技術(shù)
導(dǎo)讀:通過實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)系統(tǒng)到互聯(lián)技術(shù)的轉(zhuǎn)換,5G將從根本上改變制造業(yè)。
我們正處在互聯(lián)互通新時(shí)代的尖端,但隨著下一代無線5G網(wǎng)絡(luò)在全球鋪開,這對(duì)制造業(yè)有什么好處?
雖然面向消費(fèi)者的電信公司只談?wù)撓螺d速度,但對(duì)于制造業(yè)來說,重點(diǎn)轉(zhuǎn)向超可靠的低延遲、密度和無處不在的連接性。正是這些鮮為人知的特性,除了驚人的5G速度之外,將鼓勵(lì)行業(yè)在工業(yè)工廠和倉庫中建設(shè)私人5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
這個(gè)行業(yè)是一條流動(dòng)的生產(chǎn)線;從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)到工業(yè)4.0,一切都很普遍,“智能工廠”和“邊緣計(jì)算”也不遠(yuǎn)。
從高精度裝配線和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)疊加,到云機(jī)器人和無電纜工廠,以下是5G可以改變制造業(yè)的12種方式。
1.AR耳機(jī)和眼鏡
盡管這是對(duì)5G的夸大,但不可否認(rèn)的事實(shí)是,更快下載數(shù)據(jù)的能力將是5G對(duì)制造業(yè)的一個(gè)主要吸引力。5G網(wǎng)絡(luò)最終有望實(shí)現(xiàn)20Gbps的下載速率,以及同樣重要的是10Gbps的上傳速率,其速度將比4G網(wǎng)絡(luò)快100倍。這項(xiàng)所謂的“增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)”功能最直接的優(yōu)勢(shì)就是可以輕松共享和流式傳輸4K品質(zhì)的視頻,這可以很快地轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M現(xiàn)實(shí)內(nèi)容和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)覆蓋。除了頭戴式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)耳機(jī)、頭盔和眼鏡外,還可以用于施工、故障排除、遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)和檢查,以利用額外的帶寬。但是,先進(jìn)的5G網(wǎng)絡(luò)尚未達(dá)到5G峰值數(shù)據(jù)速率附近的任何水平。
2.低延遲
5G網(wǎng)絡(luò)將接近消除延遲問題。不要將延遲與速度或帶寬混淆。后者是關(guān)于您在一秒鐘內(nèi)可以接收多少數(shù)據(jù)的信息,而延遲則描述了從一處向另一處發(fā)送信息時(shí)線路的延遲。延遲以毫秒(ms)為單位進(jìn)行度量,為了給您一些背景信息,大多數(shù)現(xiàn)代4G網(wǎng)絡(luò)的延遲約為50毫秒。但是在使用URLLC(超可靠和低延遲通信)的5G網(wǎng)絡(luò)中,延遲理論上可以將其減少到一毫秒,從根本上使延遲問題變得毫無意義。制造商的優(yōu)勢(shì)很多;想想高精度裝配線,其中所有機(jī)器和機(jī)器人都可以實(shí)時(shí)完美同步,物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的大規(guī)模采用,甚至人類通過觸摸來控制機(jī)器。但是,第一代5G網(wǎng)絡(luò)往往提供大約10ms的延遲,因此,目前,延遲仍然是一個(gè)問題。預(yù)計(jì)第二代5G網(wǎng)絡(luò)將主要用于減少延遲。
3.無處不在的連接
5G與容量和密度有關(guān),與速度有關(guān)。5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)范每平方公里最多允許一百萬個(gè)設(shè)備,這從理論上為機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)通信以及整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)注入了活力,這對(duì)工業(yè)來說是一個(gè)巨大的吸引力。在制造業(yè)中,這些設(shè)備無所不包,從傳感器、機(jī)器和機(jī)器人到可穿戴設(shè)備、自動(dòng)車輛和虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)。然而,5G網(wǎng)絡(luò)尚未達(dá)到這一最高規(guī)格,因此,5G網(wǎng)絡(luò)的容量方面可能需要幾年時(shí)間才能對(duì)制造商產(chǎn)生吸引力。
4.智能工廠與工業(yè)4.0
制造環(huán)境中的5G并不是指像消費(fèi)者那樣利用公開的5G連接。不是的,工業(yè)上的5G是關(guān)于構(gòu)建定制的、私有的5G網(wǎng)絡(luò),它本質(zhì)上使智能或“智能”工廠的概念鮮活起來。這也稱為工業(yè)4.0,它旨在放棄采用互聯(lián)系統(tǒng)的舊方法,以鼓勵(lì)在封閉環(huán)境中實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)化的自動(dòng)化。通過全面部署物聯(lián)網(wǎng)(IoT)并在每臺(tái)機(jī)器上連接傳感器,目標(biāo)是預(yù)測(cè)問題,實(shí)時(shí)查看問題并減少生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間。秘密武器將是能夠在每臺(tái)機(jī)器和設(shè)備上處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析軟件。
5.人工智能和邊緣計(jì)算
盡管消費(fèi)者的注意力集中在智能手機(jī)上,但光纖電纜將成為下一代5G網(wǎng)絡(luò)的骨干。而且它是工廠和指揮中心的固定無線路由器,將為制造商帶來超快速的無線連接。但是,為了真正實(shí)現(xiàn)無延遲的要求,并且僅是為了節(jié)省將所有數(shù)據(jù)發(fā)送(存儲(chǔ))到云中以及從云中返回的費(fèi)用,工廠將需要``邊緣''計(jì)算服務(wù),例如Microsoft的新Azure區(qū)域。也稱為“霧”計(jì)算,這是計(jì)算數(shù)據(jù)并在靠近源而不是在云中啟用分析的過程。制造工廠中的Cuemini數(shù)據(jù)中心,這也增加了一層數(shù)據(jù)隱私和安全性。
6.無電纜“云優(yōu)先”工廠
制造商目前依靠固網(wǎng),而很少使用WiFi。但是,在工廠中安裝5G固定線路無線路由器將使電纜和混亂成為制造商的歷史。通過切斷電纜,工廠可以變得更加靈活,使生產(chǎn)線的移動(dòng)和重新設(shè)計(jì)更加迅速。5G還意味著機(jī)器和機(jī)器人——以及傳感器,甚至是高精度“智能”螺絲刀等不拴在一起的工具——可以彼此無線連接,也可以連接到云上。
7.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)
也稱為機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)連通性,這是制造業(yè)連接的趨勢(shì)。在激烈的競(jìng)爭(zhēng)和不可預(yù)測(cè)的全球市場(chǎng)中,行業(yè)必須精簡(jiǎn)并實(shí)現(xiàn)自主化。目前,IIoT是基于4G的,但是可以交換和流式傳輸?shù)暮A繑?shù)據(jù),加上超低的延遲,意味著IIoT最終將成為5G驅(qū)動(dòng)的趨勢(shì)。
8.觸覺互聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程觸摸
5G通常被描述為能夠創(chuàng)建“零接觸工廠”。但是,什么時(shí)候需要人工輸入呢?所謂的“觸覺互聯(lián)網(wǎng)”是指使用遠(yuǎn)程觸覺技術(shù)進(jìn)行的即時(shí)交互通信,但通常以醫(yī)生對(duì)世界其他地方的某人進(jìn)行手術(shù)為例進(jìn)行描述。這不是重點(diǎn)。相反,它利用5G的超低延遲功能,使人們可以使用機(jī)器人輔助設(shè)備在同一房間內(nèi)執(zhí)行任務(wù)。想象一下從控制臺(tái)進(jìn)行強(qiáng)大的遠(yuǎn)程控制來進(jìn)行維護(hù)和維修,包括在偏遠(yuǎn)地區(qū),以及高風(fēng)險(xiǎn)和高精度的任務(wù),如采礦。
9.云機(jī)器人
為實(shí)時(shí)機(jī)器人技術(shù)做好準(zhǔn)備。生產(chǎn)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)在制造業(yè)牢牢占據(jù)了一席之地,但是5G所要做的不只是使它們無線化。提示啟用5G的“合作云機(jī)器人”,它們使用5G的閃電般的速度和超低的延遲來彼此同步。以生產(chǎn)線上的兩個(gè)機(jī)器人為例,通過5G無線連接到同一“邊緣云”;它們可以快速交換視頻流,但也可以通過相互傳達(dá)確切位置來保持彼此同步。最終,5G意味著一個(gè)機(jī)器人可以投球,另一個(gè)機(jī)器人可以接球。更實(shí)際的是,他們可以在同時(shí)工作的同時(shí)保持設(shè)備和產(chǎn)品的完美平衡。這項(xiàng)技術(shù)還可以用來保持無人機(jī)在工廠周圍嗡嗡作響時(shí)的平衡。
10.自動(dòng)駕駛汽車
在更廣闊的世界中,自動(dòng)駕駛汽車可能永遠(yuǎn)不會(huì)以目前的形式出現(xiàn)。對(duì)于人工智能來說,要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的變量實(shí)在太多了。但是,在大型工業(yè)工廠的封閉環(huán)境中情況并非如此。就像吸塵器可以在您外出工作時(shí)了解房屋的布局并自動(dòng)清潔房屋一樣,一大群車輛也可以相當(dāng)輕松地在工業(yè)廠房和倉庫中移動(dòng)。當(dāng)然,使之成為可能的技術(shù)是5G,它將允許車輛相互實(shí)時(shí)通信它們的位置,從而避免撞車。
如果你放眼公共道路之外,并考慮工業(yè)5G的應(yīng)用案例,自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)部署在世界各地的工廠,其中韓國(guó)最大電信服務(wù)提供商KT是最新一家實(shí)施自動(dòng)駕駛機(jī)器的公司。
韓國(guó)電信在其物流中心推出了5G自動(dòng)駕駛推車,使員工的裝卸和運(yùn)輸庫存行程減少了近50%。該新系統(tǒng)是韓國(guó)通信行業(yè)首次使用下一代智能物流車,與專業(yè)從事室內(nèi)自主機(jī)器人和在線平臺(tái)的Twinny公司合作,使用了兩種類型的5G自動(dòng)駕駛車——“NarGo”和“TarGo”。
我們已經(jīng)看到5G機(jī)器人幫助中國(guó)當(dāng)局在公共場(chǎng)所對(duì)抗冠狀病毒。
11.時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)(TSN)
在過去的幾年里,時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)在基于以太網(wǎng)的有線網(wǎng)絡(luò)中得到了穩(wěn)定的發(fā)展,它是ieee802.1標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)系列,用于在嚴(yán)格的延遲范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步和數(shù)據(jù)傳輸。
隨著無線通信的好處日益明顯,例如,更大的靈活性、更高的移動(dòng)性和可重新配置性以及更低的維護(hù)成本,將TSN擴(kuò)展到無線領(lǐng)域的興趣也在增長(zhǎng)。
隨著TSN在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)應(yīng)用程序中得到更廣泛的實(shí)施,并且部署了更多支持TSN的設(shè)備,因此,業(yè)界現(xiàn)在正在尋求在同樣先進(jìn)的5G等無線技術(shù)上實(shí)現(xiàn)類似功能的擴(kuò)展也就不足為奇了。
5G用例具有為各種工業(yè)應(yīng)用提供無線連接的潛力,將為整個(gè)IIoT的終端設(shè)備和系統(tǒng)制造商帶來福音,使他們能夠輕松地重新配置工業(yè)自動(dòng)化、控制系統(tǒng)、工廠自動(dòng)化以及工業(yè)4.0。我們可以期望無線TSN和5G以高可靠性、彈性和安全性完全改變無線網(wǎng)絡(luò)的未來。
12.視頻監(jiān)控與檢測(cè)
根據(jù)諾基亞的一份報(bào)告,支持5G的視頻是企業(yè)中排名第一的用例,其中83%的視頻具有吸引力。這是因?yàn)?5%的受訪組織已經(jīng)在使用某種形式的視頻監(jiān)控——無論是監(jiān)控場(chǎng)所、往來還是運(yùn)營(yíng)。
報(bào)告稱:“雖然中小企業(yè)可能只投資一臺(tái)5G攝像機(jī),但規(guī)模較大的企業(yè)可能會(huì)購買支持5G的視頻監(jiān)控和檢測(cè)技術(shù),作為更廣泛的安全服務(wù)套件的一部分?!薄斑@使得安全行業(yè)成為CSP的一個(gè)有吸引力的市場(chǎng)渠道,他們可以從與領(lǐng)先的安全提供商建立合作關(guān)系中獲益?!?/p>