高級的功能。這些功能要求工業機器人同時具備靈活移動性、海量信息數據即時收集和處理能力、99.999%的高可靠性、“零”時延特性，當前通信技術已無法滿足這些要求。
5G無線通信技術，可以為工廠提供光纖般的接入速率、毫秒級的端到端時延、99.999%的可靠性、百億設備的連接能力、數十Tbps/km2的超高流量密度和超高移動性等多個場景的服務，突破地域和單一產業領域的限制，催生從設計到消費的全新生產模式，帶動社會生產結構升級，為生產制造業開辟了一片新藍海。
5G在智能工廠中的應用1、助推柔性制造，實現個性化生產
為了滿足全球各地不同市場對產品的多樣化、個性化需求，生產企業內部需要更新現有的生產模式，基于柔性技術的生產模式成為趨勢。
一方面，在企業工廠內，柔性生產對工業機器人的靈活移動性和差異化業務處理能力有很高要求。5G利用其自身無可比擬的獨特優勢，助力柔性化生產的大規模普及。5G網絡進入工廠，在減少機器與機器之間線纜成本的同時，利用高可靠性網絡的連續覆蓋，使機器人在移動過程中活動區域不受限，按需到達各個地點，在各種場景中進行不間斷工作以及工作內容的平滑切換。
5G網絡也可使能各種具有差異化特征的業務需求。大型工廠中，不同生產場景對網絡的服務質量要求不同。精度要求高的工序環節關鍵在于時延，關鍵性任務需要保證網絡可靠性、大流量數據即時分析和處理的高速率。5G網絡以其端到端的切片技術，同一個核心網中具有不同的服務質量，按需靈活調整。如設備狀態信息的上報被設為最高的業務等級等。

另一方面，5G可構建連接工廠內外的人和機器為中心的全方位信息生態系統，最終使任何人和物在任何時間、任何地點都能實現彼此信息共享。消費者在要求個性化商品和服務的同時，企業和消費者的關系發生變化，消費者將參與到企業的生產過程中，消費者可以跨地域通過5G網絡，參與產品的設計。

5G在智能工廠中的應用2、工廠維護模式全面升級
大型企業的生產場景中，經常涉及到跨工廠、跨地域設備維護，遠程問題定位等場景。5G技術在這些方面的應用，可以提升運行、維護效率，降低成本。5G帶來的不僅是萬物互聯，還有萬物信息交互，使得未來智能工廠的維護工作突破工廠邊界。工廠維護工作按照復雜程度，可根據實際情況由工業機器人或者人與工業機器人協作完成。
在未來，工廠中每個物體都是一個有唯一IP的終端，使生產環節的原材料都具有“信息”屬性。原材料會根據“信息”自動生產和維護。人也變成了具有自己IP的終端，人和工業機器人進入整個生產環節中，和帶有唯一IP的原料、設備、產品進行信息交互。工業機器人在管理工廠的同時，人在千里之外也可以第一時間接收到實時信息跟進，并進行交互操作。
設想在未來有5G網絡覆蓋的一家智能工廠里，當某一物體故障發生時，故障被以最高優先級“零”時延上報到工業機器人。一般情況下，工業機器人可以根據自主學習的經驗數據庫在不經過人的干涉下完成修復工作。另一種情況，由工業機器人判斷該故障必須由人來進行操作修復。此時，人即使遠在地球的另一端，也可通過一臺簡單的VR和遠程觸覺感知技術的設備，遠程控制工廠內的工業機器人到達故障現場進行修復，工業機器人在萬里之外實時同步模擬人的動作，人在此時如同親臨現場進行施工。
5G技術使得人和工業機器人在處理更復雜場景時也能游刃有余。如在需要多人協作修復的情況下，即使相隔了幾大洲的不同專家也可以各自通過VR和遠程觸覺感知設備能第一時間“集合”在故障現場。5G網絡的大流量滿足VR中高清圖像的海量數據交互要求，極低時延使得觸覺感知網絡中人在地球另一端也能把自己的動作無誤差的傳遞給工廠機器人，多人控制工廠中不同機器人進行下一步修復動作。同時，借助萬物互聯，人和工業機器人、產品和原料全被直接連接到地球上除自身外的所有的知識和經驗數據庫，在故障診斷時候，人和工業機器人可參考海量的經驗和專業知識，提高問題定位精準度。
5G在智能工廠中的應用3、工業機器人直接進行生產活動判斷和決策
在未來智能工廠生產的環節中涉及到物流、上料、倉儲等方案判斷和決策，5G技術為智能工廠提供全云化網絡平臺。精密傳感技術作用于不計其數的傳感器，在極短時間內進行信息狀態上報，大量工業級數據通過5G網絡收集起來，龐大的數據庫開始形成，工業機器人結合云計算的超級計算能力進行自主學習和精確判斷，給出最佳解決方案。在一些特定場景下，借助5G下的D2D技術，物體與物體之間直接通信，進一步降低了業務端到端的時延，在網絡負荷實現分流的同時，反應更為敏捷。生產制造各環節的時間變得更短，解決方案更快更優，生產制造效率得以大幅度提高。
我們可以想象未來10年內，5G技術控制的工業機器人，已經從玻璃柜里走到了玻璃柜外，365天不分日夜在車間中自由穿梭，進行設備的巡檢和修理，送料、質檢或者高難度的生產動作。機器人成為中基層管理人員，通過信息計算和精確判斷，進行生產協調、以及生產決策。這里只需要少數人承擔著工廠的運行監測和高級管理工作。機器人成為人的高級助手，替代人完成人不可能完成的工作，人和機器人在工廠中得以共生。
5G時代的智能工廠將大幅改善勞動條件，減少生產線人工干預，提高生產過程可控性，最重要的是借助于信息化技術打通企業的各個流程，實現從設計、生產到銷售各個環節的互聯互通，并在此基礎上實現資源的整合優化，從而進一步提高企業的生產效率和產品質量。