5G 驱动制造业转型升级


龙8官方网站app   时间:2021-08-24





  2019年6月我国正式发放5G商用牌照。今年1月,工信部发布《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》,提出支持工业企业建设5G全连接工厂。到2023年,在10个重点行业打造30个5G全连接工厂,推动5G应用从外围辅助环节向核心生产环节渗透,加快典型场景推广。《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》中则提出了要围绕研发设计、生产制造、运营管理、产品服务等环节,聚焦“5G﹢工业互联网”发展重点行业,打造典型应用场景,持续开展“5G﹢工业互联网”试点示范,支持5G在质量检测、远程运维、多机协同作业、人机交互等智能制造领域的深化应用,不断强化示范引领,推动成熟模式在更多行业和领域复制推广。5G正在改变传统生产与管理方式,让“个性定制”“一件起订”的柔性化生产模式变为现实;无人车间、“黑灯工厂”成为工业制造业界的前沿潮流,5G催生工厂运维管理巨大变革;不同行业面临诸多痛点,5G帮你解决!更不用说随着5G加持下的工厂变得更“智慧”,制造也更加“绿色”。


  5G赋能柔性生产


  你是否有这样的经历:想要购置一台洗衣机,但在家电市场逛了一圈之后发现,专柜里的成品有些功能合适,可样式自己不喜欢;有的外观让人满意,可性能又不称心。要是能定制一台就好了!


  近年来,消费者对于个性化、定制化产品的需求日益增强。而随着新一代信息技术的发展,5G、工业互联网、人工智能等正在改变着传统生产与管理方式,也让“个性定制”“一件起订”的柔性化生产模式变为现实。


  来到位于广东省深圳市宝安石岩的创维工业园区,中国电信联合创维打造的5G﹢8K柔性智能工厂正在引领家电行业智能制造数字化转型。在智能化生产条件下,工厂的转产时间降低至1小时,人均产出效率提高17%,异地维护效率提升5倍,仓储库容量提升了2.5倍……在这里,中国电信利用一张5G融合专网,实现了5G﹢融合网络支持柔性生产、5G﹢AI“车间眼”智能视觉检测、5G﹢ 8K﹢VR/AR智能远程运维、5G﹢智能物流四大核心应用落地。


  据了解,利用5G网络,可以实现对制造过程设备的多源异构数据的采集和解析,发挥5G﹢光纤的融合网络优势,实现存量传统产线的全数字化改造升级,在全量产线数据汇聚的基础上,借助5G的大带宽和稳定连接优势,大幅提升核心关键设备转产时数据配置下发的速度和灵活性,从而实现小批量混线生产。


  在近期举办的“5G行业应用规模化发展现场会”上,中国联通与格力电器联合打造的5G﹢工业互联网示范产线实践成果“格力5G﹢智慧工厂”向大家展示了“黑灯工厂”的美好发展前景。走进格力电器总装车间K3106产线,就能看到5G、AI等现代先进科技充分融入生产场景:大屏幕上,全产线虚拟仿真实现了从产品设计、生产计划到制造执行的全流程数字化;产线上,格力自主研发的机器人替代传统人工高质量完成各项质检工作,产线工人加工动作规范比对高效提升工艺水平;车间通道上,AGV导引车与智能电子仓实现智能调度、精准配送……


  中国联通助力格力打造5G﹢智慧工厂,使管理效率提升超10%,作业准确率提升30%,控制调度系统响应时间减少50%,年节约生产成本超1500万元。中国联通采用“5G﹢MEC﹢SA切片”的模式,为格力构建了一张高质量的5G行业虚拟专网,在其总部园区建成9套5G宏站、167个pRRU,落地覆盖研发设计、生产制造、物流调度、运营管理4大类15种5G融合创新应用。这一切,正在让传统产线焕发出新的勃勃生机。


  如我们所见,在传统产业的数字化和智能化转型中,5G的新特性、新能力正在大显身手,为各项技术的深度融合和规模应用提供可能,有力驱动管理理念、生产方式的变革,为传统产业赋能、赋智。


  如今,大到汽车、家电,小到服装、食品等,都有柔性生产的现实需求。依托5G网络,消费者可以通过移动终端选择产品所需的颜色、形状、规格,直接下单,自动化生产线上的机器人可以自由抓取零部件组装制造,上万个传感器能够实时传输各项生产数据……在越来越多的工厂,汇聚着来自世界各地的个性化定制订单,传统的大规模制造正在变成以用户体验为中心的大规模定制。


  5G帮助化解行业痛点


  化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料,经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。化纤行业是国民经济重要的基础产业,近年来,我国化纤工业发展迅速,已经成为世界上最大的化纤生产国、进口国和使用国。


  然而,目前化纤行业在通信方面面临的挑战主要包括三点:一是传统网络传输无法满足车间设备所需的端到端低时延、高稳定性及可靠性的要求;二是面临网络结构复杂,布线、运行和维护成本高,安全管理能力不足的问题;三是生产车间业务繁多,特别是一些视频类业务(如高清视频监控、机器视觉等)对带宽要求高,而传统网络无法满足要求。


  特别是在化纤生产过程中,面临的最主要问题是“飘丝”。化纤生产过程大体分为聚酯、纺丝、卷绕、包装等工序。其中,纺丝环节经常会出现“飘丝”“飘杂”等现象,是影响产品质量的主要问题。成品丝由36~288根7μm左右的细丝组成,所谓“飘丝”就是细丝因组件工作异常或外部温湿度环境影响,从整体丝束中飘落,如果长时间不进行处理,飘落丝束将在油嘴等处堆积形成堵塞并最终引起“断头”,造成产品质量下降等诸多问题。


  位于浙江嘉兴桐乡市的新凤鸣集团是一家集PTA、聚酯、纺丝、加弹、进出口贸易于一体的世界级化纤企业,其利用5G﹢智能巡检机器人改善“飘丝”问题的检测,有效减少“飘丝”漏检。智能巡检机器人采用先进的激光SLAM算法、辅助视觉分析算法,能够在4000米/分钟高速产能7μm的一组丝线(一组最低36线,最高218线)过程中进行多角度、高清晰的视频抓拍,结合后台对视频的智能化分析算法,能够快速定位丝线“飘丝”或“漂杂”引起的最终产品品质问题,将数据通过5G SA网络快速传输至相应后台,结合部署在园区的边缘计算技术,可在200ms内完成数据分析处理的整个过程,对异常的设备进行定位,通过声光报警快速通知工作人员进行处理,促进产品品质的提升。


  在服装制造领域,有线网络布局成本高、改造施工及后期运维成本大一直是痛点。若放弃使用有线网络,将导致服装工厂内网络布局不完善,给工厂运行带来一定困难。据资深从业人员介绍:“5G面世前,我们不仅尝试使用有线网络连接的方式,也尝试了WiFi。有线网络线缆排布操作不便,且容易形成布线杂乱问题,存在安全隐患;WiFi信号时延高,抗干扰性较弱,且存在信号覆盖死角与盲区,数据采集的效果并不理想。”


  以服装大厂雅戈尔为例,其在工厂转型升级过程中优先选择支持智能物联的设备,比如用智能仪表来取代传统的水电气机械仪表。然后借助5G连接,提高了数据采集能力,实现线路的自动控制,同时利用CPE与裁床的连接能力实现AR无缝衔接,打通了缝纫机、裁床、吊挂之间的流程。


  5G助力工厂运维


  在5G 开始与制造业融合之前,或许谁都不曾想到,工厂没有人也可以良好地生产运转,里面一切情况也可以被悉数掌握——无人车间、“黑灯工厂”成为工业制造业界的一种前沿潮流,这对制造工厂的运维管理来说是一次巨大的变革。


  早前由于信息化程度不够,许多传统制造企业运维一直都存在诸多掣肘,如生产数据采集靠人工,效率低;设备须现场检修,远程运维能力缺乏;生产设备采用有线联网,维护、排障存在困难;传统电脑数据易拷贝,涉密数据易泄露;工业生产对人工依赖度太高等。但是现在,5G的加入让这一切都发生了变化。


  在西安中兴通讯终端工厂车间内,AGV自动导引运输车在不停四处行走,为各个生产线运输生产要件。据了解,传统的磁条、色带导航AGV 需要预先对生产环境进行改造,无法随着生产流程的变化快速调整,难以适应临时性的弹性需求。并且在过去,定位、控制全部都在工厂内部的WiFi网络中完成,然而厂房面积大、障碍物多,对信号能产生干扰的金属架构密集,造成AGV的调度业务并不流畅。而如今的AGV因为安装了电磁或光学等自动导引装置,借助5G网络,就能沿规定的导引路径行驶,可以灵活部署在厂区内部,并且借助大带宽、低时延的5G网络及云化AGV管理平台,管理人员就能够实现同一工厂下的AGV灵活协同且高精度的全局定位和实时控制。


  在浙江杭机股份有限公司,由于技术专家聚集的公司总部在杭州,生产基地在浦江,使得浦江生产基地技术力量常显不足。有时浦江生产基地一旦遇到设备故障,就需要专家从杭州赶来维修,时间成本、人工成本大幅增加,故障处理的时效性也得不到保障。如今,依托5G技术实时采集设备数据,一旦发现数据有偏差,技术专家就会实时接收故障报警,在总部指挥中心利用5G、AR和超高清音视频等关键技术就能现场指导浦江工人进行设备检修和维护,降低了对现场人员的技能要求,提升了工作效率,还有效节约了企业人力资源成本和专家差旅成本。


  取代重复性的劳动,是5G与机器人结合后落地的最好场景。在河南新乡化纤新区五长丝车间,140米的车间通道中,5G﹢AGV搬运机器人穿梭其中搬丝落丝,并可自动避让障碍物。“一辆400公斤的搬运车,由人工推送搬运变为了智能自动搬运,大大降低了员工的工作强度。”车间负责人表示,从落丝到AGV运丝再到检测、自动进库等全是智能化,由于5G传输速率快,机器人的搬运效率至少提高20%以上。5G﹢AGV搬运机器人在纺织行业广泛应用的作用是综合的、多方面的,不仅缓解劳动力成本上涨带来的压力,而且提高了生产效率,降低单位时间内的成本,提升了产品品质,从而增大盈利空间。


  5G让制造更“绿色”


  如今,加快制造业绿色低碳发展成为转型升级的重要方向,5G具备的低时延、大带宽、广连接等特点,可以助力制造更“绿色”。


  电解铝企业普遍面临着生产安全隐患多、设备智能化程度不足、生产管理信息不畅等问题。为了实现安全生产、生产智能化转型以及精准管理,云南神火、中国移动、中兴通讯、贵阳铝镁等单位携手建设一体化智慧工厂,落地了能耗大数据分析、中频炉铁水温度智能分析、传送带裂纹在线检测、空压机视觉抄表、天车远程操控等有色金属冶炼绿色智慧工厂全场景泛5G应用。


  如今,工厂通过5G网络接入感知数据源已超过1万种,实现生产全流程信息数据共享,在此基础上利用生产设备大数据分析技术,可增强对能耗的精细化管理,实现铝电解槽“动态平衡”“炉膛类型”“氧化铝浓度”的实时监测与控制,提高电解槽内氧化铝浓度分布的均匀性,每吨铝降电耗1%~2%,每年可节约用电9000万千瓦时以上。


  利用5G大带宽的能力,在生产现场部署高清工业相机或激光扫描仪,将拍摄的产品高清图像通过5G网络实时传输至部署 在 园 区MEC上的通用机器视觉平台,进行拼接及统一识别处理,使得整个工业机器视觉体系更加柔性化、便捷化。


  此外,通过5G机器视觉分析,实现1450℃铁溶液的精准测量,阳极浇铸良品率提升15%;实现传送带状态的实时自动检测,代替了皮带空转的人工巡检,能够减少检修皮带空转80%,避免皮带断裂后的经济损失;利用5G结合电耦合测温及光纤应变测温手段,完成恶劣环境下超高密度终端传感器的接入,实现了0℃到1000℃高温危险区域的在线检测,解决电解铝生产过程中总数超过7万且分布不规则的测温点数据采集问题。


  “我们建设智慧工厂本着一个原则,能用机器工作的不用人,能自动的不手动。”云南神火铝业有限公司智慧工厂王攀介绍智慧工厂的建设情况时表示,目前,智慧工厂项目二期进行了5G应用的多个探索,如基于5G的光纤应变温度监测系统对电解槽漏液进行分析、基于5G的传送带跑偏裂纹视觉监测、5G ﹢ MEC天车集中远程操控以及“5G﹢”综合定位等。在引入这些应用后,云南神火在安全生产及产品质量方面有了大幅提升,5G助力绿色智慧工厂建设成效明显。(记者 赵乐瑄 刘彤 张佳丽 吴皓琨)


  转自:人民邮电报

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