5G 驅動制造業轉型升級

　　2019年6月我國正式發放5G商用牌照。今年1月，工信部發布《工業互聯網創新發展行動計劃（2021-2023年）》，提出支持工業企業建設5G全連接工廠。到2023年，在10個重點行業打造30個5G全連接工廠，推動5G應用從外圍輔助環節向核心生產環節滲透，加快典型場景推廣。《5G應用“揚帆”行動計劃（2021-2023年）》中則提出了要圍繞研發設計、生產制造、運營管理、產品服務等環節，聚焦“5G﹢工業互聯網”發展重點行業，打造典型應用場景，持續開展“5G﹢工業互聯網”試點示范，支持5G在質量檢測、遠程運維、多機協同作業、人機交互等智能制造領域的深化應用，不斷強化示范引領，推動成熟模式在更多行業和領域復制推廣。5G正在改變傳統生產與管理方式，讓“個性定制”“一件起訂”的柔性化生產模式變為現實；無人車間、“黑燈工廠”成為工業制造業界的前沿潮流，5G催生工廠運維管理巨大變革；不同行業面臨諸多痛點，5G幫你解決！更不用說隨著5G加持下的工廠變得更“智慧”，制造也更加“綠色”。

　　5G賦能柔性生產

　　你是否有這樣的經歷：想要購置一臺洗衣機，但在家電市場逛了一圈之后發現，專柜里的成品有些功能合適，可樣式自己不喜歡；有的外觀讓人滿意，可性能又不稱心。要是能定制一臺就好了！

　　近年來，消費者對于個性化、定制化產品的需求日益增強。而隨著新一代信息技術的發展，5G、工業互聯網、人工智能等正在改變著傳統生產與管理方式，也讓“個性定制”“一件起訂”的柔性化生產模式變為現實。

　　來到位于廣東省深圳市寶安石巖的創維工業園區，中國電信聯合創維打造的5G﹢8K柔性智能工廠正在引領家電行業智能制造數字化轉型。在智能化生產條件下，工廠的轉產時間降低至1小時，人均產出效率提高17%，異地維護效率提升5倍，倉儲庫容量提升了2.5倍……在這里，中國電信利用一張5G融合專網，實現了5G﹢融合網絡支持柔性生產、5G﹢AI“車間眼”智能視覺檢測、5G﹢ 8K﹢VR/AR智能遠程運維、5G﹢智能物流四大核心應用落地。

　　據了解，利用5G網絡，可以實現對制造過程設備的多源異構數據的采集和解析，發揮5G﹢光纖的融合網絡優勢，實現存量傳統產線的全數字化改造升級，在全量產線數據匯聚的基礎上，借助5G的大帶寬和穩定連接優勢，大幅提升核心關鍵設備轉產時數據配置下發的速度和靈活性，從而實現小批量混線生產。

　　在近期舉辦的“5G行業應用規模化發展現場會”上，中國聯通與格力電器聯合打造的5G﹢工業互聯網示范產線實踐成果“格力5G﹢智慧工廠”向大家展示了“黑燈工廠”的美好發展前景。走進格力電器總裝車間K3106產線，就能看到5G、AI等現代先進科技充分融入生產場景：大屏幕上，全產線虛擬仿真實現了從產品設計、生產計劃到制造執行的全流程數字化；產線上，格力自主研發的機器人替代傳統人工高質量完成各項質檢工作，產線工人加工動作規范比對高效提升工藝水平；車間通道上，AGV導引車與智能電子倉實現智能調度、精準配送……

　　中國聯通助力格力打造5G﹢智慧工廠，使管理效率提升超10%，作業準確率提升30%，控制調度系統響應時間減少50%，年節約生產成本超1500萬元。中國聯通采用“5G﹢MEC﹢SA切片”的模式，為格力構建了一張高質量的5G行業虛擬專網，在其總部園區建成9套5G宏站、167個pRRU，落地覆蓋研發設計、生產制造、物流調度、運營管理4大類15種5G融合創新應用。這一切，正在讓傳統產線煥發出新的勃勃生機。

　　如我們所見，在傳統產業的數字化和智能化轉型中，5G的新特性、新能力正在大顯身手，為各項技術的深度融合和規模應用提供可能，有力驅動管理理念、生產方式的變革，為傳統產業賦能、賦智。

　　如今，大到汽車、家電，小到服裝、食品等，都有柔性生產的現實需求。依托5G網絡，消費者可以通過移動終端選擇產品所需的顏色、形狀、規格，直接下單，自動化生產線上的機器人可以自由抓取零部件組裝制造，上萬個傳感器能夠實時傳輸各項生產數據……在越來越多的工廠，匯聚著來自世界各地的個性化定制訂單，傳統的大規模制造正在變成以用戶體驗為中心的大規模定制。

　　5G幫助化解行業痛點

　　化學纖維是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物為原料，經過制備紡絲原液、紡絲和后處理等工序制得的具有紡織性能的纖維。化纖行業是國民經濟重要的基礎產業，近年來，我國化纖工業發展迅速，已經成為世界上最大的化纖生產國、進口國和使用國。

　　然而，目前化纖行業在通信方面面臨的挑戰主要包括三點：一是傳統網絡傳輸無法滿足車間設備所需的端到端低時延、高穩定性及可靠性的要求；二是面臨網絡結構復雜，布線、運行和維護成本高，安全管理能力不足的問題；三是生產車間業務繁多，特別是一些視頻類業務（如高清視頻監控、機器視覺等）對帶寬要求高，而傳統網絡無法滿足要求。

　　特別是在化纖生產過程中，面臨的最主要問題是“飄絲”。化纖生產過程大體分為聚酯、紡絲、卷繞、包裝等工序。其中，紡絲環節經常會出現“飄絲”“飄雜”等現象，是影響產品質量的主要問題。成品絲由36～288根7μm左右的細絲組成，所謂“飄絲”就是細絲因組件工作異常或外部溫濕度環境影響，從整體絲束中飄落，如果長時間不進行處理，飄落絲束將在油嘴等處堆積形成堵塞并最終引起“斷頭”，造成產品質量下降等諸多問題。

　　位于浙江嘉興桐鄉市的新鳳鳴集團是一家集PTA、聚酯、紡絲、加彈、進出口貿易于一體的世界級化纖企業，其利用5G﹢智能巡檢機器人改善“飄絲”問題的檢測，有效減少“飄絲”漏檢。智能巡檢機器人采用先進的激光SLAM算法、輔助視覺分析算法，能夠在4000米/分鐘高速產能7μm的一組絲線（一組最低36線，最高218線）過程中進行多角度、高清晰的視頻抓拍，結合后臺對視頻的智能化分析算法，能夠快速定位絲線“飄絲”或“漂雜”引起的最終產品品質問題，將數據通過5G SA網絡快速傳輸至相應后臺，結合部署在園區的邊緣計算技術，可在200ms內完成數據分析處理的整個過程，對異常的設備進行定位，通過聲光報警快速通知工作人員進行處理，促進產品品質的提升。

　　在服裝制造領域，有線網絡布局成本高、改造施工及后期運維成本大一直是痛點。若放棄使用有線網絡，將導致服裝工廠內網絡布局不完善，給工廠運行帶來一定困難。據資深從業人員介紹：“5G面世前，我們不僅嘗試使用有線網絡連接的方式，也嘗試了WiFi。有線網絡線纜排布操作不便，且容易形成布線雜亂問題，存在安全隱患；WiFi信號時延高，抗干擾性較弱，且存在信號覆蓋死角與盲區，數據采集的效果并不理想。”

　　以服裝大廠雅戈爾為例，其在工廠轉型升級過程中優先選擇支持智能物聯的設備，比如用智能儀表來取代傳統的水電氣機械儀表。然后借助5G連接，提高了數據采集能力，實現線路的自動控制，同時利用CPE與裁床的連接能力實現AR無縫銜接，打通了縫紉機、裁床、吊掛之間的流程。

　　5G助力工廠運維

　　在5G 開始與制造業融合之前，或許誰都不曾想到，工廠沒有人也可以良好地生產運轉，里面一切情況也可以被悉數掌握——無人車間、“黑燈工廠”成為工業制造業界的一種前沿潮流，這對制造工廠的運維管理來說是一次巨大的變革。

　　早前由于信息化程度不夠，許多傳統制造企業運維一直都存在諸多掣肘，如生產數據采集靠人工，效率低；設備須現場檢修，遠程運維能力缺乏；生產設備采用有線聯網，維護、排障存在困難；傳統電腦數據易拷貝，涉密數據易泄露；工業生產對人工依賴度太高等。但是現在，5G的加入讓這一切都發生了變化。

　　在西安中興通訊終端工廠車間內，AGV自動導引運輸車在不停四處行走，為各個生產線運輸生產要件。據了解，傳統的磁條、色帶導航AGV 需要預先對生產環境進行改造，無法隨著生產流程的變化快速調整，難以適應臨時性的彈性需求。并且在過去，定位、控制全部都在工廠內部的WiFi網絡中完成，然而廠房面積大、障礙物多，對信號能產生干擾的金屬架構密集，造成AGV的調度業務并不流暢。而如今的AGV因為安裝了電磁或光學等自動導引裝置，借助5G網絡，就能沿規定的導引路徑行駛，可以靈活部署在廠區內部，并且借助大帶寬、低時延的5G網絡及云化AGV管理平臺，管理人員就能夠實現同一工廠下的AGV靈活協同且高精度的全局定位和實時控制。

　　在浙江杭機股份有限公司，由于技術專家聚集的公司總部在杭州，生產基地在浦江，使得浦江生產基地技術力量常顯不足。有時浦江生產基地一旦遇到設備故障，就需要專家從杭州趕來維修，時間成本、人工成本大幅增加，故障處理的時效性也得不到保障。如今，依托5G技術實時采集設備數據，一旦發現數據有偏差，技術專家就會實時接收故障報警，在總部指揮中心利用5G、AR和超高清音視頻等關鍵技術就能現場指導浦江工人進行設備檢修和維護，降低了對現場人員的技能要求，提升了工作效率，還有效節約了企業人力資源成本和專家差旅成本。

　　取代重復性的勞動，是5G與機器人結合后落地的最好場景。在河南新鄉化纖新區五長絲車間，140米的車間通道中，5G﹢AGV搬運機器人穿梭其中搬絲落絲，并可自動避讓障礙物。“一輛400公斤的搬運車，由人工推送搬運變為了智能自動搬運，大大降低了員工的工作強度。”車間負責人表示，從落絲到AGV運絲再到檢測、自動進庫等全是智能化，由于5G傳輸速率快，機器人的搬運效率至少提高20%以上。5G﹢AGV搬運機器人在紡織行業廣泛應用的作用是綜合的、多方面的，不僅緩解勞動力成本上漲帶來的壓力，而且提高了生產效率，降低單位時間內的成本，提升了產品品質，從而增大盈利空間。

　　5G讓制造更“綠色”

　　如今，加快制造業綠色低碳發展成為轉型升級的重要方向，5G具備的低時延、大帶寬、廣連接等特點，可以助力制造更“綠色”。

　　電解鋁企業普遍面臨著生產安全隱患多、設備智能化程度不足、生產管理信息不暢等問題。為了實現安全生產、生產智能化轉型以及精準管理，云南神火、中國移動、中興通訊、貴陽鋁鎂等單位攜手建設一體化智慧工廠，落地了能耗大數據分析、中頻爐鐵水溫度智能分析、傳送帶裂紋在線檢測、空壓機視覺抄表、天車遠程操控等有色金屬冶煉綠色智慧工廠全場景泛5G應用。

　　如今，工廠通過5G網絡接入感知數據源已超過1萬種，實現生產全流程信息數據共享，在此基礎上利用生產設備大數據分析技術，可增強對能耗的精細化管理，實現鋁電解槽“動態平衡”“爐膛類型”“氧化鋁濃度”的實時監測與控制，提高電解槽內氧化鋁濃度分布的均勻性，每噸鋁降電耗1%~2%，每年可節約用電9000萬千瓦時以上。

　　利用5G大帶寬的能力，在生產現場部署高清工業相機或激光掃描儀，將拍攝的產品高清圖像通過5G網絡實時傳輸至部署 在 園 區MEC上的通用機器視覺平臺，進行拼接及統一識別處理，使得整個工業機器視覺體系更加柔性化、便捷化。

　　此外，通過5G機器視覺分析，實現1450℃鐵溶液的精準測量，陽極澆鑄良品率提升15%；實現傳送帶狀態的實時自動檢測，代替了皮帶空轉的人工巡檢，能夠減少檢修皮帶空轉80%，避免皮帶斷裂后的經濟損失；利用5G結合電耦合測溫及光纖應變測溫手段，完成惡劣環境下超高密度終端傳感器的接入，實現了0℃到1000℃高溫危險區域的在線檢測，解決電解鋁生產過程中總數超過7萬且分布不規則的測溫點數據采集問題。

　　“我們建設智慧工廠本著一個原則，能用機器工作的不用人，能自動的不手動。”云南神火鋁業有限公司智慧工廠王攀介紹智慧工廠的建設情況時表示，目前，智慧工廠項目二期進行了5G應用的多個探索，如基于5G的光纖應變溫度監測系統對電解槽漏液進行分析、基于5G的傳送帶跑偏裂紋視覺監測、5G ﹢ MEC天車集中遠程操控以及“5G﹢”綜合定位等。在引入這些應用后，云南神火在安全生產及產品質量方面有了大幅提升，5G助力綠色智慧工廠建設成效明顯。（記者 趙樂瑄 劉彤 張佳麗 吳皓琨）

　　轉自：人民郵電報

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