5G全連接工廠：工業互聯網迭代升級重要抓手

　　“我們一條生產線上有幾百萬種組合。”9月3日，在位于寧波市的極氪智慧工廠，極氪智能科技園制造總監戴龍才向記者展示著定制化新能源車輛的生產過程：用戶在手機APP上下單，參數傳輸到MEC服務器上，生產指標便被下發到生產制造系統中。此時，一輛輛物流小車出發，穿行于廠房中，將車主挑選的零件配送到生產線上。

　　如何使生產更自動化、更安全可靠，如何在滿足客戶個性化定制需求的同時保證生產效率，如何改善工人工作環境……這些問題的解決離不開5G技術的應用。5G技術為工業互聯網提供了更快的速度、更可靠的連接、更全面的覆蓋，成為工業互聯網迭代升級的重要抓手。

　　5G保障生產可靠

　　幾塊鋼材整整齊齊地堆疊在小車上，沿著軌道緩緩駛向下一道工序。記者在中集物流生產車間看到，5G+RGV物流小車已經成為集裝箱材料運輸的關鍵環節，物流小車借助聯通RGV物流轉運系統給到的信息，便能夠與下一道工序進行精準對接。

　　然而，在5G應用之前，現場的生產并沒有如此順暢。中集物流的工作人員告訴記者：“在沒有5G專網以前，需要通過WiFi傳遞，曾經發生過一邊的貨物已經在等料，但另一邊負責傳輸物料的RGV運輸車卻沒有收到信號的情況。”這樣的情況在集裝箱多面板材拼接過程中也出現過。網絡不可靠，從小處說降低了生產效率，往大處說，則可能造成生產失誤而返工，甚至為生產帶來安全隱患。而當應用5G專網進行改造后，數據傳輸失誤的情況便再也沒有出現過，極大地提高了設備自動化運行的可靠性。

　　在中集物流的噴涂階段，長長的機械噴嘴正在為集裝箱噴漆，現場幾乎看不到工人的身影。工作人員表示，90%的集裝箱噴涂操作都是自動化的。隨著使用時間延長，噴漆的噴嘴會被磨損，噴嘴噴出的涂層厚度也會發生變化。在沒有實現自動化的時候，每個集裝箱噴了多少無法精準把控。“我們原來的方法是油漆工每兩個小時到現場檢查一下，通過兩個小時之內油漆的消耗狀況，判斷噴嘴工作狀況。”工作人員稱，“但這一方法并不能實現噴涂質量的全流程管控，噴涂環節易返工，噴涂浪費嚴重。”

　　而通過部署涂料監控系統，安裝智能流量計，借助5G技術對涂料耗量實時監控，根據控制目標自動調整噴槍壓力和拉箱速度，可以實現耗量恒定。工人在工控機、手機和電腦端便能借助5G網絡實時查看每臺箱每道漆的耗量及相關參數，有效監管異常信息的報警情況。經過這樣一番操作，在涂層總膜厚度不變的情況下，不僅噴涂質量得以提升，涂料流掛缺陷遞減50%以上，企業還實現了涂料用量遞減3%，實現年增收益額150萬元。

　　“5G應用前，網絡延時會給生產帶來很大的誤差。”新能源汽車品牌極氪汽車工程師同樣對設備網聯數據傳輸不及時感受頗深。他表示，4G網絡并不能滿足生產對網速和時延的要求，甚至有時還會出現傳輸過程中數據丟失的情況。而使用了5G后，數據得以快速傳遞到云、邊、端進行數據處理，再反饋數據到相應的網關和設備，大大提升了設備數據交互速度。

　　5G助力柔性生產

　　“在使用5G+互聯網技術之前，我們生產一件定制化的西裝需要15天。而現在，只要5天就能完成。加急情況下兩天就能搞定。”在雅戈爾5G全連接工廠，工作人員驕傲地介紹道。在服裝市場由批量生產走向個性化定制的過程中，生產聯網、數字化的意義變得越來越顯而易見。對于服裝制造這種生產工藝成熟的行業來說，制造已經不存在難點，難點在于如何將顧客紛繁多樣的尺寸數據準確、快捷地落實到產線上。

　　要解決數據準確的問題，就需要一個智慧的大腦。站在雅戈爾總部5G西服智能工廠數據運營中心的顯示屏前，雅戈爾服裝制造信息總監顧躍君介紹，現如今雅戈爾整個工廠已經形成了一個智能化的調度中心，用戶訂單數據在中心“大腦”匯總后，被分析、拆解成一道道工序，布局到雅戈爾輔料運送、剪裁、縫制、熨燙、裝箱的多道產線上。

　　記者在雅戈爾制造車間的大屏上看到，完成與待完成服裝數量的字符不斷跳動。這些數字連接的是廠房內每一臺縫紉機，代表每一位員工的工作完成情況。根據“大腦”傳遞的數據，布料、服裝吊掛系統準確地將布料傳送到相應的工人手中。而當工人完成自己負責的工序后，也只需要按一個按鈕，這批布料便會借助吊掛系統傳遞給負責下一道工序的工人。工廠也無需擔心員工會忘記傳送到手上的每塊面料需要裁減的大小和形狀。因為伴隨吊掛系統上的布料而來的，還有該批布料在該工序需要完成的要求。這些數據就像布料的裁剪說明書，清清楚楚地被呈現在工人面前。

　　在極氪智慧工廠，同樣有一個聰明的“大腦”，只不過這個“大腦”控制的并不是吊掛系統，而是隨行小車。極氪為車主提供了紛繁多樣的個性化選擇，使得一條生產線上的配置組合高達157萬種。在極氪001前1萬輛車的訂單中，配置完全相同的車最多不超過5輛。為了防止搞亂組合，極氪采用了隨行小車的方式，將涉及選裝的零件提前按每輛車的訂單配送到隨行小車上，隨行小車與生產車輛一一對應，避免錯裝漏裝。

　　5G提升生產效率

　　而要真正實現柔性生產模式的可復制、可持續，不僅需要準確無誤的數據管理，還需要生產過程更高的自動化，以保證生產效率。

　　在極氪智慧工廠，車間的全線自動化率已經超過90%。在這里，汽車生產可實現一鍵換模，換模時間少于180秒。記者看到，巨大的焊裝車間中，數百條機械臂在流水線上工作，不時放射出電火花。一番操作后，焊接好的車身便被運輸出來，整個過程沒有一位工人參與。這里的員工告訴記者，焊裝車間裝有382臺柔性機器人，焊接自動化率已經達到了100%。令記者更為驚訝的是，整個焊裝車間內完全聞不到刺鼻的味道，與以往焊裝車間留給人的刻板印象形成了鮮明的對比。現場工作人員告訴記者，之所以沒有異味，是因為車間采用了實時空氣質量控制系統，能夠過濾有害氣體。

　　汽車生產的檢測工序也更多地采用了5G+AI技術。極氪工廠采用了涂膠視覺引導、在線涂膠視覺檢測、在線精度尺寸測量、CMM測量、超聲波檢查等監測系統。極氪工程師向記者展示了寧波聯通為極氪打造的5G+輪轂監測的使用過程。當待出廠的汽車行駛到該設備的攝像頭監控區域時，監測大屏上便呈現出汽車輪轂的各項參數，整個檢測過程不超過10秒鐘。

　　寧波中集同樣致力于提升設備的數字化、自動化水平。當前，車間關鍵設備數控化率達到了90%以上，關鍵設備聯網率達到85%以上；生產進度、現場操作、質量檢驗、設備及工藝狀態、物料傳送等生產現場95%以上的數據實現自動上傳，并實現可視化管理；IoT實時數據采集500臺以上，聯網率98%以上。

　　通過利用5G技術進行廠房改造，工廠實現生產效率提升30%，產品研制周期縮短30%以上。中集員工自豪地告訴記者：“在這里，每80秒便有一個集裝箱出廠。”

　　打造100個標桿工廠

　　2019年，工信部印發了《“5G+工業互聯網”512工程推進方案》。自該方案公布以來，現已在十大重點行業培育形成了20個典型應用場景。其中既包括以中集物流為代表的傳統制造工業的智能化改造、以極氪工廠為代表的新興行業應用、以雅戈爾為代表的傳統輕工業改造，還包括以三一重工、寶鋼集團梅山鋼鐵公司、晉南鋼鐵等為代表的重工業改造等諸多領域。在上述案例中，5G已經成為助力產業升級、優化生產效能的重要抓手，已成為工業互聯網建設的重要組成部分。而在未來，5G與工業互聯網的結合將繼續擴大應用范圍，繼續優化應用成效。

　　9月4日，在2022年“5G+工業互聯網”現場工作會上，工信部發布了《5G全連接工廠建設指南》，宣布將進一步積極開展5G全連接工廠建設，以期在“十四五”時期，在原材料、裝備、消費品、電子等制造業各行業以及采礦、港口、電力等重點行業領域，推動萬家企業開展5G全連接工廠建設，建成1000個分類分級、特色鮮明的工廠，打造100個標桿工廠，推動5G融合應用縱深發展。

　　建設5G全連接工廠，并不是將5G技術與工業互聯網進行簡單疊加，而是一個對邊緣計算、數據安全、網絡建設等多方面有著多重要求的系統工程。工信部信息通信管理局一級巡視員張鵬在接受《中國電子報》記者采訪時表示，5G全連接工廠包含幾個關鍵詞。“5G”是指以5G為重要基礎，但不限于5G，要有機集成新一代信息通信技術；“全連接”要求能連盡連，但不是樣樣都連，要根據實際情況因地制宜。

　　總而言之，建設5G全連接工廠，5G的應用和設備聯網都不是其最終目的。技術應用的最終目的是服務生產，是使信息（IT）與運營（OT）深度融合，使數據要素充分利用，使創新應用真正提升企業的生產效能。(記者 姬曉婷)

　　轉自：中國電子報

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