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5G与工业4.0到底有什么关系

2018/5/10    来源:食品科学与技术    作者:佚名      
关键字:5G  工业4.0  
5G将加速第四次工业变革并已上升为国家战略地位,它们之间到底有啥关系?

5G对于工业4.0意味着什么?

    高性能的无线网络连接工厂内的海量传感器、机器人和信息系统,连接产生的海量数据、优质数据不断“喂食”人工智能,并将分析、决策反馈至工厂,同时,5G广覆盖的物联网络覆盖全球,连接广泛分布或跨区域的商品、客户和供应商等,保持对整个产品生命周期的全连接,从而实现工厂内/外部的纵向、横向集成和端到端三大集成。

    总之,未来的工厂是数字虚拟和物理现实相融合,ICT技术与现代制造业相融合,以提高工业生产的灵活性、可追溯性、多功能性和生产效率,为制造业开辟新的商业模式。工厂内部和外部之间的界限也越来越模糊,工厂不再是独立的封闭实体,而是庞大的价值链和生态系统的一部分,这就是所谓的“虚拟工厂”。

虚拟工厂

图5 虚拟工厂

5G如何驱动工业4.0

    驱动工业4.0,主要依靠三大5G关键技术:新空口(NR)、网络切片和边缘计算。

5G三大技术驱动工业4.0

图6 5G三大技术驱动工业4.0

    新空口

    这里指的是5G的无线连接能力,众所周知,5G定义了eMMB、URLLC和mMTC三大场景,eMMB指高速率连接,URLLC指超低时延超可靠连接,mMTC指超大规模连接,工业4.0里,这三大场景均将应用到。

    我们以未来工厂的四大典型连接:移动机器人、工厂自动化、新的人机界面和物流为例,来看一看它们如何对应5G的三大场景。

    移动机器人

    移动机器人属于“柔性工厂”的范畴,所谓柔性工厂,指可以自由的移动机器设备、自由的重装生产工具,以保证工厂可以迅速且低成本地在不同种类的产品生产线之间转换生产,快速适应改变。

    要实现柔性工厂,需用无线连接来替换工厂内现有的有线连接,只有摆脱了有线的束缚,才可以自由的设计、操作和升级互联的机器设备和机器人。

    但是,众所周知,通常无线连接的稳定性逊于有线连接,因此,这就需要——超高可靠超低延迟的无线连接,即5G的URLLC场景。

    工厂自动化

    在自动化工厂内部,为了提高生产线的效率,需对各个子部件进行实时监控,对生产的产品质量进行实时测量,乃至对生产线进行实时优化,这就要求具有超低时延超高可靠的无线连接,同时,视觉控制机器人手臂、3D模型传送、远程数字工厂等应用需要高可靠的高带宽通信,因此,这就需要同时支持mMTC、eMMB和URLLC三大场景。

    新的人机界面(HMI)

    早期的人机界面是指工业控制设备中的一些串口通信,比如变频器、直流调速器、温控仪表、数采模块等都可以连接HMI,来实现人机交互功能。

    未来的人机界面应用将发生颠覆性的改变,其借助工业智能与大数据的融合,使可穿戴工业设备、增强现实(AR)在人机融合中扮演重要角色,比如让工人们穿上机器人外骨骼装备,利用“可穿戴工业设备+AR技术”,将信息与真实世界场景融为一体,随时捕捉信息、接收云端指令和操作协助等,这需要网络支持eMMB和URLLC两大场景。

责任编辑:程玥
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