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5G在智能工厂中的应用

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2019.02.27
信息摘要:
365工业机器人激光切割机5G网络端到端的切片技术精准的控制着两只机械臂动作时延同步,使之流畅的完成了全套协同动作,在空中划出两道优美的弧线…

365 工业机器人 激光切割机


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5G网络端到端的切片技术精准的控制着两只机械臂动作时延同步,使之流畅的完成了全套协同动作,在空中划出两道优美的弧线,精彩的演绎了5G网络在工业生产中应用的理念,也被视为5G使能未来智能工厂的一个缩影。
5G在智能工厂中的应用随着移动互联网和物联网进一步融合成移动物联网,移动通信技术应用正渗透到社会生产生活的各个领域,人与人之间的通信扩展到人与物、物与物之间通信,所以生产制造业也变为信息产业中的一部分,信息技术带动生产制造业升级转型成为趋势。而作为现代生产制造业这顶王冠上最璀璨的明珠——工业机器人,在转型过程中将扮演着举足轻重的角色,自然而然就被寄予厚望。人们希望它们除开能够从事生产线重复工序之外,也希望能够具有自由移动、工业大数据分析和处理、协调管理和生产决策等更高级的功能。这些功能要求工业机器人同时具备灵活移动性、海量信息数据即时收集和处理能力、99.999%的高可靠性、“零”时延特性,当前通信技术已无法满足这些要求。
5G无线通信技术,可以为工厂提供光纤般的接入速率、毫秒级的端到端时延、99.999%的可靠性、百亿设备的连接能力、数十Tbps/km2的超高流量密度和超高移动性等多个场景的服务,突破地域和单一产业领域的限制,催生从设计到消费的全新生产模式,带动社会生产结构升级,为生产制造业开辟了一片新蓝海。
5G在智能工厂中的应用1、助推柔性制造,实现个性化生产
为了满足全球各地不同市场对产品的多样化、个性化需求,生产企业内部需要更新现有的生产模式,基于柔性技术的生产模式成为趋势。
一方面,在企业工厂内,柔性生产对工业机器人的灵活移动性和差异化业务处理能力有很高要求。5G利用其自身无可比拟的独特优势,助力柔性化生产的大规模普及。5G网络进入工厂,在减少机器与机器之间线缆成本的同时,利用高可靠性网络的连续覆盖,使机器人在移动过程中活动区域不受限,按需到达各个地点,在各种场景中进行不间断工作以及工作内容的平滑切换。
5G网络也可使能各种具有差异化特征的业务需求。大型工厂中,不同生产场景对网络的服务质量要求不同。精度要求高的工序环节关键在于时延,关键性任务需要保证网络可靠性、大流量数据即时分析和处理的高速率。5G网络以其端到端的切片技术,同一个核心网中具有不同的服务质量,按需灵活调整。如设备状态信息的上报被设为最高的业务等级等。

另一方面,5G可构建连接工厂内外的人和机器为中心的全方位信息生态系统,最终使任何人和物在任何时间、任何地点都能实现彼此信息共享。消费者在要求个性化商品和服务的同时,企业和消费者的关系发生变化,消费者将参与到企业的生产过程中,消费者可以跨地域通过5G网络,参与产品的设计。

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5G在智能工厂中的应用2、工厂维护模式全面升级
大型企业的生产场景中,经常涉及到跨工厂、跨地域设备维护,远程问题定位等场景。5G技术在这些方面的应用,可以提升运行、维护效率,降低成本。5G带来的不仅是万物互联,还有万物信息交互,使得未来智能工厂的维护工作突破工厂边界。工厂维护工作按照复杂程度,可根据实际情况由工业机器人或者人与工业机器人协作完成。
在未来,工厂中每个物体都是一个有唯一IP的终端,使生产环节的原材料都具有“信息”属性。原材料会根据“信息”自动生产和维护。人也变成了具有自己IP的终端,人和工业机器人进入整个生产环节中,和带有唯一IP的原料、设备、产品进行信息交互。工业机器人在管理工厂的同时,人在千里之外也可以第一时间接收到实时信息跟进,并进行交互操作。
设想在未来有5G网络覆盖的一家智能工厂里,当某一物体故障发生时,故障被以最高优先级“零”时延上报到工业机器人。一般情况下,工业机器人可以根据自主学习的经验数据库在不经过人的干涉下完成修复工作。另一种情况,由工业机器人判断该故障必须由人来进行操作修复。此时,人即使远在地球的另一端,也可通过一台简单的VR和远程触觉感知技术的设备,远程控制工厂内的工业机器人到达故障现场进行修复,工业机器人在万里之外实时同步模拟人的动作,人在此时如同亲临现场进行施工。
5G技术使得人和工业机器人在处理更复杂场景时也能游刃有余。如在需要多人协作修复的情况下,即使相隔了几大洲的不同专家也可以各自通过VR和远程触觉感知设备能第一时间“集合”在故障现场。5G网络的大流量满足VR中高清图像的海量数据交互要求,极低时延使得触觉感知网络中人在地球另一端也能把自己的动作无误差的传递给工厂机器人,多人控制工厂中不同机器人进行下一步修复动作。同时,借助万物互联,人和工业机器人、产品和原料全被直接连接到地球上除自身外的所有的知识和经验数据库,在故障诊断时候,人和工业机器人可参考海量的经验和专业知识,提高问题定位精准度。
5G在智能工厂中的应用3、工业机器人直接进行生产活动判断和决策
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技术控制的工业机器人,已经从玻璃柜里走到了玻璃柜外,365天不分日夜在车间中自由穿梭,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、以及生产决策。这里只需要少数人承担着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,替代人完成人不可能完成的工作,人和机器人在工厂中得以共生。
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。
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