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    布局新基建:5G+工业互联网典型场景与案例分析

    发布日期:2020-03-16

     “5G+工业互联网”迎央地政策力挺

    工业互联网是第四次工业革命的关键支撑,5G是新一代信息通信技术演进升级的重要方向,二者都是实现经济社会数字化转型的重要驱动力量。5G与工业互联网的融合创新发展,将推动制造业从单点、局部的信息技术应用向数字化、网络化和智能化转变,从而走向制造强国、网络强国建设的目标。
     
    国家为推动“5G+工业互联网”512工程加速落地,高质量推进5G与工业互联网融合创新,明确到2022年,将突破一批面向工业互联网特定需求的5G关键技术,“5G+工业互联网”的产业支撑能力显著提升;打造5个产业公共服务平台,构建创新载体和公共服务能力;加快垂直领域“5G+工业互联网”的先导应用,内网建设改造覆盖10个重点行业;打造一批“5G+工业互联网”内网建设改造标杆、样板工程,形成至少20大典型工业应用场景;培育形成5G与工业互联网融合叠加、互促共进、倍增发展的创新态势,促进制造业数字化、网络化、智能化升级,推动经济高质量发展。
     

    5G与工业互联网融合发展趋势明朗

    工业互联网的发展离不开网络、标识、平台、安全的全面创新探索,在网络侧,OPC UA+TSN作为产业界共识,5G与边缘计算相结合成为工业互联网新的探索方向;标识在工业互联网应用将体系化,分布式架构成为新热点;互联网平台已经实现边缘与云端深度协同,应用创新支撑成为提升重点;安全测试、安全认证、数据安全成为研究重点。
    从现今看,工业互联网领域已有众多新模式、新业态展露头角,激发了制造业转型升级活力。接下来,5G+工业互联网融合发挥在那将产生叠加增倍效应,助力众多企业实现远程协同管理、产品服务化、供需对接实时化、智能化生产和管控精细化、无人化。赛意信息致力于工业互联网、新一代信息技术、数字化转型的发展,能为企业级客户提供相应战略解决方案。
     

    5G赋能赛意工业互联网细分场景应用升级

    1,设备远程监控和健康管理——5G数据回传和数据采集

    传统生产环境中,设备因缺乏健康管理和有效的监控,容易出现“带病工作”,导致产品良率低下,损耗严重。同时设备突发性非计划故障?;?、备件采购周转不及时也会为生产带来大量损失。而传统生产工厂也存在着生产环境复杂,特殊环境要求多,移动设备多,数据回传设备线路铺设难度大、成本高等问题。此外,生产设备监控系统需要根据生产任务,配合产线频繁地进行调整,因此采用有线组网的方式极为复杂,且工期长。而依赖传统网络技术,工业数据采集实时性要求难以得到保证,传统数据采集技术对于高精度、低时延的工业场景难以保证重要的信息实时采集和上传,无法满足生产过程的实时监控需求。
    通过5G网络技术,其带宽超高(10-20Gbps)、连接广(100万个)、低时延(1ms)、可靠性高(99.999%)、移动性灵活、安全性高等特点,利用移动边缘计算,解决多设备接入和协议转换问题,可轻松实现多组乃至海量生产设备的运行状态数据高效稳定的回传,至云端平台结合算法做分析诊断,将设备状态和健康诊断结果传至客户多端口,实时掌握设备故障和健康状态,轻松有效替代人工检查,发现问题变化过程,针对性解决设备隐患,实现预测性维护,避免非计划?;吹乃鹗?。
     

    2,机器视觉质量检测——5G室内超高带宽

    制造业中有较多的智能化生产车间,存在视觉质量检测工序,其产品的质量检测依赖人工和经验,存在标准化程度低、人力成本高、且易受主观因素影响、整体效率低、准确度不高、缺陷难回溯等问题。如手机屏幕坏点检测,10亿像素级别的清晰度,工业相机每张相片文件大小超过1G,目前通过4G等现有网络传输数据在带宽和可靠性上难以支撑实现,而传统意义上上传缩略图,则会导致缺陷信息失真。
    通过产线部署内置5G通信模组工业相机和边缘计算网关,利用5G网络技术的超大带宽(支持下行速率达20Gb/s和上行速率达10Gb/s),及低时延高可靠性(可实现0.5~1ms的时延以及超过99.999%的可靠性),可实现文件数据的秒级上传 ,将待检测物品通过高清工业摄像头拍色的图片或视频信息上传至云端,进行跨地域跨网络的大数据聚集及横向对比分析,实现高精度质量检测、缺陷实时识别与自动分拣,同时可有效记录检测物品的瑕疵,为追溯缺陷原因提供数据分析依据,支持生产效率和产品质量的改进决策。
     

    3,企业资产部署及仓储管理——5G室内精准定位

    室内定位是工业领域的普遍需求,例如室内大面积立体仓库,需要根据订单及产品规格信息,精准定位存放货物,实现叉车调度及线路规划,高效完成产品的及时收发货等。而室内环境也普遍存在设备密集度高、设备间距离短、信号受阻不稳定等问题,对设备定位精度和信号稳定度都有较高要求。
    目前室内定位基本是蓝牙、激光、UWB三分天下。而5G使用新型编码调制、大规模天线阵列等带来的大带宽特性,有利于参数估计,为高精度距离测量提供支持;大规模天线技术,5G基站可实现128个天线阵子,为高精度角度测量提供支持。另外,5G将实现超密集组网(UDN),用户信号可被多个基站同时接收,将有利于多基站协作实现高精度定位,故5G在室内精准定位方面能可能更好的替代蓝牙、激光、UWB。而通过部署大量5G低功耗定位标签可高效、低成本的实现室内精准定位,满足企业资产部署和仓储管理等场景需求。
     

    4,产线设备海量连接——5G高密并发连接

    以企业的生产园区为例,数条产线并行生产,会有几百甚至上千个联网设备同时工作,传输速率、时延等要求也不尽相同。针对这种工业级的高密并发连接场景,可以为每千平米覆盖范围提供超过5000个实时工作的行业终端同时接入5G网络的能力。无论是实时调度生产资源的设备,还是产线上忙碌的装配或测试机器,都可以无阻塞的连接5G网络,真正做到全联接的智能企业;
    再以汽车生产线为例,每台发动机都刻上编号和条码,每个工序都通过传感器进行数据检验,并对产品从上线到包装各个环节的所有信息进行记录。通过纳入5G的NB-IOT技术,可以减少人工干预、及时采集生产数据,合理编排生产计划,生产线人员将大幅减少,作业自动化率和自动纠错防错能力将大幅提升,人均产出效率也将显著提升。
     

    赛意布局“5G+工业互联网”典型案例

    1,基于5G的设备远程监控和维护应用案例

    2019年,赛意信息与广州某车辆制造企业展开了基于5G的设备远程监控和维护的项目合作,通过合作助客户实现厂区内恒温恒湿电机房安全监控和设备健康管理。导入赛意工业互联网解决方案后,在日常封闭的风机房内部署赛意工业手环,传感器监测电机运行状态,并将采集到的设备运行数据通过5G无线信号经网关上传到云端,结合算法做分析诊断。用户在任意场合可以打开手机小程序或WEB端查看状态,以及接收告警信息。由于5G的高带宽、低延时、连接广、安全性高等特性,可解决多设备接入和协议转换问题,在数据回传和数据采集应用上,极大的提高了数据的可靠性,数据丢包率更低,更稳定,数据传输更可靠,轻松实现多组终端数据同步处理。最终,在不?;?、不影响生产的情况下对有特殊环境要求(恒温恒湿)的封闭机房实现设备日常维保检查,通过7*24小时远程实时监控电机运营状态,对可能出现的故障及时预警,避免非计划性?;?,并通过5G技术的加持助客户实现厂区设备精益运营管理。
     

    2,基于5G+AI的机器视觉监测应用案例

    2019年,赛意信息联合某玻璃制造商展开了基于5G+AI的机器视觉-玻璃缺陷监测项目。5G的网络超大带宽的技术特性具备高精度测量和缺陷检测的成像条件,帮助实现了大尺寸(亿像素及以上)、高分辨率(0.x微米分辨率)的图像处理及高水平的成像方案设计。方案在发挥图像特征提取算法优势的同时,再结合AI算法对于缺陷分类的性能优势,通过AI+计算机视觉技术对图像进行结构化分析,运用AI模型算法进行实时推理,根据分析结果输出相应指令和报告,最终实现高效高精度的质量和缺陷识别,辅助客户建立以机器视觉设备为标准的缺陷检出方案及管控标准,解决了客户在玻璃缺陷监测中人工质检效率低下、漏检、缺陷结果不便于记录和追溯等一些列问题。

     
     

    3,基于5G的虚拟堆场仓储管理规划案例

    项目利用5G基站支撑的高精度测量定位能力结合5G的超大带宽数据传输能力,为某新材料科技企业的风电叶片虚拟堆场智能仓储管理定制规划方案。叶片定位管理系统由GPS定位标签、定位管理器、PC端和移动端组成,由GPS定位标签按照应用要求采集并输出位置坐标到定位服务器,再由定位服务器将信息分发给WMS服务器、PC端及移动端。在查找空位和叶片时,从WMS服务器接收库位编号,并在地图中明确显示,以引导现场人员快速到达预定位置。通过虚拟堆场界面和对应指令,指导员工快速精准实现叶片定位、信息绑定、关联配组、上架下架、入库出库等操作,助力客户高效实现风电叶片的仓储管理智能转型升级。
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