工廠維護(hù)模式全面升級(jí)

大型企業(yè)的生產(chǎn)場(chǎng)景中，經(jīng)常涉及到跨工廠、跨地域設(shè)備維護(hù)，遠(yuǎn)程問(wèn)題定位等場(chǎng)景。5G技術(shù)在這些方面的應(yīng)用，可以提升運(yùn)行、維護(hù)效率，降低成本。5G帶來(lái)的不僅是萬(wàn)物互聯(lián)，還有萬(wàn)物信息交互，使得未來(lái)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(shí)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(lái)，工廠中每個(gè)物體都是一個(gè)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(huì)根據(jù)“信息”自動(dòng)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(gè)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(shí)，人在千里之外也可以第一時(shí)間接收到實(shí)時(shí)信息跟進(jìn)，并進(jìn)行交互操作。

設(shè)想在未來(lái)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(shí)，故障被以最高優(yōu)先級(jí)“零”時(shí)延上報(bào)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(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)在不經(jīng)過(guò)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(lái)進(jìn)行操作修復(fù)。

此時(shí)，人即使遠(yuǎn)在地球的另一端，也可通過(guò)一臺(tái)簡(jiǎn)單的VR和遠(yuǎn)程觸覺(jué)感知技術(shù)的設(shè)備，遠(yuǎn)程控制工廠內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行修復(fù)，工業(yè)機(jī)器人在萬(wàn)里之外實(shí)時(shí)同步模擬人的動(dòng)作，人在此時(shí)如同親臨現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工。

5G技術(shù)使得人和工業(yè)機(jī)器人在處理更復(fù)雜場(chǎng)景時(shí)也能游刃有余。如在需要多人協(xié)作修復(fù)的情況下，即使相隔了幾大洲的不同專家也可以各自通過(guò)VR和遠(yuǎn)程觸覺(jué)感知設(shè)備，第一時(shí)間“聚集”在故障現(xiàn)場(chǎng)。5G網(wǎng)絡(luò)的大流量能夠滿足VR中高清圖像的海量數(shù)據(jù)交互要求，極低時(shí)延使得觸覺(jué)感知網(wǎng)絡(luò)中，人在地球另一端也能把自己的動(dòng)作無(wú)誤差地傳遞給工廠機(jī)器人，多人控制工廠中不同機(jī)器人進(jìn)行下一步修復(fù)動(dòng)作。同時(shí)，借助萬(wàn)物互聯(lián)，人和工業(yè)機(jī)器人、產(chǎn)品和原料全都被直接連接到各類相關(guān)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在故障診斷時(shí)，人和工業(yè)機(jī)器人可參考海量的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，提高問(wèn)題定位精準(zhǔn)度。

工業(yè)機(jī)器人加入“管理層”

在未來(lái)智能工廠生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中涉及到物流、上料、倉(cāng)儲(chǔ)等方案判斷和決策，5G技術(shù)能夠?yàn)橹悄芄�廠提供全云化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。精密傳感技術(shù)作用于不計(jì)其數(shù)的傳感器，在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行信息狀態(tài)上報(bào)，大量工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)收集起來(lái)，龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始形成，工業(yè)機(jī)器人結(jié)合云計(jì)算的超級(jí)計(jì)算能力進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和精確判斷，給出最佳解決方案。在一些特定場(chǎng)景下，借助5G下的D2D（Device－to－Device，意為：設(shè)備到設(shè)備）技術(shù)，物體與物體之間直接通信，進(jìn)一步降低了業(yè)務(wù)端到端的時(shí)延，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷實(shí)現(xiàn)分流的同時(shí)，反應(yīng)更為敏捷。生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)的時(shí)間變得更短，解決方案更快更優(yōu)，生產(chǎn)制造效率得以大幅度提高。

我們可以想象未來(lái)10年內(nèi)，5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋到工廠各個(gè)角落。5G技術(shù)控制的工業(yè)機(jī)器人，已經(jīng)從玻璃柜里走到了玻璃柜外，不分日夜地在車間中自由穿梭，進(jìn)行設(shè)備的巡檢和修理，送料、質(zhì)檢或者高難度的生產(chǎn)動(dòng)作。機(jī)器人成為中、基層管理人員，通過(guò)信息計(jì)算和精確判斷，進(jìn)行生產(chǎn)協(xié)調(diào)和生產(chǎn)決策。這里只需要少數(shù)人承擔(dān)工廠的運(yùn)行監(jiān)測(cè)和高級(jí)管理工作。機(jī)器人成為人的高級(jí)助手，替代人完成人難以完成的工作，人和機(jī)器人在工廠中得以共生。

按需分配資源

5G網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片提供適用于各種制造場(chǎng)景的解決方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高效和低能耗，并簡(jiǎn)化部署，為智能工廠的未來(lái)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

首先，利用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)保證按需分配網(wǎng)絡(luò)資源，以滿足不同制造場(chǎng)景下對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。不同應(yīng)用對(duì)時(shí)延、移動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、連接密度和連接成本有不同需求，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的靈活配置尤其是對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的合理快速分配及再分配提出了更嚴(yán)苛的要求。

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(dòng)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(shí)延、極高的可靠性、極大的帶寬等，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。例如在智能工廠原型中，為滿足工廠內(nèi)的關(guān)鍵事務(wù)處理要求，創(chuàng)建了關(guān)鍵事務(wù)切片，以提供低時(shí)延，高可靠的網(wǎng)絡(luò)。

在創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)切片的過(guò)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(gè)基礎(chǔ)設(shè)施資源也都有各自的管理功能。通過(guò)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(dú)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(jí)的、模塊化的管理模式，使整個(gè)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(dòng)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(dú)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(gè)切片針對(duì)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(gè)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(shí)時(shí)性，對(duì)時(shí)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?cái)?shù)據(jù)中心，盡可能地降低時(shí)延，保證對(duì)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制和響應(yīng)。

此外，采用分布式云計(jì)算技術(shù)，以靈活的方式在本地?cái)?shù)據(jù)中心或集中數(shù)據(jù)中心部署基于NFV（Network Function Virtualization，意為：網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用和關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)功能。5G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬和低時(shí)延特性，使智能處理能力通過(guò)遷移到云端而大幅提升，為提升智能化水平鋪平了道路。

在5G網(wǎng)絡(luò)的連接下，智能工廠成為了各項(xiàng)智能技術(shù)的應(yīng)用平臺(tái)。除了上述四類技術(shù)的運(yùn)用，智能工廠有望與未來(lái)多項(xiàng)先進(jìn)科技相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)資源利用、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)收益的最大化。例如借助5G高速網(wǎng)絡(luò)，采集關(guān)鍵裝備制造、生產(chǎn)過(guò)程、能源供給等環(huán)節(jié)的能效相關(guān)數(shù)據(jù)，使用能源管理系統(tǒng)對(duì)能效相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)能效的波動(dòng)和異常，在保證正常生產(chǎn)的前提下，相應(yīng)地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備、能源供給及人員等進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的能效提高；使用ERP（Enterprise Resource Planning，意為：企業(yè)資源計(jì)劃）進(jìn)行原材料庫(kù)存管理，包括各種原材料及供應(yīng)商信息。當(dāng)客戶訂單下達(dá)時(shí)，ERP自動(dòng)計(jì)算所需的原材料，并且根據(jù)供應(yīng)商信息即時(shí)計(jì)算原材料的采購(gòu)時(shí)間，確保在滿足交貨時(shí)間的同時(shí)做到庫(kù)存成本最低甚至為零。

因此，5G時(shí)代的智能工廠將大幅改善勞動(dòng)條件，減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，提高生產(chǎn)過(guò)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(gè)流程，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到銷售各個(gè)環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，并在此基礎(chǔ)上實(shí)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。