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大唐5G业务应用白皮书:智能制造篇

专题策划黄晓娟│文

2016年,中国制造业规模以上工业销售产值已经达到了115.2万亿,利润总额达7.2万亿。2017年中国制造业的产值已经占全世界的33%左右,是美国制造业产值的两倍,略低于美国加欧盟之和。制造业作为国民经济的支柱,是科技创新的主战场。

随着新一代信息技术和计算机技术的普及与突破式发展,全球制造业正处于重塑发展理念、调整失衡结构、重构竞争优势的关键节点。美国、德国和英国等发达国家抢抓新一轮工业革命的发展机遇,分别颁布了《先进制造业国家战略计划》、《工业4.0战略》、《工业2025战略》,围绕核心标准、技术、平台加速布局工业互联网,构建数字驱动的工业新生态,制造业国际竞争日趋激烈。

工业和互联网产业的变革,带来工业互联网的机遇和挑战。互联网的上半场是消费互联网,已经解决了人、信息、消费品之间的联系,但还没有解决人与设备、设备与设备,尤其是工业设备之间的互联互通。目前,中国80%以上的机器设备还没有“上网”,海量的工业设备仍然缺乏数字化的升级手段,海量的工业数据仍然受困于机器内部而无法传递出来。生产制造灵活性不足,流水线的生产模式无法满足当前定制化的消费需求。制造业发展不均衡,大部分中小企业信息化水平比较低。

随着“人口红利”的消失,制造业正面临不断上升的成本压力,劳动力供给短缺问题日益严峻,亟需尽快提升工业效率,避免工业竞争力的下降。

大唐移动的“5G +智能制造”解决方案,以流程自动化、计算智能化为核心,通过5G 网络、大数据、移动边缘计算等核心技术,整合装配信息、测试结果、操作人员信息、产品信息、工站信息、订单信息与工序等信息,实现车间现场数据收集采集、制造过程管理、质量SPC 分析、设备/环境/能源监控、远程运维、仓储物料管理、产品溯源、批次跟踪、个性定制、制造能力交易以及库存管理、车辆物流资产管控等功能,实现制造过程的智能控制、运营优化,并实现生产组织方式的变革。

通过5G网络及部署在工厂内的高清摄像头及温度、湿度、电压、电流、稳定性、粉尘、噪音、空气质量、有毒气体等环境监测传感器以及部署在边缘服务器或者边缘计算云平台上的环境及视频监控系统。可以完成工厂内环境及安全的实时监测及预警分析,为工厂提供恒定的生产环境及生产过程的安全保障。可以实现生产线重点岗位操作影像全记录,达成生产线无人值守的目的。同时,可以对高能耗产线工序和设备制定具有针对性的顶层节能规划,动态调整节能措施,进行局部精细控制,实现生产能源精细化管控。

对某些不适合工人进入的特定环境,如矿井、辐射区域等,可预先将机械设备运送至作业现场,工人在监控中心通过5G网络对其进行远程操作,完成预定工作目标,实现设备的远程控制。

通过高可靠、低时延的5G网络对工业生产设备、零部件的运行状态、异常情况、工况信息等数据进行实时采集、上传,与MES进行数据集成,并在云端进行实时计算、分析,控制指令解析及下发。通过接入网关对相应设备进行云端控制,实现数据自动采集及分析。采用视频图像识别等方法对整体加工工程进行监控,通过5G网络回传、AI算法辅助、大数据分析等技术对关键制造工序、最终成品进行如表面缺陷检测等相关质量检测,实现质检工序和质检数据全覆盖,提高质检效率、产品质量,降低不良品比例,提升客户满意度,并降低维护成本。

5G 低时延高可靠的网络特性,可助力企业实现生产线的全自动化操作,此外还能实现对特定环境下的大型机械设备的远程控制操作,可以显著提升企业的生产效率,提高产品质量,降低人力成本。同时,从营销、服务、设计等环节的互联网新模式新业态,带动生产组织和制造模式的智能化变革,提供包括精准营销、个性定制、智能服务、协同设计、协同制造等一系列服务。

在运营商建设的5G 网络中,可通过网络切片+ 移动边缘计算实现对特定行业、区域内的业务支撑。企业可通过打包购买服务的方式,获取高速率、低时延、高可靠的无线网络支撑,采用按年计费的方式。或者由信息化服务提供商集中从运营商处按照集团客户的方式统一购买服务,再转售给工业或制造企业,同时为工业或制造业客户提供所有信息化系统设备的安装、运营及后续维护服务。

目前大唐正不断拓展各个工业领域的5G 应用,希望借助5G 低时延高可靠的网络特性,提供更高效、灵活、安全的解决方案,助力中国智能制造的快速发展。