5G 在智慧工厂中的应用探索成效已经初步显现。
5G+智慧工厂融合促进通用型应用发展。通用 型应用主要包括 5G 与工业 VR/AR、超高清视频、无人机、机器人等领域的结合。国内已取得的示 范性应用成果包括信息监测、视频回传类业务(如工业 VR/AR 巡检、无人机巡检、机器人巡检、 超高清视频监控等)和物流类业务(如采用 AGV 完成的物料配送、仓储物流业务等)。典型 5G+ 智慧工厂的应用场景有柔性生产制造、AI 机器视觉、远程运维、远程控制、AI 视觉安防、云化 AGV、 AR 远程协作、数字孪生等。
(1)柔性生产制造 小批量多品种离散型制造企业面临三大矛盾:资产综合有效利用不高,产能不平衡;自动化投 资回报率低,产线常需变更操作,传统模式存在产线浪费,而自动化投资过大亦导致较低的回报率; 专线专用模式下高空间占用和扩产同样存在矛盾。通过基于 5G+开放自动化系统的柔性生产模式 (5G+积木式柔性生产单元、5G+开放控制系统、5G+MEC+PLC 自动化),可以解决传统的生产布 局模式,根据不同的生产需要,动态组合产线。
(2)AI 机器视觉 5G 机器视觉质检,将 5G 技术与机器视觉技术相结合,实现机器视觉终端与云端系统对接,并 利用 5G 网络大连接(mMTC)和高速率(eMBB)的特点,将高清图像实时回传至质检平台,经 过图像识别后进行控制指令快速下发,实现视觉质检远程运维与数据不出厂,并能进行全天候无死 角的检测。5G 机器视觉质检在制造流程的应用,能够大幅提高生产线上各环节原料及成品质量检 测效率,降低质检成本。
(3)远程运维 5G 时代,万物互联可同步感知虚拟世界和现实世界,利用 VR/AR 使得体验不再受时间和空间 的限制,实现“永远在场”,提升设备装配效率,同时还可以突破空间限制,实现远程专家和一线运 维人员同时在现场;
(4)远程控制 机床 PLC 远控是远程控制的主要应用场景之一,其操作业务对通信连接有低时延、大带宽、 高可靠性的严苛要求,并且作业环境复杂多变。5G 以其大带宽、低时延特性实现设备远程操控,
不但能改善操作人员的工作环境,还能有效保障操作人员安全,助力企业生产的降本增效,从而突 破传统方式的局限性,极大地提升自动化车间的运营效率,为改造提升传统制造注入新动力。
(5)AI 视觉安防 视觉智能安防是实现智慧工厂安全生产、安全管理的重要手段,结合 5G、人工智能等技术, 能够实现视频监控智能化,提升智慧工厂安全管理水平。 针对智慧工厂车间等行业场景,利用 5G 视频安防监控终端采集高清视频,并基于 AI 视频结构 化分析技术进行视频分析处理,打造工业视觉安防系统,实现生产安全行为分析应用,具体包括工 人穿戴检测、危险行为及区域入侵检测、环境及物体识别等。
(6)云化 AGV 5G 云化 AGV 场景主要面向厂内的物流调度环节,尤其是针对企业对更低的硬件成本、更灵活 的场内外 AGV 调度方案、更可靠的 AGV 传输网络有需求的离散制造企业。5G AGV 改变原有 AGV 的 4G 或 WiFi 通讯方式,通过集成 5G 通信模块,可以与 5G 网络直接通信,同时具备扩展能力, 便于二次开发。AGV 小车通过视觉、雷达、无线等多种技术进行融合定位和障碍物判断,经低时 延 5G 网络上传位置和运动信息,实现 AGV 在接收任务后或远程控制中执行现场物流运输作业并 自动避障,提升产线自动化水平。
(7)AR 远程协作 AR 远程协作是基于 AR 技术的高清音视频通讯工具,适用于各行业领域下的远程专家指导场 景,即:技术专家通过画面标注、语音指导、共享白板等方式,辅助现场人员完成相应工作。通过 5G 传输网络,能够实现实时、高速、可靠的数据传输,保证生产数据安全。
(8)数字孪生 将实物完美再现,超低反馈时延,在 5G 通信下,数据从发送到接收所需的时间最短不足 1 毫 秒,几乎没有延迟,使电脑上构建的数字孪生始终保持在最新状态。即使生产线上出现问题,工人 也能立即掌握现场情况并解决问题。数字孪生获得的仿真结果可以当即反馈给真实机器人