智能制造場(chǎng)景的5G應(yīng)用展望

摘 要：5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，5G的出現(xiàn)證明了人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提升，5G具有更快的傳輸速度，超大的容量接入，因此新的信息時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。我國(guó)的5G技術(shù)在全球范圍內(nèi)都占據(jù)了重要的地位，盡管如此我國(guó)的5G技術(shù)仍然沒(méi)有取得絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，因此還需要技術(shù)人員不斷的鉆研探索。

關(guān)鍵詞：智能制造;場(chǎng)景;5G;應(yīng)用展望

隨著科技的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，從德國(guó)的工業(yè)4.0開(kāi)始，人類對(duì)數(shù)字化，科技化和智能化的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)出了進(jìn)攻。我國(guó)，作為工業(yè)大國(guó)自然也不能落后，提出了信息化和工業(yè)化深度融合的發(fā)展戰(zhàn)略[1]。而5G的出現(xiàn)，能夠更好的推動(dòng)智能制造的發(fā)展，也將是未來(lái)智能制造的發(fā)展趨勢(shì)。

1 5G通信技術(shù)

1.1 概述

目前，5G時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，IMT對(duì)5G的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。但目前ITU 仍然在對(duì)IMT-2020進(jìn)行調(diào)整規(guī)劃。5G作為最新的，最前沿的通信系統(tǒng)，它的出現(xiàn)和發(fā)展為下一代更加快速先進(jìn)的通信技術(shù)提供可能。5G的成本更低，安全性更強(qiáng)，因此他的能量效率將非常高。因此，5G將得到更多行業(yè)，更多領(lǐng)域和更多人的認(rèn)可，它也會(huì)在未來(lái)全面進(jìn)入人類的生活。

1.2 應(yīng)用場(chǎng)景

第三代和第四代的移動(dòng)通信的重點(diǎn)在于給用戶提供良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，重點(diǎn)在于移動(dòng)寬帶，而5G則能夠?yàn)槿祟愄峁└玫姆?wù)。5G技術(shù)能夠同時(shí)同頻雙向和每一個(gè)設(shè)備通信，因此5G的出現(xiàn)是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)支持，多址的接入能夠讓5G更加穩(wěn)定，也能夠讓5G更加強(qiáng)大。

2 智能制造的信息物理系統(tǒng)架構(gòu)

隨著科技和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.1J和中國(guó)制造2025戰(zhàn)略，這些依靠智能轉(zhuǎn)變工業(yè)模式的發(fā)展方向被一一提出。從智能連接層傳感器收入的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的信息，然后傳遞到網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)云計(jì)算將數(shù)據(jù)整合，之后再傳遞到認(rèn)知層，用于工對(duì)對(duì)機(jī)器的操控，最后傳輸?shù)脚渲脤?，根?jù)實(shí)際情況做出適當(dāng)?shù)膮?shù)配置調(diào)整。智能制造的生產(chǎn)是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，設(shè)備的連接密度，通信質(zhì)量，傳輸速率等，都需要我們?nèi)ヒ豁?xiàng)項(xiàng)的攻克。而5G作為先進(jìn)的通信技術(shù)能夠最大程度的解決這些問(wèn)題，因此5G的出現(xiàn)，讓人們能夠迎接進(jìn)入智能制造時(shí)代的挑戰(zhàn)。

3 智能制造場(chǎng)景的5G應(yīng)用

智能制造的五類場(chǎng)景分別是，第一人機(jī)界面和生產(chǎn)信息場(chǎng)景;第二流程自動(dòng)化場(chǎng)景;第三工廠自動(dòng)化場(chǎng)景;第四物流和倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景和第五監(jiān)控和維護(hù)場(chǎng)景。

3.1 人機(jī)界面和生產(chǎn)信息系統(tǒng)場(chǎng)景

人與制造設(shè)備的交互即為人機(jī)界面。人機(jī)界面和生產(chǎn)信息場(chǎng)景中技術(shù)人員帶上AR眼睛就能夠獲取機(jī)器的視覺(jué)成像，通過(guò)反饋手套就可以進(jìn)行對(duì)機(jī)器的操控。此外，對(duì)于具有污染性或爆炸等風(fēng)險(xiǎn)的工作環(huán)境，遠(yuǎn)程訪問(wèn)與監(jiān)控能夠降低風(fēng)險(xiǎn)。5G的低延遲和高可靠性能夠讓人機(jī)交互成為可能，并且隨著科技的進(jìn)步，終將有一日讓工廠內(nèi)外實(shí)現(xiàn)同步操作。

3.2 流程自動(dòng)化場(chǎng)景

流程自動(dòng)化需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制和監(jiān)控，一般面向與水、石油和食品等的加工過(guò)程。流程自動(dòng)化能夠?qū)⑷撕驮O(shè)施和機(jī)器相連接，5G能夠提高流程自動(dòng)化的效率，減少不必要的勞動(dòng)力，同時(shí)對(duì)材料也能精準(zhǔn)的控制，避免浪費(fèi)的情況[2]。同時(shí)5G的出現(xiàn)讓移動(dòng)機(jī)器人真正走入工廠，減少人力勞動(dòng)力的資源浪費(fèi)。

3.3 工廠自動(dòng)化場(chǎng)景

大規(guī)模生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)因素就是工程自動(dòng)化，機(jī)器與機(jī)器之間進(jìn)行通信交互，能夠精準(zhǔn)的完成工作任務(wù)。能完成控制和協(xié)調(diào)工作，完成切換設(shè)備的工作。隨著制造過(guò)程的深入，機(jī)器之間的交互也會(huì)更加頻繁，終端網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)也加大，而5G的出現(xiàn)不僅能夠讓交互通信變得更加快速，同時(shí)也能夠提供更加巨大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)和信息通過(guò)機(jī)器進(jìn)行傳輸，而網(wǎng)絡(luò)層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，配置層對(duì)數(shù)據(jù)作出給予安全的自動(dòng)化控制。通過(guò)5G能夠減少通信延遲所帶來(lái)的不惜要的失誤，提供給工程更加可靠快速高效的自動(dòng)化生產(chǎn)模式。

3.4 物流和倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景

制造系統(tǒng)中物料、半成品和最終的產(chǎn)品的配送和存儲(chǔ)即使物流和倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景。移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物流資源的配送和分揀。同時(shí)物流的動(dòng)態(tài)能夠適時(shí)地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交互。隨著5G的出現(xiàn)，移動(dòng)機(jī)器人將更加靈活，信息交互將更加快速便捷。

4 未來(lái)展望

智能制造是一項(xiàng)基于科技和網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)改造，隨著智能制造的深入工業(yè)行業(yè)已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化。先進(jìn)的信息感知獲取等制造過(guò)程系統(tǒng)和模式構(gòu)成了如今的智能制造[3]。智能制造貫穿于每一個(gè)制造活動(dòng)環(huán)節(jié)，是一種新型的生產(chǎn)方式。當(dāng)前全球各個(gè)國(guó)家都將制造業(yè)放在非常重要的戰(zhàn)略位置，智能制造將成為高端制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng)。我國(guó)高度重視智能制造的發(fā)展，隨著5G時(shí)代的到來(lái)，智能制造也將迎來(lái)一個(gè)新的篇章。

5 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)政策和技術(shù)的大力推動(dòng)下，中國(guó)的智能制造產(chǎn)業(yè)得到了空前的發(fā)展。中國(guó)的智能制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模要高于全球水平，這是所有智能制造技術(shù)人員的努力。然而5G時(shí)代的到來(lái)讓全球智能制造進(jìn)入了新的時(shí)代，目前我國(guó)的智能制造基礎(chǔ)條件已經(jīng)相當(dāng)完善，隨著相關(guān)政策的落地，將極大程度的促進(jìn)我國(guó)智能制造行業(yè)的發(fā)展。5G將給智能制造行業(yè)提供更好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，更加快速，安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是智能制造發(fā)展的助力器。相信5G時(shí)代的到來(lái)不僅能推動(dòng)科技的發(fā)展，更能讓我國(guó)的智能制造更上一層樓。

參考文獻(xiàn)

[1]史彥軍，韓俏梅，沈衛(wèi)明，WANG Lihui，WANG Xianbin.智能制造場(chǎng)景的5G應(yīng)用展望[J].中國(guó)機(jī)械工程，2020，31（02）：227-236.

[2]郭克強(qiáng)，程鋒.智能制造：范式演進(jìn)為5G帶來(lái)機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J].通信企業(yè)管理，2019（12）：24-27.

[3]孫柏林.5G技術(shù)為智能化社會(huì)提供發(fā)展機(jī)遇[J].自動(dòng)化博覽，2019（11）：8-12.

作者簡(jiǎn)介

劉真（1979-），女，漢族，湖南邵東人，講師，碩士，研究方向：工業(yè)機(jī)器人及電子信息工程技術(shù)。