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且看 5G 如何賦能裝備“智造”？

2021-11-19 來源： 人民郵電報

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　　裝備制造業(yè)是為經(jīng)濟各部門進行簡單生產(chǎn)和擴大再生產(chǎn)提供裝備的各類制造業(yè)的總稱，是工業(yè)的核心部分。時下，我國新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，裝備制造業(yè)已成為產(chǎn)業(yè)競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域。

　　裝備制造業(yè)涉及航空制造、汽車制造、船舶制造以及工程機械制造等重要領(lǐng)域，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜、產(chǎn)品體積較大，具有技術(shù)要求高、生產(chǎn)安全標(biāo)準(zhǔn)嚴格、資本投入大、勞動力密集等行業(yè)特點，對成品件、結(jié)構(gòu)件、化工材料、工藝輔料和標(biāo)準(zhǔn)件等百萬量級生產(chǎn)資源的協(xié)同設(shè)計和泛在感知需求較高。同時，裝備制造業(yè)正面臨著“用工荒、高成本”的行業(yè)挑戰(zhàn)，需要更加精密的裝配加工能力以及質(zhì)量檢測手段以支撐企業(yè)長期發(fā)展。以5G為首的新一代信息通信技術(shù)加速融入裝備制造業(yè)，加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提升企業(yè)綜合實力，從制造蛻變?yōu)?ldquo;智造”。

5G解放商用車制造生產(chǎn)力

　　制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容，其中汽車產(chǎn)業(yè)在制造業(yè)中占據(jù)重要地位，具有產(chǎn)業(yè)鏈長、覆蓋面廣、關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)多等特點，對國民經(jīng)濟的帶動作用非常明顯。然而也正是因為這些特點，使得汽車制造生產(chǎn)、管理流程尤為繁雜。如何實現(xiàn)智能化、提高資源的利用率，一直是困擾汽車制造業(yè)發(fā)展的難題。

　　如今，5G憑借大帶寬、低時延、廣連接等特性正在改變著傳統(tǒng)的汽車制造。通過5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息化手段，汽車制造已經(jīng)實現(xiàn)了“智慧工廠”的升級。

　　首先在建廠之前，利用5G廣連接的特性以及數(shù)字孿生技術(shù)，工廠建設(shè)的每個環(huán)節(jié)就能在電腦里被模擬出來，這讓實際建廠變得更為簡單。

　　在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的有機結(jié)合，則使得人、機、物進一步實現(xiàn)了全面連接，各生產(chǎn)要素間達到高效協(xié)同。

　　據(jù)了解，在汽車制造工廠內(nèi)，以前都需要使用線纜連接機器，光是布線周期就要一至兩天。5G改造之后，這一工作只需半天不到的時間就能完成，一年節(jié)省下來的幾百個工作日可以生產(chǎn)更多的車輛，這極大地提高了生產(chǎn)效率。

　　以前生產(chǎn)一臺汽車從沖壓、焊裝到噴漆每一個過程都少不了人工干預(yù)，然而這些車間生產(chǎn)環(huán)境惡劣，員工身體健康很容易受到不良影響。經(jīng)過5G技術(shù)改造后，人工干預(yù)的環(huán)節(jié)就可以省去，以往的有線連接變成了無線光網(wǎng)，還有5G機器人代替巡檢，員工的工作環(huán)境改善了，生產(chǎn)效率也提升了。

　　工人的工作方式也正發(fā)生巨大的變化。機械臂代替了工人進行重體力勞動，AR智能巡檢代替手抄數(shù)據(jù)，就連擰螺絲這樣一個基礎(chǔ)且必不可少的環(huán)節(jié)也通過自主開發(fā)的力矩管理系統(tǒng)讓力矩是否合格實現(xiàn)了隨時可管控。據(jù)了解，這些螺絲擰緊數(shù)據(jù)被實時采集和存儲后，有10年追溯期，這讓不達標(biāo)緊固螺絲流入市場的概率變?yōu)?ldquo;0”。

　　此外，如今汽車制造廠通過5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的改造還實現(xiàn)了“千人千面”的柔性化生產(chǎn)。在新車下線工區(qū)，每一臺新車的顏色、內(nèi)飾都存在差異。原來，借助5G帶來的生產(chǎn)便利性，現(xiàn)在每一臺車都根據(jù)客戶的需求實現(xiàn)個性化定制，甚至同一條生產(chǎn)線可以支持SUV、MPV、轎車等車型的混合生產(chǎn)。

　　汽車行業(yè)是我國先進制造領(lǐng)域的“主力軍”，更是先進科技成果轉(zhuǎn)化的前沿陣地，東風(fēng)、長安等汽車生產(chǎn)企業(yè)在運營商的信息化技術(shù)助力下，已經(jīng)有了實實在在的“智造”改變，成為“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的典型案例，將進一步成為范本被大規(guī)模推廣復(fù)制。

5G助力智慧船舶揚帆遠航

　　近年來，在船舶制造業(yè)領(lǐng)域，“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的應(yīng)用場景不斷拓展，大大推動了行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得以提高，為行業(yè)發(fā)展注入了新動能。

　　造船的過程極為復(fù)雜，而看圖紙就是其中的一大難題。以前船舶設(shè)計圖紙都是二維平面圖，在復(fù)雜的造船施工中出錯率高。如今在5G的幫助下，船舶制造實現(xiàn)了智慧設(shè)計，大大降低了施工出錯率。

　　在大連中遠海運川崎船舶工程有限公司，中國移動助力其實現(xiàn)了5G﹢3D舾裝可視化操作，通過中國移動5G網(wǎng)絡(luò)、3D舾裝可視化，在設(shè)計系統(tǒng)中將二維圖紙生成三維圖紙，制造現(xiàn)場可以查看詳細的結(jié)構(gòu)信息和加工信息，還可以進行尺寸測量，便于作業(yè)者更快地定位安裝。

　　在國內(nèi)某大型造船廠，上海聯(lián)通聯(lián)合行業(yè)相關(guān)龍頭企業(yè)打造了基于船舶行業(yè)的協(xié)同設(shè)計服務(wù)平臺，針對船舶設(shè)計階段的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)分散、圖紙標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、項目管理復(fù)雜、設(shè)計建模周期過長等問題，充分發(fā)揮企業(yè)間協(xié)同效應(yīng)，實現(xiàn)了供應(yīng)商直接參與建模和模型線上交付等功能，極大提高了設(shè)計環(huán)節(jié)的工作效率。

　　在招商局金陵船舶（威海）有限公司，山東移動威海分公司利用5G網(wǎng)絡(luò)，借助VR眼鏡、移動端Pad，實現(xiàn)設(shè)計模型與現(xiàn)場修造項目的虛實結(jié)合，現(xiàn)場人員可實時瀏覽船舶分段、零部件模型，查看設(shè)計信息；AR設(shè)計遠程在線協(xié)同則實現(xiàn)了遠程專家在線，利用5G網(wǎng)絡(luò)，借助AR眼鏡，實現(xiàn)現(xiàn)場人員與設(shè)計人員的遠程交互，減少設(shè)計人員頻繁跑車間的情況，現(xiàn)場人員頭戴AR眼鏡，設(shè)計人員通過視頻方式與現(xiàn)場人員保持同一視角查看現(xiàn)場狀況，進行遠程指導(dǎo)，設(shè)計人員可將圖紙、圖片資料遠程下發(fā)到現(xiàn)場人員的AR眼鏡上，以解決設(shè)計人員與現(xiàn)場人員溝通不暢的問題，進一步提高工作效率。同時，5G﹢船舶VR建模應(yīng)用也在開展之中，該項技術(shù)將還原船舶建造分段，制作逼真的3D可視化模型。通過人機交互技術(shù)，讓人員在虛擬現(xiàn)實場景中與各類立體模型進行交互操作，達到對船舶已設(shè)計分段進行審核的目的。

　　除了賦能設(shè)計建造環(huán)節(jié)外，5G等信息技術(shù)還應(yīng)用于大型船舶的維護檢修、內(nèi)部安防、視頻監(jiān)控、遠洋辦公等，實現(xiàn)成本控制、高效運維的完美結(jié)合，為船舶制造業(yè)的發(fā)展帶來無限可能。江蘇南通移動在南通海門招商重工基地成功開通5G NSA基站，并實現(xiàn)船舶制造行業(yè)5G移動信號覆蓋和應(yīng)用，探索基于船舶智慧設(shè)計及維護的5G﹢AR輔助生產(chǎn)應(yīng)用，即借助5G場景，通過可視化增強現(xiàn)實信息的疊加，進行遠程設(shè)備安裝維護、快速巡檢、設(shè)備交互等行業(yè)智能應(yīng)用。同時，與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合開展基于5G的無人機廠區(qū)巡視方案研究，并深入挖掘基于5G技術(shù)的其他場景需求。

　　作為關(guān)乎國民經(jīng)濟發(fā)展與國防安全的重要產(chǎn)業(yè)，船舶制造行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型勢在必行。在“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的注智賦能下，新時代的智慧船舶正在揚帆遠航。

5G賦能橡膠輪胎行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

　　當(dāng)前，諸多國際橡膠輪胎巨頭紛紛開始實施企業(yè)智能化生產(chǎn)建設(shè)和先進智能服務(wù)技術(shù)開發(fā)，正在引導(dǎo)輪胎制造業(yè)由勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)化，設(shè)備更新?lián)Q代也正在向信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、集成化方向發(fā)展。而我國輪胎制造過程信息化、智能化控制技術(shù)與國際同行存在差距，對國內(nèi)輪胎企業(yè)來說，迫切需要將5G技術(shù)、人工智能技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等集成應(yīng)用于設(shè)計、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的全生命周期；依托5G大帶寬、低時延、高可靠性等優(yōu)勢，與AR、VR、云技術(shù)有效結(jié)合，實現(xiàn)原材料運輸?shù)膶嵕岸ㄎ缓臀锪髯粉?、異地專家AR遠程維修指導(dǎo)等工業(yè)應(yīng)用。

　　目前，5G與橡膠輪胎行業(yè)的結(jié)合應(yīng)用主要在以下幾個領(lǐng)域。

　　一是5G﹢AR實時監(jiān)測。通過5G﹢AR實時監(jiān)測將業(yè)務(wù)信息與物流車輛綁定，對橡膠輪胎制造廠區(qū)的物流車輛實現(xiàn)實景化管理，統(tǒng)一調(diào)度、精準(zhǔn)追蹤，代替人眼人腦，做到全時段的標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)管；借助5G網(wǎng)絡(luò)實時將車輛的視頻信息無線上傳到云，實現(xiàn)多工廠、跨區(qū)域的車輛信息、物流信息、視頻信息的集中存放和物流信息的一體化管控。

　　二是5G﹢AR設(shè)備數(shù)據(jù)透視。借助5G技術(shù)實現(xiàn)橡膠輪胎制造企業(yè)異地工廠設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集上云，并在云端借助強大的計算能力實現(xiàn)輪胎設(shè)備數(shù)據(jù)分析。設(shè)備巡檢人員可以通過終端直觀檢查設(shè)備實時運行狀態(tài)，包括：設(shè)備運行溫度、壓力、傳感數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)量、生產(chǎn)計劃等生產(chǎn)信息，實現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)信息監(jiān)控。此外，可以通過對輪胎成型設(shè)備的AR展示，將煩瑣復(fù)雜的成型機設(shè)備通過簡單直觀的動畫顯示出來，讓維修人員快速了解設(shè)備。

　　三是5G﹢AR遠程維保。借助5G和AR技術(shù)，設(shè)備維修人員能夠邀請專家遠程進行設(shè)備維護等技術(shù)支持，專家可實時觀看現(xiàn)場場景，通過語音進行指導(dǎo)。此外，還可對操作人員佩戴的AR眼鏡中的畫面進行截屏、標(biāo)記并指導(dǎo)維修操作。

　　四是5G﹢外觀質(zhì)檢視覺合規(guī)行為識別。通過AI算法結(jié)合企業(yè)規(guī)范動作要求和考核指標(biāo)，在5G的驅(qū)動下，將生產(chǎn)過程中人員動作捕捉后做結(jié)構(gòu)化處理，利用企業(yè)人臉識別庫做到每條輪胎、每個批次、每張人臉、每段視頻的關(guān)聯(lián)，迅速矯正員工操作中的不規(guī)范動作和習(xí)慣，實現(xiàn)新員工生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量的“雙達標(biāo)”。

　　在位于山東青島的賽輪集團車間內(nèi)，通過將5G技術(shù)與AR、VR、天翼云進行有效結(jié)合，實現(xiàn)了原材料運輸車輛的實景定位和物流追蹤、輪胎產(chǎn)品VR展示、硫化車間數(shù)字孿生體展示、異地專家AR遠程維修指導(dǎo)、成型機設(shè)備的部件透視和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集與篩選、云計算分析處理等一系列5G融合工業(yè)應(yīng)用場景。

　　中國電信青島公司為賽輪集團打造了一套5G﹢AR實景車輛物流追蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)廠區(qū)車輛的實景監(jiān)管，外部物流車輛進入公司后通過AR鷹眼自動識別車輛信息，并通過WMS系統(tǒng)實時查詢車輛的訂單與物料信息，實現(xiàn)車輛與物流信息的綁定，借助5G網(wǎng)絡(luò)實時將車輛的視頻信息無線上傳到天翼云，實現(xiàn)多工廠、跨區(qū)域的車輛信息、物流信息、視頻信息的集中存放和物流信息的集中管控。

　　在貴州輪胎股份有限公司5G全連接工廠內(nèi)，空地一體的自動化物流調(diào)度、智能化立體倉庫等智能化設(shè)備已經(jīng)落地應(yīng)用。據(jù)了解，其作為貴州省首個5G全連接工廠，由貴州輪胎公司投資3.2億元與中國聯(lián)通、華為攜手建成，于今年2月正式投產(chǎn)。工作人員表示，近年來產(chǎn)品迭代升級加快，貴州輪胎生產(chǎn)品類越來越多，品質(zhì)要求也越來越高，5G全連接工廠不僅可以提前預(yù)測設(shè)備運行工況，提升生產(chǎn)效率，還有效降低了運維成本。
 
5G助推國產(chǎn)大飛機筑夢起航


 
　　5G移動通信技術(shù)對航空業(yè)發(fā)展有著重要推動作用，在天地一體化聯(lián)網(wǎng)體系中，借助5G的高速率、低時延、廣連接的特點，基于邊緣計算和網(wǎng)絡(luò)切片能力，提升飛機和機場安全，滿足檢修、云化等需求，為飛機制造業(yè)、客機飛行安全提供更多技術(shù)支撐。

　　2018年以來，中國商飛與中國聯(lián)通、中國移動等運營商、產(chǎn)業(yè)合作伙伴攜手，打造5G智慧工廠，在飛機制造的各個環(huán)節(jié)嘗試引入5G技術(shù)。通過5G網(wǎng)絡(luò)承載的精準(zhǔn)室內(nèi)定位系統(tǒng)，可以把車間內(nèi)擺放的零配件定位誤差縮小在3厘米以內(nèi)；通過5G對數(shù)控機床的運行數(shù)據(jù)進行實時采集并上傳平臺或云端，可實時監(jiān)控系統(tǒng)異常并在短時間內(nèi)告警；通過5G﹢AR/VR，實現(xiàn)“沉浸式”檢修，有效提升零部件檢測效率和質(zhì)量；5G﹢機器視覺，實現(xiàn)對飛機表面結(jié)構(gòu)損傷自動化巡檢及識別等。

　　上海聯(lián)通有關(guān)技術(shù)人員表示，上海聯(lián)通依托5G通信技術(shù)特點，結(jié)合私有云大存儲、高計算能力，連接設(shè)計、采購、生產(chǎn)、倉儲、物流、銷售、服務(wù)各個環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、敏捷互聯(lián)、應(yīng)用云化、智慧決策，打造“智慧大腦”。

　　具體來看，“智慧工廠”的5G場景首先是用于人的管理，大飛機生產(chǎn)涉密性強、安保要求高，對人員出入進行嚴格管理非常必要。“智慧工廠”的解決方案是在數(shù)控車間出入口安裝具有人臉識別功能的門禁系統(tǒng)，由于5G網(wǎng)絡(luò)時延低，低于1毫秒，這讓人臉與放在“云”端的存儲記錄可形成快速比對，從而大大提高識別效率；其次是物品的管理，用于大飛機生產(chǎn)的零配件成千上萬，且不少工藝仍需要工匠用手工完成，“智慧工廠”通過5G網(wǎng)絡(luò)所承載的精準(zhǔn)室內(nèi)定位系統(tǒng)，可以把車間內(nèi)擺放的零配件定位誤差縮小在3厘米以內(nèi)，工匠就可通過室內(nèi)導(dǎo)航設(shè)備很快找到它們，或者原地歸還。

　　“智慧工廠”技術(shù)含量最高的是利用5G網(wǎng)絡(luò)對數(shù)控機床的運行數(shù)據(jù)進行實時采集。在傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗環(huán)節(jié)通常放在最后，而如今，傳感器被植入數(shù)控機床之后，能實時采集機床運行時的各種數(shù)據(jù)，并立刻上傳到智慧平臺或“云”端，再與數(shù)據(jù)模型進行不間斷比對，一旦發(fā)現(xiàn)異常，在短時間內(nèi)就能立刻告警。

　　截至目前，在上海飛機制造有限公司園區(qū)內(nèi)，上海聯(lián)通已經(jīng)完成5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋和MEC邊緣計算節(jié)點的部署。技術(shù)人員表示：“我們基于安全可靠的5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及5G的大帶寬、低時延、廣連接的特點，實現(xiàn)了數(shù)控車間的全連接，以及復(fù)合材料全生命周期管控、工業(yè)雙相機對現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)與云端數(shù)模的快速比對、AR遠程設(shè)備巡檢和維護等，實現(xiàn)5G在工業(yè)場景的真正落地。”

　　此外，飛機在飛行過程中會產(chǎn)生上百G的數(shù)據(jù)，而民航當(dāng)前使用的高頻、甚高頻地空語音通信等方式均為窄帶通信，無法實現(xiàn)前艙數(shù)據(jù)的實時傳送，僅能在航后離線拷貝，效率低下，且無法實時監(jiān)控飛機健康狀態(tài)。5G ATG大帶寬、低時延特性與切片技術(shù)結(jié)合，可為前艙提供大帶寬的專有網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)飛機駕駛艙安全數(shù)據(jù)傳輸、位置數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、視頻監(jiān)控實時傳輸，進一步提高了飛機駕駛安全。


編輯：薛姣