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leyu布局新基建“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”
布局新基建：5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型場(chǎng)景與案例分析
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐，5G是新一代信息通信技術(shù)演進(jìn)升級(jí)的重要方向，二者都是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動(dòng)力量。5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合創(chuàng)新發(fā)展，將推動(dòng)制造業(yè)從單點(diǎn)、局部的信息技術(shù)應(yīng)用向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)變，從而走向制造強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)建設(shè)的目標(biāo)。
國(guó)家為推動(dòng)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程加速落地，高質(zhì)量推進(jìn)5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新，明確到2022年，將突破一批面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)特定需求的5G關(guān)鍵技術(shù)，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的產(chǎn)業(yè)支撐能力顯著提升；打造5個(gè)產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建創(chuàng)新載體和公共服務(wù)能力；加快垂直領(lǐng)域“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的先導(dǎo)應(yīng)用，內(nèi)網(wǎng)建設(shè)改造覆蓋10個(gè)重點(diǎn)行業(yè)；打造一批“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”內(nèi)網(wǎng)建設(shè)改造標(biāo)桿、樣板工程，形成至少20大典型工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景；培育形成5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合疊加、互促共進(jìn)、倍增發(fā)展的創(chuàng)新態(tài)勢(shì)，促進(jìn)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級(jí)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識(shí)、平臺(tái)、安全的全面創(chuàng)新探索，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，OPC UA+TSN作為產(chǎn)業(yè)界共識(shí)，5G與邊緣計(jì)算相結(jié)合成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新的探索方向；標(biāo)識(shí)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將體系化，分布式架構(gòu)成為新熱點(diǎn)；互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)邊緣與云端深度協(xié)同，應(yīng)用創(chuàng)新支撐成為提升重點(diǎn)；安全測(cè)試、安全認(rèn)證、數(shù)據(jù)安全成為研究重點(diǎn)。
從現(xiàn)今看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域已有眾多新模式、新業(yè)態(tài)展露頭角，激發(fā)了制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)活力。接下來(lái)，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)揮在那將產(chǎn)生疊加增倍效應(yīng)，助力眾多企業(yè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)同管理、產(chǎn)品服務(wù)化、供需對(duì)接實(shí)時(shí)化、智能化生產(chǎn)和管控精細(xì)化、無(wú)人化。leyu樂(lè)魚(yú)致力于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、新一代信息技術(shù)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展，能為企業(yè)級(jí)客戶(hù)提供相應(yīng)戰(zhàn)略解決方案。
傳統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)境中，設(shè)備因缺乏健康管理和有效的監(jiān)控，容易出現(xiàn)“帶病工作”，導(dǎo)致產(chǎn)品良率低下，損耗嚴(yán)重。同時(shí)設(shè)備突發(fā)性非計(jì)劃故障停機(jī)、備件采購(gòu)周轉(zhuǎn)不及時(shí)也會(huì)為生產(chǎn)帶來(lái)大量損失。而傳統(tǒng)生產(chǎn)工廠也存在著生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，特殊環(huán)境要求多，移動(dòng)設(shè)備多，數(shù)據(jù)回傳設(shè)備線路鋪設(shè)難度大、成本高等問(wèn)題。此外，生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)需要根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，配合產(chǎn)線頻繁地進(jìn)行調(diào)整，因此采用有線組網(wǎng)的方式極為復(fù)雜，且工期長(zhǎng)。而依賴(lài)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，工業(yè)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性要求難以得到保證，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)對(duì)于高精度、低時(shí)延的工業(yè)場(chǎng)景難以保證重要的信息實(shí)時(shí)采集和上傳，無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。
通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其帶寬超高（10-20Gbps）、連接廣（100萬(wàn)個(gè)）、低時(shí)延（1ms）、可靠性高（99.999%）、移動(dòng)性靈活、安全性高等特點(diǎn)，利用移動(dòng)邊緣計(jì)算，解決多設(shè)備接入和協(xié)議轉(zhuǎn)換問(wèn)題，可輕松實(shí)現(xiàn)多組乃至海量生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)高效穩(wěn)定的回傳，至云端平臺(tái)結(jié)合算法做分析診斷，將設(shè)備狀態(tài)和健康診斷結(jié)果傳至客戶(hù)多端口，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備故障和健康狀態(tài)，輕松有效替代人工檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題變化過(guò)程，針對(duì)性解決設(shè)備隱患，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，避免非計(jì)劃停機(jī)帶來(lái)的損失。
制造業(yè)中有較多的智能化生產(chǎn)車(chē)間，存在視覺(jué)質(zhì)量檢測(cè)工序，其產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)依賴(lài)人工和經(jīng)驗(yàn)，存在標(biāo)準(zhǔn)化程度低、人力成本高、且易受主觀因素影響、整體效率低、準(zhǔn)確度不高、缺陷難回溯等問(wèn)題。如手機(jī)屏幕壞點(diǎn)檢測(cè)，10億像素級(jí)別的清晰度，工業(yè)相機(jī)每張相片文件大小超過(guò)1G，目前通過(guò)4G等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)在帶寬和可靠性上難以支撐實(shí)現(xiàn)，而傳統(tǒng)意義上上傳縮略圖，則會(huì)導(dǎo)致缺陷信息失真。
通過(guò)產(chǎn)線部署內(nèi)置5G通信模組工業(yè)相機(jī)和邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，利用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的超大帶寬（支持下行速率達(dá)20Gb/s和上行速率達(dá)10Gb/s），及低時(shí)延高可靠性（可實(shí)現(xiàn)0.5~1ms的時(shí)延以及超過(guò)99.999%的可靠性），可實(shí)現(xiàn)文件數(shù)據(jù)的秒級(jí)上傳 ，將待檢測(cè)物品通過(guò)高清工業(yè)攝像頭拍色的圖片或視頻信息上傳至云端，進(jìn)行跨地域跨網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)聚集及橫向?qū)Ρ确治?，?shí)現(xiàn)高精度質(zhì)量檢測(cè)、缺陷實(shí)時(shí)識(shí)別與自動(dòng)分揀，同時(shí)可有效記錄檢測(cè)物品的瑕疵，為追溯缺陷原因提供數(shù)據(jù)分析依據(jù)，支持生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)決策。
室內(nèi)定位是工業(yè)領(lǐng)域的普遍需求，例如室內(nèi)大面積立體倉(cāng)庫(kù)，需要根據(jù)訂單及產(chǎn)品規(guī)格信息，精準(zhǔn)定位存放貨物，實(shí)現(xiàn)叉車(chē)調(diào)度及線路規(guī)劃，高效完成產(chǎn)品的及時(shí)收發(fā)貨等。而室內(nèi)環(huán)境也普遍存在設(shè)備密集度高、設(shè)備間距離短、信號(hào)受阻不穩(wěn)定等問(wèn)題，對(duì)設(shè)備定位精度和信號(hào)穩(wěn)定度都有較高要求。
目前室內(nèi)定位基本是藍(lán)牙、激光、UWB三分天下。而5G使用新型編碼調(diào)制、大規(guī)模天線陣列等帶來(lái)的大帶寬特性，有利于參數(shù)估計(jì)，為高精度距離測(cè)量提供支持；大規(guī)模天線技術(shù)，5G基站可實(shí)現(xiàn)128個(gè)天線陣子，為高精度角度測(cè)量提供支持。另外，5G將實(shí)現(xiàn)超密集組網(wǎng)（UDN），用戶(hù)信號(hào)可被多個(gè)基站同時(shí)接收，將有利于多基站協(xié)作實(shí)現(xiàn)高精度定位，故5G在室內(nèi)精準(zhǔn)定位方面能可能更好的替代藍(lán)牙、激光、UWB。而通過(guò)部署大量5G低功耗定位標(biāo)簽可高效、低成本的實(shí)現(xiàn)室內(nèi)精準(zhǔn)定位，滿(mǎn)足企業(yè)資產(chǎn)部署和倉(cāng)儲(chǔ)管理等場(chǎng)景需求。
以企業(yè)的生產(chǎn)園區(qū)為例，數(shù)條產(chǎn)線并行生產(chǎn)，會(huì)有幾百甚至上千個(gè)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同時(shí)工作，傳輸速率、時(shí)延等要求也不盡相同。針對(duì)這種工業(yè)級(jí)的高密并發(fā)連接場(chǎng)景，可以為每千平米覆蓋范圍提供超過(guò)5000個(gè)實(shí)時(shí)工作的行業(yè)終端同時(shí)接入5G網(wǎng)絡(luò)的能力。無(wú)論是實(shí)時(shí)調(diào)度生產(chǎn)資源的設(shè)備，還是產(chǎn)線上忙碌的裝配或測(cè)試機(jī)器，都可以無(wú)阻塞的連接5G網(wǎng)絡(luò)，真正做到全聯(lián)接的智能企業(yè)；
再以汽車(chē)生產(chǎn)線為例，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都刻上編號(hào)和條碼，每個(gè)工序都通過(guò)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，并對(duì)產(chǎn)品從上線到包裝各個(gè)環(huán)節(jié)的所有信息進(jìn)行記錄。通過(guò)納入5G的NB-IOT技術(shù)，可以減少人工干預(yù)、及時(shí)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，合理編排生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)線人員將大幅減少，作業(yè)自動(dòng)化率和自動(dòng)糾錯(cuò)防錯(cuò)能力將大幅提升，人均產(chǎn)出效率也將顯著提升。
2019年，leyu樂(lè)魚(yú)與廣州某車(chē)輛制造企業(yè)展開(kāi)了基于5G的設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)的項(xiàng)目合作，通過(guò)合作助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)恒溫恒濕電機(jī)房安全監(jiān)控和設(shè)備健康管理。導(dǎo)入樂(lè)魚(yú)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案后，在日常封閉的風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)部署樂(lè)魚(yú)工業(yè)手環(huán)，傳感器監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并將采集到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)5G無(wú)線信號(hào)經(jīng)網(wǎng)關(guān)上傳到云端，結(jié)合算法做分析診斷。用戶(hù)在任意場(chǎng)合可以打開(kāi)手機(jī)小程序或WEB端查看狀態(tài)，以及接收告警信息。由于5G的高帶寬、低延時(shí)、連接廣、安全性高等特性，可解決多設(shè)備接入和協(xié)議轉(zhuǎn)換問(wèn)題，在數(shù)據(jù)回傳和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用上，極大的提高了數(shù)據(jù)的可靠性，數(shù)據(jù)丟包率更低，更穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸更可靠，輕松實(shí)現(xiàn)多組終端數(shù)據(jù)同步處理。最終，在不停機(jī)、不影響生產(chǎn)的情況下對(duì)有特殊環(huán)境要求（恒溫恒濕）的封閉機(jī)房實(shí)現(xiàn)設(shè)備日常維保檢查，通過(guò)7*24小時(shí)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，對(duì)可能出現(xiàn)的故障及時(shí)預(yù)警，避免非計(jì)劃性停機(jī)，并通過(guò)5G技術(shù)的加持助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)廠區(qū)設(shè)備精益運(yùn)營(yíng)管理。
2019年，leyu樂(lè)魚(yú)聯(lián)合某玻璃制造商展開(kāi)了基于5G+AI的機(jī)器視覺(jué)-玻璃缺陷監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。5G的網(wǎng)絡(luò)超大帶寬的技術(shù)特性具備高精度測(cè)量和缺陷檢測(cè)的成像條件，幫助實(shí)現(xiàn)了大尺寸(億像素及以上)、高分辨率（0.x微米分辨率）的圖像處理及高水平的成像方案設(shè)計(jì)。方案在發(fā)揮圖像特征提取算法優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，再結(jié)合AI算法對(duì)于缺陷分類(lèi)的性能優(yōu)勢(shì)，通過(guò)AI+計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析，運(yùn)用AI模型算法進(jìn)行實(shí)時(shí)推理，根據(jù)分析結(jié)果輸出相應(yīng)指令和報(bào)告，最終實(shí)現(xiàn)高效高精度的質(zhì)量和缺陷識(shí)別，輔助客戶(hù)建立以機(jī)器視覺(jué)設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)的缺陷檢出方案及管控標(biāo)準(zhǔn)，解決了客戶(hù)在玻璃缺陷監(jiān)測(cè)中人工質(zhì)檢效率低下、漏檢、缺陷結(jié)果不便于記錄和追溯等一些列問(wèn)題。
項(xiàng)目利用5G基站支撐的高精度測(cè)量定位能力結(jié)合5G的超大帶寬數(shù)據(jù)傳輸能力，為某新材料科技企業(yè)的風(fēng)電葉片虛擬堆場(chǎng)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理定制規(guī)劃方案。葉片定位管理系統(tǒng)由GPS定位標(biāo)簽、定位管理器、PC端和移動(dòng)端組成，由GPS定位標(biāo)簽按照應(yīng)用要求采集并輸出位置坐標(biāo)到定位服務(wù)器，再由定位服務(wù)器將信息分發(fā)給WMS服務(wù)器、PC端及移動(dòng)端。在查找空位和葉片時(shí)，從WMS服務(wù)器接收庫(kù)位編號(hào)，并在地圖中明確顯示，以引導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員快速到達(dá)預(yù)定位置。通過(guò)虛擬堆場(chǎng)界面和對(duì)應(yīng)指令，指導(dǎo)員工快速精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)葉片定位、信息綁定、關(guān)聯(lián)配組、上架下架、入庫(kù)出庫(kù)等操作，助力客戶(hù)高效實(shí)現(xiàn)風(fēng)電葉片的倉(cāng)儲(chǔ)管理智能轉(zhuǎn)型升級(jí)。
