智能制造：5G应用的重点方向

    信息化革命愈演愈烈，机器设备、人和产品等制造元素不再是独立的个体，它们通过工业物联网紧密联系在一起，实现更协调和高效的制造系统。相较于4G，新一代5G通讯技术具有高并发、大带宽、低延时的使能优势，5G的出现将对以企业层、管理层、执行层、控制层、现场层为五层架构的传统智能制造系统带来深刻的变革与此同时智能制造也将成为5G技术应用的重点方向。
　　智能制造的特征
　　智能制造的基本商业理念是通过更灵活高效的生产系统，更快地将高质量的产品推向市场，其主要特征有以下几点：
　　1.协作机器人和AR智能眼镜提高工作效率，协作机器人需要不断交换分析数据以同步和协作自动化流程，智能眼镜使员工能够更快、更准确地完成工作；
　　2.基于状态地监控、机器学习、基于物理的数字仿真和数字孪生手段，准确预测未来的性能变化，从而优化维护计划并自动订购零件，减少停机时间和维护成本；
　　3.优化供应商内部和外部数据的可访问性和透明度，降低物流和库存成本。
　　5G能给智能制造带来什么？
　　一、赋能柔性生产线
　　5G将在两个方面赋能柔性生产线：
　　1. 提高生产线的灵活部署能力。未来柔性生产线上的制造模块需要具备灵活快速的重部署能力和低廉的改造升级成本。5G网络进入工厂，将使生产线上的设备摆脱线缆的束缚，通过与云端平台无线连接，进行功能的快速更新和拓展，并且自由移动和拆分组合，在短期内实现生产线的灵活改造。
　　2. 提供弹性化的网络部署方式。5G网络中的SDN(软件定义网络）、NFV(网络功能虚拟化）和网络切片功能，能够支持制造企业根据不同的业务场景灵活编排网络架构，按需打造专属的传输网络，还可以根据不同的传输需求对网络资源进行调配，通过带宽限制和优先级配置等方式，为不同的生产环节提供适合的网络控制功能和性能保证。
　　二、赋能云化机器人
　　云化机器人的基本特征是位于云端的控制平台利用人工智能、大数据等先进技术控制本地机器人执行任务。云化机器人会与云端平台进行信息量巨大的实时数据交换，需要大速率、低时延、高可靠的无线通信网络支撑。5G将在三个方面赋能工业云化机器人：
　　1.加强机器人之间的协同工作能力。5G为工业机器人之间的通信提供高速网络支持，使机器人具备自组织与协同能力。工业机器人可以通过相互合作，完成过去单个机器人无法独立完成的任务。另外，有更高权限的领导型机器人能通过5G网络指挥一群执行型机器人高效完成任务。
　　2.使机器人更加敏捷、安全地与工人协作。5G高可靠、超低时延的特性能使机器人实时感知工人的动作，灵巧地进行反馈和配合，同时始终与工人保持安全距离，保证人机协作的安全。三是实现机器人的远程实时控制。在高温、高压等某些不适合工人进入的特定生产环境，工人可以在监控中心通过5G网络对机器人进行实时远程操作，同步、安全地完成预定工作目标。
　　三、赋能工业AR/VR
　　未来工业AR将用于装配过程指导、设备检修等应用场景，通过虚拟影像与真实视觉叠加直观地呈现出操作步骤，帮助工程师缩短作业时间，降低错误率。工业VR将辅助工业设计，使远程的工作人员进入同一个虚拟场景中协同设计产品，也可以实现工厂的三维立体虚拟化展示，使管理人员全面了解工厂生产情况。5G将在三个方面赋能工业AR/VR:
　　1.使工业AR/VR终端更加轻便、价格更低。在复杂多变的工厂环境中，AR/VR终端需要具备高程度的灵活性和轻便性。基于5G的工业云AR/VR可以将数据和计算密集型任务转移到云端处理，终端仅保留连接和显示功能，大幅降低终端的重量以及造价。
　　2.提升工业AR/VR的显示效果。5G网络高速率、大容量的特性将满足AR/VR中高清图像的海量数据交互，提升AR/VR设备的流畅度和清晰度，支撑8K分辨率、3D等极致显示需求，使更加复杂的渲染效果得以呈现，让使用者有更好的视觉感受。
　　3.提高工业AR/VR的交互体验。工业AR/VR的发展方向是使用者通过交互设备与虚拟或现实环境进行实时互动，5G将满足远程多人协同设计、虚拟工厂操作培训等强交互工业AR/VR的毫秒级低时延需求，增强用户与用户、用户与环境之间的交互体验。
　　作为新一代无线通信技术， 5G网络将为智能制造生产系统提供多样化和高质量的通信保障，促进各个环节海量信息的融合贯通。未来随着5G网络与制造业的融合走向纵深，其所带来的变革既是生产过程的优化，如可控性的提高、运营效率的跃升、生产成本与能耗的降低等，更将带动一系列革命性的新产品、新技术和新模式在制造业中普及应用。可以预见，在“5G+”时代，制造业智能化升级将更为全面和深入，以5G为核心的融合创新将成为我国制造业高质量发展的强大动力和强劲支撑。