作為新一代移動通信技術,5G技術切合了傳統制造企業智能制造轉型對無線網絡的應用需求,能滿足工業環境下設備互聯和遠程交互應用需求。在物聯網、工業自動化控制、物流追蹤、工業AR、云化機器人等工業應用領域,5G技術起著支撐作用。信息化革命愈演愈烈,機器設備、人和產品等制造元素不再是獨立的個體,它們通過工業物聯網緊密聯系在一起,實現更協調和高效的制造系統。
當前制造業的轉型可以看作是自動化升級和信息技術的融合提升,這不僅僅是自動化和機器換人,而且工廠能實現自主化決策,靈活生產出多樣化的產品,并能快速應對更多的市場變化。人工智能和制造系統的結合將是必然的,利用機器學習、模式識別、認知分析等算法模型,可以提升工廠控制管理系統的能力,實現所謂的智能制造,才能使企業在今天競爭激烈的環境獲得更好的優勢。
智能制造過程主要圍繞著智能工廠展開,而人工智能在智能工廠中發揮著重要的作用。物聯網將所有的機器設備連接在一起,例如控制器、傳感器、執行器的聯網,然后,AI就可以分析傳感器上傳的數據,這就是智能制造的核心。
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。
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。
作為5G網絡最重要的特性,基于多種新技術組合的端到端的網絡切片能力,可以將所需的網絡資源靈活動態地在全網中面向不同的需求進行分配及能力釋放;根據服務管理提供的藍圖和輸入參數,創建網絡切片,使其提供特定的網絡特性。比如極低的時延、極高的可靠性、極大的帶寬等,以滿足不同應用場景對網絡的要求。
在創建網絡切片的過程中,需要調度基礎設施中的資源。包括接入資源、傳輸資源和云資源等。而各個基礎設施資源也都有各自的管理功能。通過網絡切片管理,根據客戶不同的需求,為客戶提供共享的或者隔離的基礎設施資源。由于各種資源的相互獨立性,網絡切片管理也在不同資源之間進行協同管理。在智能工廠原型中,展示了采用多層級的、模塊化的管理模式,使整個網絡切片的管理和協同更加通用、更加靈活并且易于擴展。
除了關鍵事務切片,5G智能工廠還將額外創建移動寬帶切片和大連接切片。不同切片在網絡切片管理系統的調度下,共享同一基礎設施,但又互不干擾,保持各自業務的獨立性。
其次,5G能夠優化網絡連接,采取本地流量分流,以滿足低延遲的要求。每個切片針對業務需求的優化,不僅體現在網絡功能特性的不同,還體現在靈活的部署方案上。切片內部的網絡功能模塊部署非常靈活,可按照業務需求分別部署在多個分布式數據中心。原型中的關鍵事務切片為保證事務處理的實時性,對時延要求很高,將用戶數據面功能模塊部署在靠近終端用戶的本地數據中心,盡可能地降低時延,保證對生產的實時控制和響應。
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。