5G 驅(qū)動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級

　　2019年6月我國正式發(fā)放5G商用牌照。今年1月，工信部發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》，提出支持工業(yè)企業(yè)建設(shè)5G全連接工廠。到2023年，在10個重點行業(yè)打造30個5G全連接工廠，推動5G應(yīng)用從外圍輔助環(huán)節(jié)向核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)滲透，加快典型場景推廣?！?G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動計劃（2021-2023年）》中則提出了要圍繞研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運(yùn)營管理、產(chǎn)品服務(wù)等環(huán)節(jié)，聚焦“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展重點行業(yè)，打造典型應(yīng)用場景，持續(xù)開展“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”試點示范，支持5G在質(zhì)量檢測、遠(yuǎn)程運(yùn)維、多機(jī)協(xié)同作業(yè)、人機(jī)交互等智能制造領(lǐng)域的深化應(yīng)用，不斷強(qiáng)化示范引領(lǐng)，推動成熟模式在更多行業(yè)和領(lǐng)域復(fù)制推廣。5G正在改變傳統(tǒng)生產(chǎn)與管理方式，讓“個性定制”“一件起訂”的柔性化生產(chǎn)模式變?yōu)楝F(xiàn)實；無人車間、“黑燈工廠”成為工業(yè)制造業(yè)界的前沿潮流，5G催生工廠運(yùn)維管理巨大變革；不同行業(yè)面臨諸多痛點，5G幫你解決！更不用說隨著5G加持下的工廠變得更“智慧”，制造也更加“綠色”。

　　5G賦能柔性生產(chǎn)

　　你是否有這樣的經(jīng)歷：想要購置一臺洗衣機(jī)，但在家電市場逛了一圈之后發(fā)現(xiàn)，專柜里的成品有些功能合適，可樣式自己不喜歡；有的外觀讓人滿意，可性能又不稱心。要是能定制一臺就好了！

　　近年來，消費(fèi)者對于個性化、定制化產(chǎn)品的需求日益增強(qiáng)。而隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等正在改變著傳統(tǒng)生產(chǎn)與管理方式，也讓“個性定制”“一件起訂”的柔性化生產(chǎn)模式變?yōu)楝F(xiàn)實。

　　來到位于廣東省深圳市寶安石巖的創(chuàng)維工業(yè)園區(qū)，中國電信聯(lián)合創(chuàng)維打造的5G﹢8K柔性智能工廠正在引領(lǐng)家電行業(yè)智能制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在智能化生產(chǎn)條件下，工廠的轉(zhuǎn)產(chǎn)時間降低至1小時，人均產(chǎn)出效率提高17%，異地維護(hù)效率提升5倍，倉儲庫容量提升了2.5倍……在這里，中國電信利用一張5G融合專網(wǎng)，實現(xiàn)了5G﹢融合網(wǎng)絡(luò)支持柔性生產(chǎn)、5G﹢AI“車間眼”智能視覺檢測、5G﹢ 8K﹢VR/AR智能遠(yuǎn)程運(yùn)維、5G﹢智能物流四大核心應(yīng)用落地。

　　據(jù)了解，利用5G網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對制造過程設(shè)備的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集和解析，發(fā)揮5G﹢光纖的融合網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，實現(xiàn)存量傳統(tǒng)產(chǎn)線的全數(shù)字化改造升級，在全量產(chǎn)線數(shù)據(jù)匯聚的基礎(chǔ)上，借助5G的大帶寬和穩(wěn)定連接優(yōu)勢，大幅提升核心關(guān)鍵設(shè)備轉(zhuǎn)產(chǎn)時數(shù)據(jù)配置下發(fā)的速度和靈活性，從而實現(xiàn)小批量混線生產(chǎn)。

　　在近期舉辦的“5G行業(yè)應(yīng)用規(guī)?；l(fā)展現(xiàn)場會”上，中國聯(lián)通與格力電器聯(lián)合打造的5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)示范產(chǎn)線實踐成果“格力5G﹢智慧工廠”向大家展示了“黑燈工廠”的美好發(fā)展前景。走進(jìn)格力電器總裝車間K3106產(chǎn)線，就能看到5G、AI等現(xiàn)代先進(jìn)科技充分融入生產(chǎn)場景：大屏幕上，全產(chǎn)線虛擬仿真實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)計劃到制造執(zhí)行的全流程數(shù)字化；產(chǎn)線上，格力自主研發(fā)的機(jī)器人替代傳統(tǒng)人工高質(zhì)量完成各項質(zhì)檢工作，產(chǎn)線工人加工動作規(guī)范比對高效提升工藝水平；車間通道上，AGV導(dǎo)引車與智能電子倉實現(xiàn)智能調(diào)度、精準(zhǔn)配送……

　　中國聯(lián)通助力格力打造5G﹢智慧工廠，使管理效率提升超10%，作業(yè)準(zhǔn)確率提升30%，控制調(diào)度系統(tǒng)響應(yīng)時間減少50%，年節(jié)約生產(chǎn)成本超1500萬元。中國聯(lián)通采用“5G﹢MEC﹢SA切片”的模式，為格力構(gòu)建了一張高質(zhì)量的5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)，在其總部園區(qū)建成9套5G宏站、167個pRRU，落地覆蓋研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、物流調(diào)度、運(yùn)營管理4大類15種5G融合創(chuàng)新應(yīng)用。這一切，正在讓傳統(tǒng)產(chǎn)線煥發(fā)出新的勃勃生機(jī)。

　　如我們所見，在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型中，5G的新特性、新能力正在大顯身手，為各項技術(shù)的深度融合和規(guī)模應(yīng)用提供可能，有力驅(qū)動管理理念、生產(chǎn)方式的變革，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)賦能、賦智。

　　如今，大到汽車、家電，小到服裝、食品等，都有柔性生產(chǎn)的現(xiàn)實需求。依托5G網(wǎng)絡(luò)，消費(fèi)者可以通過移動終端選擇產(chǎn)品所需的顏色、形狀、規(guī)格，直接下單，自動化生產(chǎn)線上的機(jī)器人可以自由抓取零部件組裝制造，上萬個傳感器能夠?qū)崟r傳輸各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)……在越來越多的工廠，匯聚著來自世界各地的個性化定制訂單，傳統(tǒng)的大規(guī)模制造正在變成以用戶體驗為中心的大規(guī)模定制。

　　5G幫助化解行業(yè)痛點

　　化學(xué)纖維是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物為原料，經(jīng)過制備紡絲原液、紡絲和后處理等工序制得的具有紡織性能的纖維?；w行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，近年來，我國化纖工業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界上最大的化纖生產(chǎn)國、進(jìn)口國和使用國。

　　然而，目前化纖行業(yè)在通信方面面臨的挑戰(zhàn)主要包括三點：一是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸無法滿足車間設(shè)備所需的端到端低時延、高穩(wěn)定性及可靠性的要求；二是面臨網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布線、運(yùn)行和維護(hù)成本高，安全管理能力不足的問題；三是生產(chǎn)車間業(yè)務(wù)繁多，特別是一些視頻類業(yè)務(wù)（如高清視頻監(jiān)控、機(jī)器視覺等）對帶寬要求高，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無法滿足要求。

　　特別是在化纖生產(chǎn)過程中，面臨的最主要問題是“飄絲”。化纖生產(chǎn)過程大體分為聚酯、紡絲、卷繞、包裝等工序。其中，紡絲環(huán)節(jié)經(jīng)常會出現(xiàn)“飄絲”“飄雜”等現(xiàn)象，是影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要問題。成品絲由36～288根7μm左右的細(xì)絲組成，所謂“飄絲”就是細(xì)絲因組件工作異?；蛲獠繙貪穸拳h(huán)境影響，從整體絲束中飄落，如果長時間不進(jìn)行處理，飄落絲束將在油嘴等處堆積形成堵塞并最終引起“斷頭”，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降等諸多問題。

　　位于浙江嘉興桐鄉(xiāng)市的新鳳鳴集團(tuán)是一家集PTA、聚酯、紡絲、加彈、進(jìn)出口貿(mào)易于一體的世界級化纖企業(yè)，其利用5G﹢智能巡檢機(jī)器人改善“飄絲”問題的檢測，有效減少“飄絲”漏檢。智能巡檢機(jī)器人采用先進(jìn)的激光SLAM算法、輔助視覺分析算法，能夠在4000米/分鐘高速產(chǎn)能7μm的一組絲線（一組最低36線，最高218線）過程中進(jìn)行多角度、高清晰的視頻抓拍，結(jié)合后臺對視頻的智能化分析算法，能夠快速定位絲線“飄絲”或“漂雜”引起的最終產(chǎn)品品質(zhì)問題，將數(shù)據(jù)通過5G SA網(wǎng)絡(luò)快速傳輸至相應(yīng)后臺，結(jié)合部署在園區(qū)的邊緣計算技術(shù)，可在200ms內(nèi)完成數(shù)據(jù)分析處理的整個過程，對異常的設(shè)備進(jìn)行定位，通過聲光報警快速通知工作人員進(jìn)行處理，促進(jìn)產(chǎn)品品質(zhì)的提升。

　　在服裝制造領(lǐng)域，有線網(wǎng)絡(luò)布局成本高、改造施工及后期運(yùn)維成本大一直是痛點。若放棄使用有線網(wǎng)絡(luò)，將導(dǎo)致服裝工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)布局不完善，給工廠運(yùn)行帶來一定困難。據(jù)資深從業(yè)人員介紹：“5G面世前，我們不僅嘗試使用有線網(wǎng)絡(luò)連接的方式，也嘗試了WiFi。有線網(wǎng)絡(luò)線纜排布操作不便，且容易形成布線雜亂問題，存在安全隱患；WiFi信號時延高，抗干擾性較弱，且存在信號覆蓋死角與盲區(qū)，數(shù)據(jù)采集的效果并不理想。”

　　以服裝大廠雅戈爾為例，其在工廠轉(zhuǎn)型升級過程中優(yōu)先選擇支持智能物聯(lián)的設(shè)備，比如用智能儀表來取代傳統(tǒng)的水電氣機(jī)械儀表。然后借助5G連接，提高了數(shù)據(jù)采集能力，實現(xiàn)線路的自動控制，同時利用CPE與裁床的連接能力實現(xiàn)AR無縫銜接，打通了縫紉機(jī)、裁床、吊掛之間的流程。

　　5G助力工廠運(yùn)維

　　在5G 開始與制造業(yè)融合之前，或許誰都不曾想到，工廠沒有人也可以良好地生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，里面一切情況也可以被悉數(shù)掌握——無人車間、“黑燈工廠”成為工業(yè)制造業(yè)界的一種前沿潮流，這對制造工廠的運(yùn)維管理來說是一次巨大的變革。

　　早前由于信息化程度不夠，許多傳統(tǒng)制造企業(yè)運(yùn)維一直都存在諸多掣肘，如生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集靠人工，效率低；設(shè)備須現(xiàn)場檢修，遠(yuǎn)程運(yùn)維能力缺乏；生產(chǎn)設(shè)備采用有線聯(lián)網(wǎng)，維護(hù)、排障存在困難；傳統(tǒng)電腦數(shù)據(jù)易拷貝，涉密數(shù)據(jù)易泄露；工業(yè)生產(chǎn)對人工依賴度太高等。但是現(xiàn)在，5G的加入讓這一切都發(fā)生了變化。

　　在西安中興通訊終端工廠車間內(nèi)，AGV自動導(dǎo)引運(yùn)輸車在不停四處行走，為各個生產(chǎn)線運(yùn)輸生產(chǎn)要件。據(jù)了解，傳統(tǒng)的磁條、色帶導(dǎo)航AGV 需要預(yù)先對生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行改造，無法隨著生產(chǎn)流程的變化快速調(diào)整，難以適應(yīng)臨時性的彈性需求。并且在過去，定位、控制全部都在工廠內(nèi)部的WiFi網(wǎng)絡(luò)中完成，然而廠房面積大、障礙物多，對信號能產(chǎn)生干擾的金屬架構(gòu)密集，造成AGV的調(diào)度業(yè)務(wù)并不流暢。而如今的AGV因為安裝了電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，借助5G網(wǎng)絡(luò)，就能沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，可以靈活部署在廠區(qū)內(nèi)部，并且借助大帶寬、低時延的5G網(wǎng)絡(luò)及云化AGV管理平臺，管理人員就能夠?qū)崿F(xiàn)同一工廠下的AGV靈活協(xié)同且高精度的全局定位和實時控制。

　　在浙江杭機(jī)股份有限公司，由于技術(shù)專家聚集的公司總部在杭州，生產(chǎn)基地在浦江，使得浦江生產(chǎn)基地技術(shù)力量常顯不足。有時浦江生產(chǎn)基地一旦遇到設(shè)備故障，就需要專家從杭州趕來維修，時間成本、人工成本大幅增加，故障處理的時效性也得不到保障。如今，依托5G技術(shù)實時采集設(shè)備數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有偏差，技術(shù)專家就會實時接收故障報警，在總部指揮中心利用5G、AR和超高清音視頻等關(guān)鍵技術(shù)就能現(xiàn)場指導(dǎo)浦江工人進(jìn)行設(shè)備檢修和維護(hù)，降低了對現(xiàn)場人員的技能要求，提升了工作效率，還有效節(jié)約了企業(yè)人力資源成本和專家差旅成本。

　　取代重復(fù)性的勞動，是5G與機(jī)器人結(jié)合后落地的最好場景。在河南新鄉(xiāng)化纖新區(qū)五長絲車間，140米的車間通道中，5G﹢AGV搬運(yùn)機(jī)器人穿梭其中搬絲落絲，并可自動避讓障礙物。“一輛400公斤的搬運(yùn)車，由人工推送搬運(yùn)變?yōu)榱酥悄茏詣影徇\(yùn)，大大降低了員工的工作強(qiáng)度?！避囬g負(fù)責(zé)人表示，從落絲到AGV運(yùn)絲再到檢測、自動進(jìn)庫等全是智能化，由于5G傳輸速率快，機(jī)器人的搬運(yùn)效率至少提高20%以上。5G﹢AGV搬運(yùn)機(jī)器人在紡織行業(yè)廣泛應(yīng)用的作用是綜合的、多方面的，不僅緩解勞動力成本上漲帶來的壓力，而且提高了生產(chǎn)效率，降低單位時間內(nèi)的成本，提升了產(chǎn)品品質(zhì)，從而增大盈利空間。

　　5G讓制造更“綠色”

　　如今，加快制造業(yè)綠色低碳發(fā)展成為轉(zhuǎn)型升級的重要方向，5G具備的低時延、大帶寬、廣連接等特點，可以助力制造更“綠色”。

　　電解鋁企業(yè)普遍面臨著生產(chǎn)安全隱患多、設(shè)備智能化程度不足、生產(chǎn)管理信息不暢等問題。為了實現(xiàn)安全生產(chǎn)、生產(chǎn)智能化轉(zhuǎn)型以及精準(zhǔn)管理，云南神火、中國移動、中興通訊、貴陽鋁鎂等單位攜手建設(shè)一體化智慧工廠，落地了能耗大數(shù)據(jù)分析、中頻爐鐵水溫度智能分析、傳送帶裂紋在線檢測、空壓機(jī)視覺抄表、天車遠(yuǎn)程操控等有色金屬冶煉綠色智慧工廠全場景泛5G應(yīng)用。

　　如今，工廠通過5G網(wǎng)絡(luò)接入感知數(shù)據(jù)源已超過1萬種，實現(xiàn)生產(chǎn)全流程信息數(shù)據(jù)共享，在此基礎(chǔ)上利用生產(chǎn)設(shè)備大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可增強(qiáng)對能耗的精細(xì)化管理，實現(xiàn)鋁電解槽“動態(tài)平衡”“爐膛類型”“氧化鋁濃度”的實時監(jiān)測與控制，提高電解槽內(nèi)氧化鋁濃度分布的均勻性，每噸鋁降電耗1%~2%，每年可節(jié)約用電9000萬千瓦時以上。

　　利用5G大帶寬的能力，在生產(chǎn)現(xiàn)場部署高清工業(yè)相機(jī)或激光掃描儀，將拍攝的產(chǎn)品高清圖像通過5G網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至部署 在 園 區(qū)MEC上的通用機(jī)器視覺平臺，進(jìn)行拼接及統(tǒng)一識別處理，使得整個工業(yè)機(jī)器視覺體系更加柔性化、便捷化。

　　此外，通過5G機(jī)器視覺分析，實現(xiàn)1450℃鐵溶液的精準(zhǔn)測量，陽極澆鑄良品率提升15%；實現(xiàn)傳送帶狀態(tài)的實時自動檢測，代替了皮帶空轉(zhuǎn)的人工巡檢，能夠減少檢修皮帶空轉(zhuǎn)80%，避免皮帶斷裂后的經(jīng)濟(jì)損失；利用5G結(jié)合電耦合測溫及光纖應(yīng)變測溫手段，完成惡劣環(huán)境下超高密度終端傳感器的接入，實現(xiàn)了0℃到1000℃高溫危險區(qū)域的在線檢測，解決電解鋁生產(chǎn)過程中總數(shù)超過7萬且分布不規(guī)則的測溫點數(shù)據(jù)采集問題。

　　“我們建設(shè)智慧工廠本著一個原則，能用機(jī)器工作的不用人，能自動的不手動?！痹颇仙窕痄X業(yè)有限公司智慧工廠王攀介紹智慧工廠的建設(shè)情況時表示，目前，智慧工廠項目二期進(jìn)行了5G應(yīng)用的多個探索，如基于5G的光纖應(yīng)變溫度監(jiān)測系統(tǒng)對電解槽漏液進(jìn)行分析、基于5G的傳送帶跑偏裂紋視覺監(jiān)測、5G ﹢ MEC天車集中遠(yuǎn)程操控以及“5G﹢”綜合定位等。在引入這些應(yīng)用后，云南神火在安全生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量方面有了大幅提升，5G助力綠色智慧工廠建設(shè)成效明顯。（記者 趙樂瑄 劉彤 張佳麗 吳皓琨）

　　轉(zhuǎn)自：人民郵電報

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