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  • 2021-08-27

    【“5G+工業互聯網”系列科普問答】④“5G+工業互聯網”有哪些典型應用場景?

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    黨中央、國務院高度重視5G和工業互聯網發展。習近平總書記多次作出重要指示,要求加快5G、工業互聯網等新型基礎設施建設,強調5G與工業互聯網的融合將加速數字中國、智慧社會建設,加速中國新型工業化進程,為中國經濟發展注入新動能?!秶窠洕蜕鐣l展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》明確提出構建基于5G的應用場景和產業生態,積極穩妥發展工業互聯網。

    工業和信息化部深入實施“5G+工業互聯網”512工程,協同工業企業、信息通信企業、高校、科研院所等產業各方打好“團體賽”,推動“5G+工業互聯網”在制造強國和網絡強國建設、經濟高質量發展進程中發揮重要作用。

    為全面展示“5G+工業互聯網”進展情況,引導產業健康有序發展,工業互聯網產業聯盟組織產業界系統梳理了相關內容,開通了“5G+工業互聯網”系列科普問答欄目。


    “5G+工業互聯網”有哪些典型應用場景?

    根據“5G+工業互聯網”賦能工業研發設計、生產制造、質量檢測、故障運維、物流運輸、安全管理等環節情況,從生產環節突出、經濟效益性好、實際操作性高、復制推廣性強等因素考慮,遴選出協同研發設計、遠程設備操控、設備協同作業、柔性生產制造、現場輔助裝配、機器視覺質檢、設備故障診斷、廠區智能物流、無人智能巡檢、生產現場監測十大典型應用場景,提出具體場景內涵和實施基礎條件,具體可以參考《關于發布“5G+工業互聯網”十個典型應用場景和五個重點行業實踐情況的通知》。


    協同研發設計.png

    協同研發設計主要包括遠程研發實驗和異地協同設計兩個環節。遠程研發實驗是指利用5G及增強現實/虛擬現實(AR/VR)技術建設或升級企業研發實驗系統,實時采集現場實驗畫面和實驗數據,通過5G網絡同步傳送到分布在不同地域的科研人員;科研人員跨地域在線協同操作完成實驗流程,聯合攻關解決問題,加快研發進程。異地協同設計是指基于5G、數字孿生、AR/VR等技術建設協同設計系統,實時生成工業部件、設備、系統、環境等數字模型,通過5G網絡同步傳輸設計數據,實現異地設計人員利用洞穴狀自動虛擬環境(CAVE)仿真系統、頭戴式5G AR/VR、5G便攜式設備(Pad)等終端接入沉浸式虛擬環境,實現對2D/3D設計圖紙的協同修改與完善,提高設計效率。


    遠程設備操控.png

    遠程設備操控是指綜合利用5G、自動控制、邊緣計算等技術,建設或升級設備操控系統,通過在工業設備、攝像頭、傳感器等數據采集終端上內置5G模組或部署5G網關等設備,實現工業設備與各類數據采集終端的網絡化,設備操控員可以通過5G網絡遠程實時獲得生產現場全景高清視頻畫面及各類終端數據,并通過設備操控系統實現對現場工業設備的實時精準操控,有效保證控制指令快速、準確、可靠執行。


    設備協同作業.png

    設備協同作業是指綜合利用5G授時定位、人工智能、軟件定義網絡、網絡虛擬化等技術,建設或升級設備協同作業系統,在生產現場的工業設備,以及攝像頭、傳感器等數據采集終端上內置5G模組或部署5G網關,通過5G網絡實時采集生產現場的設備運行軌跡、工序完成情況等相關數據,并綜合運用統計、規劃、模擬仿真等方法,將生產現場的多臺設備按需靈活組成一個協同工作體系,對設備間協同工作方式進行優化,根據優化結果對制造執行系統(MES)、可編程邏輯控制器(PLC)等工業系統和設備下發調度策略等相關指令,實現多個設備的分工合作,減少同時在線生產設備數量,提高設備利用效率,降低生產能耗。


    柔性生產制造.png

    柔性生產制造是指數控機床和其他自動化工藝設備、物料自動儲運設備通過內置5G模組或部署5G網關等設備接入5G網絡,實現設備連接無線化,大幅減少網線布放成本、縮短生產線調整時間。通過5G網絡與多接入邊緣計算(MEC)系統結合,部署柔性生產制造應用,滿足工廠在柔性生產制造過程中對實時控制、數據集成與互操作、安全與隱私保護等方面的關鍵需求,支持生產線根據生產要求進行快速重構,實現同一條生產線根據市場對不同產品的需求進行快速配置優化。同時,柔性生產相關應用可與企業資源計劃(ERP)、制造執行系統(MES)、倉儲物流管理系統(WMS)等系統相結合,將用戶需求、產品信息、設備信息、生產計劃等信息進行實時分析、處理,動態制定最優生產方案。


    現場輔助裝配.png

    現場輔助裝配是指現場工作人員通過內置5G模組或部署5G網關等設備,實現AR/VR眼鏡、智能手機、PAD等智能終端的5G網絡接入,采集現場圖像、視頻、聲音等數據,通過5G網絡實時傳輸至現場輔助裝配系統,系統對數據進行分析處理,生成生產輔助信息,通過5G網絡下發至現場終端,實現操作步驟的增強圖像疊加、裝配環節的可視化呈現,幫助現場人員進行復雜設備或精細化設備的裝配。另外,專家的指導信息、設備操作說明書、圖紙、文件等也可以通過5G網絡實時同步到現場終端,現場裝配人員簡單培訓后即可上崗,有效提升現場操作人員的裝配水平,實現裝配過程智能化,提升裝配效率。


    機器視覺質檢.png

    機器視覺質檢是指在生產現場部署工業相機或激光器掃描儀等質檢終端,通過內嵌5G模組或部署5G網關等設備,實現工業相機或激光掃描儀的5G網絡接入,實時拍攝產品質量的高清圖像,通過5G網絡傳輸至部署在MEC上的專家系統,專家系統基于人工智能算法模型進行實時分析,對比系統中的規則或模型要求,判斷物料或產品是否合格,實現缺陷實時檢測與自動報警,并有效記錄瑕疵信息,為質量溯源提供數據基礎。同時,專家系統可進一步將數據聚合,上傳到企業質量檢測系統,根據周期數據流完成模型迭代,通過網絡實現模型的多生產線共享。


    設備故障診斷.png

    設備故障診斷是指在現場設備上加裝功率傳感器、振動傳感器和高清攝像頭等,并通過內置5G模組或部署5G網關等設備接入5G網絡,實時采集設備數據,傳輸到設備故障診斷系統。設備故障診斷系統負責對采集到的設備狀態數據、運行數據和現場視頻數據進行全周期監測,建立設備故障知識圖譜,對發生故障的設備進行診斷和定位,通過數據挖掘技術,對設備運行趨勢進行動態智能分析預測,并通過網絡實現報警信息、診斷信息、預測信息、統計數據等信息的智能推送。


    廠區智能物流.png

    廠區智能物流主要包括線邊物流和智能倉儲。線邊物流是指從生產線的上游工位到下游工位、從工位到緩沖倉、從集中倉庫到線邊倉,實現物料定時定點定量配送。智能倉儲是指通過物聯網、云計算和機電一體化等技術共同實現智慧物流,降低倉儲成本、提升運營效率、提升倉儲管理能力。通過內置5G模組或部署5G網關等設備可以實現廠區內自動導航車輛(AGV)、自動移動機器人(AMR)、叉車、機械臂和無人倉視覺系統的5G網絡接入,部署智能物流調度系統,結合5G MEC+超寬帶(UWB)室內高精定位技術,可以實現物流終端控制、商品入庫存儲、搬運、分揀等作業全流程自動化、智能化。


    無人智能巡檢.png

    無人智能巡檢是指通過內置5G模組或部署5G網關等設備,實現巡檢機器人或無人機等移動化、智能化安防設備的5G網絡接入,替代巡檢人員進行巡邏值守,采集現場視頻、語音、圖片等各項數據,自動完成檢測、巡航以及記錄數據、遠程告警確認等工作;相關數據通過5G網絡實時回傳至智能巡檢系統,智能巡檢系統利用圖像識別、深度學習等智能技術和算法處理,綜合判斷得出巡檢結果,有效提升安全等級、巡檢效率及安防效果。

    生產現場監測.png

    生產現場監測是指在工業園區、廠區、車間等現場,通過內置5G模組或部署5G網關等設備,各類傳感器、攝像頭和數據監測終端設備接入5G網絡,采集環境、人員動作、設備運行等監測數據,回傳至生產現場監測系統,對生產活動進行高精度識別、自定義報警和區域監控,實時提醒異常狀態,實現對生產現場的全方位智能化監測和管理,為安全生產管理提供保障。



    來源:工業和信息化部信息通信管理局


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