研究报告发布:智能工厂未来是什么样?
来源:通信产业网 2018-08-08

  5G、物联网、云计算”等社新兴科技技术正在迅速发展,并致力于改变社会生活,而制造生产作为社会生活的重要方面即将迎来新一轮革命。

  可以发现,经济发展瓶颈引发了“再工业化”浪潮,德国、美国、中国等国际主流国家均将 “智能制造”作为重要发展战略,从国家政策出发,全力引导支持。

  近日,爱立信与中国移动研究院共同发布了《5G与智能工厂研究报告》(以下简称《报告》),进一步推动了智能制造的发展。据悉,该报告从智能工厂背景及趋势、智能工厂对连接的需求与挑战、5G智能工厂解决方案、智能工厂应用案例等几个方面,阐述5G网络如何满足智能工厂连接需求,以及智能工厂解决方案的具体实践。

  智能工厂是什么?

  那么,智能工厂将是什么样子?

  据《通信产业报》(网)记者了解,智能工厂作为实现智能制造的重要载体,是指以先进的信息网络技术和先进的制造技术深度融合,实现工厂生产操作、生产管理、管理决策三个层面全部业务流程的闭环管理,继而实现整个工厂全部业务流程上下一体化业务运作的决策、执行自动化。

  相较传统工厂,智能工厂中将大量使用各类传感器、机器人被大量,并基于大数据、云平台的智能分析工具将帮助企业实现更为科学的决策。同时,生产的本地性概念不断被弱化,由集中生产向网络化异地协同生产转变,信息网络技术使不同环节的企业间实现信息共享,实现全球范围内的资源高效协作和配置。

  《报告》指出,先有大连接才有大数据,才有智能,才有智能生产制造的未来。“连接”是智能工厂的基础,网络是连接的载体。网络连接是智能工厂的基础,打造低时延、高可靠的网络基础设施是实现全要素各环节的泛在深度互联的前提。

  实际上,5G将为智能工厂实现提供坚实基础。5G的超低时延、超高可靠性、海量连接、超大带宽等特性,以及毫米波、高阶MIMO(大规模天线)、波束赋形、网络切片等创新技术应用,使得5G在工业领域关注的速率、时延、终端连接数、可靠性、安全性、电池寿命等多个指标优势突出。

  五大场景接入+三张切片+三朵云

  值得一提的是,《报告》指出,对于一个典型的厂区,5G智能工厂解决方案为——五大场景接入+三张切片+三朵云。

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  据了解,一个典型的制造执行车间主要由六类要素、五大典型生产制造场景构成。五大典型场景包括:工业自动控制、设备检测管理、环境检测控制、物料供应管理、人员操作交互。六类要素包括,生产环境、物料、生产设备、PLC(可编程控制器)、制造执行控制系统、人。

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  五大场景每个场景都有对连接的不同需求:工业自动控制场景,需要自动化机械设备与PLC间的连接;设备检测管理场景,需要生产设备与制造管控系统间的连接;环境检测控制场景,需要生产环境与制造管控系统间的连接;物料供应管理场景,需要物料供应与制造管控系统间的连接;人员操作交互场景,需要人与制造执行间的连接。

  此外,五大场景中各终端设备、传感器通过5G模块接入5G网络;终端根据场景的不同,选择合适的5G模块。如设备检测管理、环境监测管理、物料货架监测管理符合物联网场景,需要低功耗终端模块,可采用5G的NB-IOT(窄带蜂窝物联网)接入。因此,针对五大工厂场景业务需求,需要设计相应接入方案、切片方案、部署方案。

  5G采用切片网络方式,对于某个工厂可提供多个网络切片,根据工厂具体连接需求对网络要求特点,可构建工业控制切片、工业多媒体切片、工业物联网切片三张切片。

  具体来说,工业控制切片能够满足uRLLC低时延高可靠通信类网络连接需求,适用于对可靠性、时延敏感要求高的业务领域,尤其是在工业自动化控制、机器人调度、远程操控业务领域。

  工业多媒体切片能够满足eMBB增强型移动宽带网络连接需求,移动性强、高带宽,适用于大数据量的业务领域,如人员通过AR、高清视频交互场景。

  工业物联网切片能顾满足mMTC大规模物联网连接需求,低成本、低能耗、小数据包、海量连接,适用于终端接入数量大的业务领域,如物料监控、设备监控、环节监控。

  此外,5G网络资源深度云化,根据承载内容及部署位置,可分为运营商运营的边缘云、核心云,以及工厂或其它相关企业的远端云。

  具体来说,边缘云是距离工厂最近的云,主要承载接入网,及对时延、安全性要求最高的工厂应用。核心云是距离工厂较远,主要用于承载核心网络及对时延、安全性要求不高的应用。远端云是相对于运营商运营的云来讲,其它部署云为远端云,包括工厂自己的云,以及与工厂业务往来的设备商、上游物料供应商、下游客户、销售平台、其它工业内容供应商的数据云。

  每年节省500万成本

  值得一提的是,中国移动与爱立信已经身体力行,在江苏南京开展5G智能工厂改造应用试点,打造智能制造应用的示范基地。

  具体来看,该试点由江苏移动提供网络环境,爱立信南京工厂作为改造对象。该智能工厂解决方案覆盖了设备检测管理、环境监测管理、物料供应管理、人员操作交互四种场景,包括智能螺丝刀等共7个具体应用解决方案,主要聚焦于工业物联网及多媒体。

  由于当前5G还没商用,南京工厂采用平滑过渡方案,场景较多选择物联网、多媒体,在4G的网络环境下即可实现一定效果;当5G商用后,整体解决方案扔可延续,只通过升级终端模组等方式,便可实现效果提升。

  目前,中国移动-爱立信南京智能工厂在继续测试这些用例的成熟度和进一步产品化方案,同时开展更多创新用例的开发,结合网络性能测试,打造智能制造应用的示范基地。

  5G网络在智能工厂中应用,不但能够降低工厂投资与运营成本,同时工厂与其供应商及其客户之间商业模式也将发生变化。

  中国移动-爱立信南京智能工厂项目计划在2018年继续开发更多的创新方案,陆续部署3000左右的连接数量,通过降低人力,提高产能和改善质量,并可以每年节约500万的成本,同时进行行业推广复制,在其他制造业领域探索创新应用,推动智能制造技术在工业领域的规模落地。

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