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5G时代智能工厂前景展望

2018/7/9    来源:知网    作者:黄天皓      
关键字:5G  智能工厂  
展望未来万物互联的5G时代,从过去人与人的连接,到人与物的连接,再到物与物的连接,5G网络将与各行各业碰撞出更多创新的火花,助推行业数字化转型。
 

工业机器人加入“管理层”

    在未来智能工厂生产的环节中涉及到物流、上料、仓储等方案判断和决策,5G技术能够为智能工厂提供全云化网络平台。精密传感技术作用于不计其数的传感器,在极短时间内进行信息状态上报,大量工业级数据通过5G网络收集起来,庞大的数据库开始形成,工业机器人结合云计算的超级计算能力进行自主学习和精确判断,给出最佳解决方案。在一些特定场景下,借助5G下的D2D(Device-to-Device,意为:设备到设备)技术,物体与物体之间直接通信,进一步降低了业务端到端的时延,在网络负荷实现分流的同时,反应更为敏捷。生产制造各环节的时间变得更短,解决方案更快更优,生产制造效率得以大幅度提高。

    我们可以想象未来10年内,5G网络覆盖到工厂各个角落。5G技术控制的工业机器人,已经从玻璃柜里走到了玻璃柜外,不分日夜地在车间中自由穿梭,进行设备的巡检和修理,送料、质检或者高难度的生产动作。机器人成为中、基层管理人员,通过信息计算和精确判断,进行生产协调和生产决策。这里只需要少数人承担工厂的运行监测和高级管理工作。机器人成为人的高级助手,替代人完成人难以完成的工作,人和机器人在工厂中得以共生。

按需分配资源

    5G网络通过网络切片提供适用于各种制造场景的解决方案,实现实时高效和低能耗,并简化部署,为智能工厂的未来发展奠定坚实基础。

    首先,利用网络切片技术保证按需分配网络资源,以满足不同制造场景下对网络的要求。不同应用对时延、移动性、网络覆盖、连接密度和连接成本有不同需求,对5G网络的灵活配置尤其是对网络资源的合理快速分配及再分配提出了更严苛的要求。

    作为5G网络最重要的特性,基于多种新技术组合的端到端的网络切片能力,可以将所需的网络资源灵活动态地在全网中面向不同的需求进行分配及能力释放;根据服务管理提供的蓝图和输入参数,创建网络切片,使其提供特定的网络特性。比如极低的时延、极高的可靠性、极大的带宽等,以满足不同应用场景对网络的要求。例如在智能工厂原型中,为满足工厂内的关键事务处理要求,创建了关键事务切片,以提供低时延,高可靠的网络。

    在创建网络切片的过程中,需要调度基础设施中的资源。包括接入资源、传输资源和云资源等。而各个基础设施资源也都有各自的管理功能。通过网络切片管理,根据客户不同的需求,为客户提供共享的或者隔离的基础设施资源。由于各种资源的相互独立性,网络切片管理也在不同资源之间进行协同管理。在智能工厂原型中,展示了采用多层级的、模块化的管理模式,使整个网络切片的管理和协同更加通用、更加灵活并且易于扩展。

    除了关键事务切片,5G智能工厂还将额外创建移动宽带切片和大连接切片。不同切片在网络切片管理系统的调度下,共享同一基础设施,但又互不干扰,保持各自业务的独立性。

    其次,5G能够优化网络连接,采取本地流量分流,以满足低延迟的要求。每个切片针对业务需求的优化,不仅体现在网络功能特性的不同,还体现在灵活的部署方案上。切片内部的网络功能模块部署非常灵活,可按照业务需求分别部署在多个分布式数据中心。原型中的关键事务切片为保证事务处理的实时性,对时延要求很高,将用户数据面功能模块部署在靠近终端用户的本地数据中心,尽可能地降低时延,保证对生产的实时控制和响应。

    此外,采用分布式云计算技术,以灵活的方式在本地数据中心或集中数据中心部署基于NFV(Network Function Virtualization,意为:网络功能虚拟化)技术的工业应用和关键网络功能。5G网络的高带宽和低时延特性,使智能处理能力通过迁移到云端而大幅提升,为提升智能化水平铺平了道路。

    在5G网络的连接下,智能工厂成为了各项智能技术的应用平台。除了上述四类技术的运用,智能工厂有望与未来多项先进科技相结合,实现资源利用、生产效率和经济收益的最大化。例如借助5G高速网络,采集关键装备制造、生产过程、能源供给等环节的能效相关数据,使用能源管理系统对能效相关数据进行管理和分析,及时发现能效的波动和异常,在保证正常生产的前提下,相应地对生产过程、设备、能源供给及人员等进行调整,实现生产过程的能效提高;使用ERP(Enterprise Resource Planning,意为:企业资源计划)进行原材料库存管理,包括各种原材料及供应商信息。当客户订单下达时,ERP自动计算所需的原材料,并且根据供应商信息即时计算原材料的采购时间,确保在满足交货时间的同时做到库存成本最低甚至为零。

    因此,5G时代的智能工厂将大幅改善劳动条件,减少生产线人工干预,提高生产过程可控性,最重要的是借助于信息化技术打通企业的各个流程,实现从设计、生产到销售各个环节的互联互通,并在此基础上实现资源的整合优化,从而进一步提高企业的生产效率和产品质量。

责任编辑:程玥
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