《電子技術(shù)應(yīng)用》
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5G技術(shù)下工業(yè)自動化控制的新模式

2020-05-26
來源:21ic中國電子網(wǎng)
關(guān)鍵詞: 智能制造 5G

作為新一代移動通信技術(shù),,5G技術(shù)切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求,,能滿足工業(yè)環(huán)境下設(shè)備互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互應(yīng)用需求。在物聯(lián)網(wǎng),、工業(yè)自動化控制,、物流追蹤,、工業(yè)AR、云化機(jī)器人等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,,5G技術(shù)起著支撐作用,。信息化革命愈演愈烈,,機(jī)器設(shè)備、人和產(chǎn)品等制造元素不再是獨立的個體,,它們通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)緊密聯(lián)系在一起,,實現(xiàn)更協(xié)調(diào)和高效的制造系統(tǒng)。

當(dāng)前制造業(yè)的轉(zhuǎn)型可以看作是自動化升級和信息技術(shù)的融合提升,,這不僅僅是自動化和機(jī)器換人,,而且工廠能實現(xiàn)自主化決策,靈活生產(chǎn)出多樣化的產(chǎn)品,,并能快速應(yīng)對更多的市場變化,。人工智能和制造系統(tǒng)的結(jié)合將是必然的,利用機(jī)器學(xué)習(xí),、模式識別,、認(rèn)知分析等算法模型,可以提升工廠控制管理系統(tǒng)的能力,,實現(xiàn)所謂的智能制造,,才能使企業(yè)在今天競爭激烈的環(huán)境獲得更好的優(yōu)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(fā)揮著重要的作用,。物聯(lián)網(wǎng)將所有的機(jī)器設(shè)備連接在一起,例如控制器,、傳感器,、執(zhí)行器的聯(lián)網(wǎng),然后,,AI就可以分析傳感器上傳的數(shù)據(jù),,這就是智能制造的核心。

另一方面,,5G可構(gòu)建連接工廠內(nèi)外的人和機(jī)器為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng),,最終使任何人和物在任何時間、任何地點都能實現(xiàn)彼此信息共享,。消費者在要求個性化商品和服務(wù)的同時,,企業(yè)和消費者的關(guān)系發(fā)生變化,消費者將參與到企業(yè)的生產(chǎn)過程中,,消費者可以跨地域通過5G網(wǎng)絡(luò),,參與產(chǎn)品的設(shè)計。


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大型企業(yè)的生產(chǎn)場景中,,經(jīng)常涉及到跨工廠,、跨地域設(shè)備維護(hù),遠(yuǎn)程問題定位等場景,。5G技術(shù)在這些方面的應(yīng)用,,可以提升運行,、維護(hù)效率,降低成本,。5G帶來的不僅是萬物互聯(lián),還有萬物信息交互,,使得未來智能工廠的維護(hù)工作突破工廠邊界,。工廠維護(hù)工作按照復(fù)雜程度,可根據(jù)實際情況由工業(yè)機(jī)器人或者人與工業(yè)機(jī)器人協(xié)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(chǎn)環(huán)節(jié)的原材料都具有“信息”屬性,。原材料會根據(jù)“信息”自動生產(chǎn)和維護(hù),。人也變成了具有自己IP的終端,人和工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,,和帶有唯一IP的原料,、設(shè)備、產(chǎn)品進(jìn)行信息交互,。工業(yè)機(jī)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(jìn),并進(jìn)行交互操作,。

設(shè)想在未來有5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的一家智能工廠里,,當(dāng)某一物體故障發(fā)生時,故障被以最高優(yōu)先級“零”時延上報到工業(yè)機(jī)器人,。一般情況下,,工業(yè)機(jī)器人可以根據(jù)自主學(xué)習(xí)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫在不經(jīng)過人的干涉下完成修復(fù)工作。另一種情況,,由工業(yè)機(jī)器人判斷該故障必須由人來進(jìn)行操作修復(fù),。

作為5G網(wǎng)絡(luò)最重要的特性,基于多種新技術(shù)組合的端到端的網(wǎng)絡(luò)切片能力,,可以將所需的網(wǎng)絡(luò)資源靈活動態(tài)地在全網(wǎng)中面向不同的需求進(jìn)行分配及能力釋放,;根據(jù)服務(wù)管理提供的藍(lán)圖和輸入?yún)?shù),創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)切片,,使其提供特定的網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用場景對網(wǎng)絡(luò)的要求。

在創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)切片的過程中,,需要調(diào)度基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)施資源也都有各自的管理功能,。通過網(wǎng)絡(luò)切片管理,,根據(jù)客戶不同的需求,為客戶提供共享的或者隔離的基礎(chǔ)設(shè)施資源,。由于各種資源的相互獨立性,,網(wǎng)絡(luò)切片管理也在不同資源之間進(jìn)行協(xié)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(wǎng)絡(luò)切片的管理和協(xié)同更加通用,、更加靈活并且易于擴(kuò)展,。

除了關(guān)鍵事務(wù)切片,5G智能工廠還將額外創(chuàng)建移動寬帶切片和大連接切片,。不同切片在網(wǎng)絡(luò)切片管理系統(tǒng)的調(diào)度下,,共享同一基礎(chǔ)設(shè)施,但又互不干擾,,保持各自業(yè)務(wù)的獨立性,。

其次,5G能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)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(yè)務(wù)需求的優(yōu)化,,不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)功能特性的不同,,還體現(xiàn)在靈活的部署方案上。切片內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)功能模塊部署非常靈活,,可按照業(yè)務(wù)需求分別部署在多個分布式數(shù)據(jù)中心,。原型中的關(guān)鍵事務(wù)切片為保證事務(wù)處理的實時性,對時延要求很高,,將用戶數(shù)據(jù)面功能模塊部署在靠近終端用戶的本地數(shù)據(jù)中心,,盡可能地降低時延,保證對生產(chǎn)的實時控制和響應(yīng),。

5G時代的智能工廠將大幅改善勞動條件,,減少生產(chǎn)線人工干預(yù),提高生產(chǎn)過程可控性,,最重要的是借助于信息化技術(shù)打通企業(yè)的各個流程,,實現(xiàn)從設(shè)計、生產(chǎn)到銷售各個環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通,,并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)資源的整合優(yōu)化,,從而進(jìn)一步提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,。


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