工业数字化转型背后,其实还有很多技术的参与。

 

如今,消费互联网已经过气,工业互联网开始火了。 

 

消费互联网顾名思义以消费者为中心,通过互联网技术连接其生活圈,包括购物、娱乐、餐饮、出行等,最后通过沉淀数据进行分析再进一步优化,从而提高交易效率。

 

 

工业互联网则以企业为用户群体,通过互联网技术以及工业软件、专业信息把企业在生产、管理、销售等各个环节的行为全面数据化,再利用物联网、大数据等新一代信息技术将每个环节连接起来,进行优化,它降低了企业的生产成本,提高了生产效率,同时帮助企业进一步挖掘潜力。 

 

相对于消费互联网来说,工业互联网强调的是实现人、机、物的全面互联,所以对网络和技术的要求要高于消费互联网,在这种情况下,5G的出现正好合工业互联网发展的胃口。

 

5G技术和以往的3G、4G技术相比,各方面性能都有了较大的提升,将其大规模运用到工业互联网当中,必将让现代工业和信息网络更牢固地结合在一起,加快工业互联网的发展进程。 

 

工业全面实现数字化转型主要依托工业互联网,但从目前来看,其的能力还远远不足,所以5G就成工业互联网最好的助攻者,进而为工业数字化转型赋能。 

 

可以说,工业互联网是一种新事物,5G也是新基建刺激下的新产物。二者结合,必定会碰撞出新的火花。 

 

1、初来乍到,5G技术加持工业互联网发展

 

在中国工业互联网研究院数据平台组组长张义看来,人与人之间的通话,一次打不通可以再打,无非就是被用户投诉,机器之间的通信如果打不通可不行,一个炼油厂或者加油站,可能就会发生爆炸,人民群众的生命财产会受到巨大威胁。

 

5G的出现,为实现物与物之间的不间断连接提供了可能。 

 

张义还表示,5G的出现对工业生产意义重大,经调研发现,在化工、机械、飞机制造、电力等领域,5G技术与工业生产场景的密切结合,已经发生了化学反应。在提质增效、降本减存方面发挥了很好的作用,极大提升了5G对实体产业的赋能。 

 

 

5G在工业互联网的应用场景主要体现在,低时延高可靠(uRLLC)、大带宽(eMBB)、大连接(mMTC)三方面:

 

超低时延与可靠性方面,5G无线技术可实现1ms的时延以及超过99.999%的可靠性,可支撑工业自动化控制过程中系统和设备对数据传输的实时性的诸多指标和要求; 

 

大带宽方面,5G将支持下行速率达20Gb/s和上行速率达10Gb/s,可满足工业中典型的VR或AR流畅运行下对网速提出的高要求; 

 

大连接方面,5G能满足每平方公里100万台设备的连接量,可满足大量低功耗嵌入式终端的数据连接与传输需求。 

 

除了本身的技术赋能,5G还可以通过与其他技术的结合共同赋能工业数字化转型: 

 

5G结合人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计算等技术,将打造全5G应用,推进工业企业降本增效和智能化、信息化升级。 

 

5G的切片技术和物联网大数据、云计算等技术结合,可以打造有安全保障的专有和公有网络,支持数据采集、预防性维护、远程监控服务等应用。 

 

5G结合边缘计算技术,打造企业专属的私网、无线专网,可以解决工业企业尤其是军工企业、涉密单位所关注的信息安全和数据安全问题。

 

可以说,5G技术为私密性强、可靠性高的工业企业带来了新的解决方案、运营模式和商业模式。 

 

2、5G在工业互联网的应用场景愈加丰富 

 

5G大部分应用场景都不是给人用的,理所当然也就不是给消费互联网用的。显而易见,是为工业互联网所用。 

 

 

1)5G+超高清视频 

随着技术的发展,超高清视频已经不再局限于监视,录像,回放等传统功能,对视频流的清晰及流畅度提出了更高的要求。工业环境下高清视频的主要应用是:智慧园区的安防,人员管理等场景。 

 

通过5G将采集的监控视频/图像实时回传,结合边缘计算(MEC)统一监控平台,实现人员违规,厂区环境风险监控的实时分析和报警,提高作业安全性。 

 

在超高清采集分析的技术上,经过人工智能的分析,视频应用逐渐向字符识别,人脸识别,视觉定位,物体识别等智能化发展,可称之为机器视觉,通过5G+机器视觉可以用于工业生产的某些环节。 

 

2)5G+VR/AR 

VR需要超高带宽和时延才能让人虚拟现实的感受更真实;AR则融入到了工业制造的交互,营销,设计,采购,生产,物流和服务等多个环节。

 

3)5G+无人机

工业级无人机可以通过5G进行远程操控,并进行实时高清视频回传,可用于智慧园区的24小时不间歇,无死角的安防,或者恶劣环境下的设备巡检等场景。

 

4)5G+远程控制

在工业环境中,很多场景不适合人进行作业,比如高位,高空,有毒等恶劣环境,这时就需要远程控制来完成。远程控制不但需要超高清视频的回传,还需要低时延、可靠性的网络。5G正好可以满足这些方面的要求。

 

目前,5G+VR/VR,5G+无人机以及5G+机器视觉等应用已进入高速发展期,经济价值逐渐显现,未来将成为5G在工业互联网的主流应用场景;5G与超高清视频的融合应用已进入成熟期,成为了5G在工业互联网领域的第一批应用场景。

 

中国科学院院士邬贺铨这样解释5G和工业互联网的关系,对于工业互联网来说,5G技术将补齐工业互联网重大短板,加快工业互联网建设。1G到4G是面向个人通信的,5G是面向移动互联网和工业互联网的,将5G技术可以引入工业互联网场景,未来大有可为。 

 

3、5G走进工厂内部,实现深度赋能

 

除了在工业互联网场景的应用,为了更好地助力工业实现数字化转型,目前5G技术也逐渐在工业中得到了很好的应用。 

 

 

 

当前,5G 在工业中的应用主要体现在:智能制造、远程操控、智慧工业园区 3 个细分应用领域。

 

1)智能制造

5G 智能制造解决方案有利于提高生产企业的产品质量,提升生产效率,降低次品率、人力成本与库存;工业生产设备供应商的网联化、智能化工业生产设备将在 5G+智能制造产业生态中得到巨大发展。

 

 

利用 5G 网络及视频监控、AR 眼镜、视觉检测设备、工业传感器等数据采集设备,无人车、AGV、工业机器人和 PLC 等工业设备,实现环境监控与巡检、物料供应管理、产品检测、生产监控与设备管理等应用。 

 

杭汽轮集团、浙江中控、新安化工等企业,利用5G技术构建了三维扫描建模检测系统,在部件检测时间上,从 2-3 天降低到了3-5 分钟,在实现产品全量检测的基础上建立了质量信息数据库,便于后期质量问题分析追溯。 

 

新安化工利用 5G 网络,实现工业数据采集及控制系统。新安化工生产流程严格,拥有液压监测、漏气监测、压力控制、闸门控制等数以千计的数据采集点。在 5G 智能制造的解决方案中,新安化工园的多个数据采集终端通过 PLC 汇聚后接入 5G 网络,实现控制平台实时监测,一旦发现数据异常,立即报警并启动反向控制系统。 

 

2)远程操控

5G 远程操控可广泛应用于采煤、采矿、建筑、工业制造、园区物流等工业领域,显著提升工业生产企业的生产效率,降低人力成本,提高生产环境的安全性。

 

 

 

利用 5G 网络及视频、毫米波雷达、惯性测量单元、工业环境等数据采集与传感设备,对采矿运输车、AGV、采煤设备、挖掘机、工业机器人、建筑机械等工业生产设备进行远程操控,实现远程采矿、远程施工、远程制造、物流运输调度等应用。

 

踏歌智行与包头钢铁合作,在白云鄂博矿区投入使用 5G 智慧矿区无人驾驶车。利用 5G 网络,将矿区无人驾驶车采集的位置、车辆环境、车辆工作状态等数据,回传到边缘计算和云计算平台,进一步通过 5G V2X 通信系统和远程智能调度监控平台,实现车辆远程操控、精准停靠、自主避障等功能。 

 

兖矿集团利用 5G 地下无线宽带传输网络,实现远程开采等智慧应用。未来的远程采煤,可通过 5G 网络将矿井现场视频及各类其他传感器数据回传到地面集控中心,操作员通过 5G 网络操控矿井内的开采设备,实现远程集中开采。

 

3)智慧工业园区 

目前国内工业园区超过 2 万个,其中国家级开发区超过 500 家。 

 

 5G 智慧工业园区解决方案可提升工业园区综合运营和管理效率;对园区的危险源提前发现、动态跟踪,减少园区安全隐患;提升园区运输效率,降低园区交通事故发生率;提升园区车间之间的协同效率和车间内的生产效率,降低生产成本。

 

 

利用 5G 网络及视频监控、巡检机器人或无人机、工业传感器、园区路侧传感器、园区交通信号灯、园区无人车和工业生产等设备,实现园区安全管控和智能制造,及引导、停车、调度等园区智慧交通解决方案,并在此基础上实现对园区人、车、路、楼、设备资产的数据融合、综合运营和管理。 

 

恒明集团利用 5G 网络等关键技术,对园区平台进行资源整合和优化,制定全方位、一体化的园区管理解决方案,搭建多场景的 5G 产业测试环境,推进园区各项应用场景落地与发展。

 

威海综合保税区新兴发展公司、日海智能科技股份有限公司合作,共同建设威海 5G 产业园区。在园区试点智能机器人巡检,部署智能感知系统,实现进出卡口、人流密集区域的车辆、人员的智能监控与识别跟踪、远距离目标自动发现等功能,广泛应用于园区的公共安全与治理。

 

目前,5G+工业互联网的典型应用已有了可复制、可推广的价值,并能给工业体系、能源体系等多个领域带来变革。

 

据工信部最新发布的数据显示,全国 "5G + 工业互联网" 项目超过 1500 个,覆盖了 22 个重要行业,已形成远程设备操控、柔性生产制造、现场辅助装配、机器视觉质检、无人智能巡检等多个典型应用场景。 

 

在中国信息通信研究院院长、党委副书记余晓晖看来,5G不仅是一个传输问题,更是把传输、计算和人机交互、智能分析结合在一起,从而形成的技术组合。这个技术组合和工业互联网平台、云等结合在一起,可以变革工业体系。