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5G正式商用,将给数字化工厂带来哪些改变?

日期:2019-06-27

作者:蘑菇物联

浏览量:582




5G有何价值?

5G是第五代的蜂窝移动通信,具有高速度、泛在网、低功耗、低延时、万物互联重构安全六个基本特点。


(1)高速度


5G峰值理论传输速度可达每8秒1GB,比4G网络的传输速度快数百倍。如果把1G的速度比作走路,2G就是在跑步,3G就是坐汽车,4G就相当于坐上了飞机,而让人充满想象的5G,堪比开启了超音速,它更快、更聪明。


(2)泛在网


随着业务的发展,网络业务需要无所不包,广泛存在。只有这样才能支持更加丰富的业务,才能在复杂的场景上使用。泛在网在广泛覆盖和纵深覆盖两个层面提供影响力。


广泛是指我们社会生活的各个地方,需要广覆盖,如果覆盖5G,可以大量部署传感器,进行环境、空气质量甚至地貌变化、地震的监测,将非常有价值。


纵深是指虽然已经有网络部署,但是需要进入更高品质的深度覆盖。5G的到来,可把以前网络品质不好的卫生间、地下停车库等都用很好的5G网络广泛覆盖。


一定程度上,泛在网比高速度还重要,只是建一个少数地方覆盖、速度很高的网络,并不能保证5G的服务与体验,而泛在网才是5G体验的一个根本保证。


(3)低功耗


5G要支持大规模物联网应用,就必须要有功耗的要求。这些年,可穿戴产品有一定发展,但是遇到很多瓶颈,最大的瓶颈是体验较差。现今,所有物联网产品都需要通信与能源,虽然通信可以通过多种手段实现,但是能源的供应只能靠电池。通信过程若消耗大量的能量,就很难让物联网产品被用户广泛接受。如果能把功耗降下来,将能大大改善用户体验,促进物联网产品的快速普及。


(4)低时延


5G的一个新场景是无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。人与人之间进行信息交流,140毫秒的时延是可以接受的,但是如果这个时延用于无人驾驶、工业自动化就很难满足要求。5G对于时延的最低要求是1毫秒,甚至更低。

(5)万物互联


传统通信中,终端是非常有限的,固定电话时代,电话是以人群为定义的。而手机时代,终端数量有了巨大爆发,手机是按个人应用来定义的。到了5G时代,终端不是按人来定义,因为每人可能拥有数个,每个家庭可能拥有数个终端。


(6)重构安全


传统的互联网要解决的是信息速度、无障碍的传输,自由、开放、共享是互联网的基本精神,但是在5G基础上建立的是智能互联网。智能互联网不仅是要实现信息传输,还要建立起一个社会和生活的新机制与新体系。智能互联网的基本精神是安全、管理、高效、方便。在5G的网络构建中,在底层就应该解决安全问题,从网络建设之初,就应该加入安全机制,信息应该加密,网络并不应该是开放的,对于特殊的服务需要建立起专门的安全机制。


5G将给数字化工厂带来什么价值?


信息通信系统升级是智能制造中很重要的一环,智能生产需要的更低时延的、更可靠的网络,甚至还需要单独的网络承载。5G技术的高速度、泛在网、低延时、低功耗等特点,在推动智能工厂多样化需求方面,有着绝对的优势,能满足智能制造应用:物联网、无线自动化控制、机器视觉 、云化机器人等对无线通信网络多样化需求以及极为苛刻的性能要求。


●物联网


物联网将现实世界数字化,应用范围十分广泛。在工业领域,物联网将人、设备、机器连接在一起,通过传感器、控制器、执行器等采集设备和机器的数据,数据上传至云端后,云端再对数据进行清洗、分析。例如,蘑菇物联推出的物联网关——蘑菇云盒,在各设备上安装后,便能及时采集设备数据,将数据上传至云端进行算法分析后,再将分析结果发送至终端,通过数据可视化的方式呈现出来。



在这过程中,云平台和工厂生产设施的实时通信、以及传感器和人工智能平台的信息交互,人机界面的高效交互,高可靠的5G无线通信技术,将有更多的优势。


一方面,生产制造设备无线化使得工厂模块化生产和柔性制造成为可能。另一方面,因为无线网络可以使工厂和生产线的建设、改造施工更加便捷,并且通过无线化可减少大量的维护工作降低成本。


●工厂无线自动化


自动化控制是制造工厂中最基础的应用,核心是闭环控制系统。在该系统的控制周期内每个传感器进行连续测量,测量数据传输给控制器以设定执行器。典型的闭环控制过程周期低至ms级别,所以系统通信的时延需要达到ms级别甚至更低才能保证控制系统实现精确控制,同时对可靠性也有极高的要求。如果在生产过程中由于时延过长,或者控制信息在数据传送时发生错误可能导致生产停机,会造成巨大的财务损失。



此外,在规模生产的工厂中,大量生产环节都用到自动控制过程,所以将有高密度海量的控制器、传感器、执行器需要通过无线网络进行连接。例如,蘑菇物联的动力车间云智控系统——我的智能气站,采用的便是无线网络的连接方式,通过物联网技术采集空压机、干燥机、电表、流量计等设备的数据,上传到云端,在云端对这些数据进行算法分析后,指令下达给各个设备,实现自动调节空压站设备的加卸载、设备启停、气电比分析等操作,极大的降低了气压调节的“延迟性”,提高设备加载率,实现用更少的能耗来满足稳定的气压需求。


闭环控制系统不同应用中传感器数量、控制周期的时延要求、带宽要求都有差异, 5G切片网络可提供极低时延长、高可靠,海量连接的网络,使得闭环控制应用通过无线网络连接成为可能。在移动通信网络中只有5G网络可满足闭环控制对网络的要求。


●工厂云化机器人


在智能制造生产场景中,需要机器人有自组织和协同的能力来满足柔性生产,这就带来了机器人对云化的需求。 和传统的机器人相比,云化机器人需要通过网络连接到云端的控制中心,基于超高计算能力的平台,并通过大数据和人工智能对生产制造过程进行实时运算控制。



通过云技术机器人将大量运算功能和数据存储功能移到云端,这将大大降低机器人本身的硬件成本和功耗。并且为了满足柔性制造的需求,机器人需要满足可自由移动的要求。因此在机器人云化的过程中,需要无线通信网络具备极低时延和高可靠的特征。


5G网络是云化机器人理想的通信网络,是使能云化机器人的关键。5G切片网络能够为云化机器人应用提供端到端定制化的网络支撑。5G网络可以达到低至1ms的端到端通信时延,并且支持99.999%的连接可靠性,强大的网络能力能够极大满足云化机器人对时延和可靠性的挑战。


机器视觉


机器视觉技术是一门涉及到人工智能、计算机科学、图像处理等诸多领域的交叉学科,主要用计算机来模拟人的视觉功能,从客观事物的图像中提取信息,进行处理并加以理解,最终用于实际检测、测量和控制,其特点是速度快、信息量大、功能多。



机器视觉的发展程度取决于三大因素:云、端和应用场景。5G的到来极大解放了视觉技术在网络层面的限制,云的效用将会增强。此外,机器视觉终端的硬件和配置算法也在不断突破与进化,机器视觉将迎来新的发展机遇。

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