为了顺应“网络先行、应用牵引、市场主导、政策推动”的战略方向,我国正全力以赴推进“5G+工业互联网”的深度融合与全面发展。通过持续打造支持“宽窄结合”的物联接入能力,我国已经建立起全球规模最大的移动物联网,为制造业的数字化、网络化、智能化转型奠定了坚实的基础。在数字化浪潮席卷全球的当下,5G技术与工业互联网的深度融合,正在成为推动我国制造业实现跨越式发展,加快推进新型工业化的重要引擎。
“5G+工业互联网”的应用需求与场景探索
蓬勃发展的应用需求
5G作为工业互联网的重要基础设施,其高速率、低时延、海量连接的网络特性,为工业要素的互联互通和智能化提供了强有力的支持。当前,“5G+工业互联网”的融合应用已呈现出多元化和创新化的发展态势,涌现出包括“5G+VR/AR”、“5G+无人机”、“5G+远程控制”、“5G+机器视觉”、“5G+云化AGV”等一系列新型应用场景。
在应用场景的发展节奏方面,我们可以看到差异化的发展阶段:
高速发展期: “5G+VR/AR”与“5G+机器视觉”等应用已进入高速发展期,其经济价值逐渐显现,有望在未来1-2年内成为工业互联网的主流应用场景。
稳步拓展期: “5G+云化AGV”和“5G+无人机”等应用,由于需要与设备进行深度融合,目前仍处于技术和产品成熟的阶段。预计在未来2-3年内,这些应用将迎来快速发展。
探索测试期: “5G+远程控制”等应用涉及至关重要的工业核心控制环节,目前还处于探索阶段,有待进一步测试验证。
多样的应用场景
5G+VR/AR: VR(虚拟现实)和AR(增强现实)技术在工业互联网的应用中扮演着越来越重要的角色。
虚拟装配: 在工业设计环节,通过“5G+VR”实现虚拟装配,对设计接口、部件外观、尺寸等方面进行优化,提高产品装配效率。
虚拟培训: 相比于传统的教学方式,虚拟现实技术能提供更全面、及时的反馈,并以直观的视觉呈现,帮助学习者更好地理解抽象知识。
虚拟展厅: 能将展厅和展品3D化,让观展者足不出户就能“身临其境”地体验。
AR技术已融入到工业制造的各个环节,如交互、营销、设计、采购、生产、物流和服务等。AR远程协助: 基于5G的AR远程协助,后台专家可以通过语音视频通信、AR实时标注进行远程协作,实现现场人员与远程专家的“零距离”沟通,大大提高工业生产、设备维修、专业培训等环节的效率。
5G+无人机: 受益于5G技术的加持,无人机在工业领域的应用范围不断拓展。
智慧物流、智慧园区、设备巡检: 工业级无人机可以实现厂区范围内的空中安保巡视和设备点巡检。通过5G网络高速率、高可靠、低时延的特性,无人机搭载的摄像头可以实时将图像传送到厂区综合控制中心。
智能提示: 系统通过人工智能技术分析视频图像,判断是否存在安保异常或火警异常,并进行智能提示,降低安保人员的劳动强度。
5G+远程控制: 远程控制在工业生产中扮演着保障人员安全、提升生产效率的关键角色。
高清视频支持: 远程控制需要高清视频提供视觉支持,5G技术的高速率优势能够满足这一要求。
低时延性能: 远程控制要求网络具备低时延特性,以确保操控的灵敏性和可靠性,这正是5G网络的优势所在。
应用场景: 特别是在高温、高空等不适宜人工作业的环境,或大型货物装卸、港口集装箱操作等场景,远程控制是不可或缺的手段。
5G+机器视觉: 机器视觉作为人工智能的重要分支,在工业领域得到广泛应用,可以提高生产柔性和自动化水平。
无线化: 通过5G网络,机器视觉系统可以实现“以移代固”,将视觉系统单元配置为无线传输,取代传统有线连接方式。
分布式检测: 图像采集可以自由分布于多个工位,并共享图像处理单元,实现生产线的高速自动化检测。
MES系统监控: 利用5G虚拟专网和万物互联部署,工作人员可以通过移动终端或便携终端,实时监测MES系统,获取视觉检测系统的运行状态。
数据安全: 通过“5G+MEC”建立“5G虚拟专用网”,确保生产数据安全,满足网络安全和生产安全的要求。
5G+云化AGV: AGV(自动导引运输车)是一种在工业生产中被广泛应用的自动化设备。云化AGV技术通过将AGV上需要复杂计算能力的模块(如定位、导航、图像识别和环境感知等)上移到5G边缘服务器,以满足AGV日益增长的计算需求,从而实现更智能、更高效的自动化运输。同时,运动控制和紧急避障等对实时性要求更高的模块仍然保留在AGV本体,以确保安全。
“5G+工业互联网”的网络架构
在这种架构下,工厂内的控制、管理、生产和安全等环节,通过5G技术的高带宽、高可靠、低时延、移动性,可向柔性制造、自动化、无线化方向演进;5G的云网一体化属性助力企业边缘计算应用,边缘云可实现现场应用的云端实时控制;5G企业专网方案可为企业提供安全可靠的网络支撑;网络切片、公有云、私有云、边缘云的融合为企业提供了高性价比的5G解决方案。
结语
“5G+工业互联网”的融合发展,为我国制造业的数字化转型注入了强大的动力。随着5G网络的持续完善和应用场景的不断拓展,我们有理由期待,在不久的将来,我国制造业将实现更高效、更灵活、更智能的生产模式,为经济发展注入新的活力。