So, what's 5G exactly?
來源：戴昱乐科技
5G 技術切合了傳統製造業智慧製造轉型，對無線網路的應用需求，能滿足工業環境下，設備互聯和遠端交互應用需求。在物聯網、工業自動化控制、物流追蹤、工業 AR、雲端化機器人等工業應用領域，5G 技術起著支撐作用。
5G 時代的到來，將大幅改善智慧工廠的勞動條件，減少生產線人工干預，提高生產過程可控性，最重要的是借助於資訊化技術，打通企業的各個流程，實現從設計、生產到銷售各個環節的互聯互通，並在此基礎上，實現資源的整合優化，從而進一步提高企業的生產效率和產品的品質。
5G 技術場景支撐智慧製造
物聯網：隨著工廠智慧化轉型的推進，物聯網作為連接人、機器和設備的關鍵支撐技術，正受到企業的高度關注。這種需求在推動物聯網應用落地的同時，也極大的刺激了 5G 技術的發展。
工業自動化控制：這是製造工廠中最基礎的應用，核心是循環控制系統。5G 可提供極低時延長、高可靠，海量連接的網路，使得循環控制應用，透過無線網路連接成為可能。
物流追蹤：從倉庫管理到物流配送均需要廣覆蓋、深覆蓋、低功耗、大連接、低成本的連接技術。此外，虛擬工廠的端到端整合，跨越產品的整個生命週期，要連接分布廣泛的已售出的商品，也需要低功耗、低成本和廣覆蓋的網路，企業內部或企業之間的橫向集成也需要無所不在的網路，5G 網路能很好的滿足這類需求。
工業AR：在智慧工廠生產過程中，人發揮更重要的作用。由於未來工廠具有高度的靈活性和多功能性，這對工廠生產線工作人員有更高的要求。為快速滿足新任務，和生產活動的需求，增強現實 AR 將發揮很關鍵作用，在智慧製造過程中，可用於如下場景：如：監控流程和生產流程。
生產任務分步指引，例如手動裝配過程指導；遠端專家業務支撐，例如遠端維護。在這些應用中，輔助 AR 設施需要最大程度具備靈活性和輕便性，以便維護工作高效開展。
生產任務分步指引，例如手動裝配過程指導；遠端專家業務支撐，例如遠端維護。在這些應用中，輔助 AR 設施需要最大程度具備靈活性和輕便性，以便維護工作高效開展。
雲端化機器人：在智慧製造生產場景中，需要機器人有自組織和協同的能力，來滿足柔性生產，這就帶來了機器人對雲化的需求。5G 網路是雲端化機器人理想的通信網路，是使能雲端化機器人的關鍵。
5G 技術已經成為，支撐智慧製造轉型的關鍵使能技術，能將分布廣泛、零散的人、機器和設備全部連接起來，建構統一的互聯網路。5G 技術的發展可以幫助製造企業，擺脫以往無線網路技術，較為混亂的應用狀態，這對於推動工業網路的實施，以及智慧製造的深化轉型，有著積極的意義。
智慧製造的核心是智慧工廠
資訊化革命愈演愈烈，機器設備、人和產品等製造元素，不再是獨立的個體，它們透過工業物聯網緊密聯繫在一起，實現更協調和高效的製造系統。
當前製造業的轉型，可以看作是自動化升級，和資訊技術的融合提升，這不僅僅是自動化和機器換人，而且工廠能實現自主化決策，靈活生產出多樣化的產品，並能快速應對更多的市場變化。
人工智慧和製造系統的結合將是必然的，利用機器學習、模式辨識、認知分析等算法模型，可以提升工廠控制管理系統的能力，實現所謂的智慧製造，才能使企業在今天競爭激烈的環境獲得更好的優勢。
智慧製造過程主要圍繞著智慧工廠展開，而人工智慧在智慧工廠中發揮著重要的作用。物聯網將所有的機器設備連接在一起，例如控制器、感測器、執行器的聯網，然後，AI就可以分析感測上傳的數據，這就是智慧製造的核心。
隨著工業物聯網的應用發展，網路和實體系統，將緊密聯繫在一起，也就是物聯網將生產現場的處理器、感測器連接起來，使得機器人之間可以進行通信，可以互相溝通，而機器和人的工作將不再會嚴格分工，未來製造系統把人和機器融合在一起。
數位孿生是重要的角色，智慧製造的整個流程，都有一個數位孿生模型，系統裡包括了現實世界的任何東西，可以是應用或者操作指南手冊等。
此外，智慧製造系統裡還有人機交互，即人和機器人之間的互動。還有用人工智慧驅動、優化產品和流程等。工廠需要做一些預測性維護，或者是預測機器的能耗等等，越來越多的這些功能都可以在智慧工廠裡實現。
5G 時代智慧工廠前景展望
從 2016 年到 2018 年，5G 基礎研發測試分為三個階段。第一階段是 5G 關聯技術試驗，第二階段是 5G 技術方案驗證，第三階段是 5G 的系統驗證。
智慧工廠是 5G 技術的重要應用場景之一。利用 5G 網路將生產設備無縫連接，並進一步打通設計、採購、倉儲、物流等環節，使生產更加扁平化、客製化、智慧化，從而構造一個面向未來的智慧製造網路。在此，編者整理了業界對 5G 時代智慧工廠的前景展望，讓我們一同期待新時代的到來。
助推柔性製造 實現個性化生產
全球人口正在接近 80 億，中產階層消費群不斷擴大，有望形成巨大市場，進而對消費佈局產生影響。帶有客戶需求和產品「資訊」功能的系統，成為硬體產品銷售新的核心，個性化客製成為潮流。
為了滿足全球各地不同市場對產品的多樣化、個性化需求，生產企業內部需要更新現有的生產模式，基於柔性技術的生產模式成為趨勢。
國際生產工廠研究協會的定義為：柔性製造系統是一個自動化的生產製造系統，在最少人的干預下，能夠生產任何範圍的產品族，系統的柔性通常受到系統設計時，所考慮的產品品類的限制。柔性生產的到來，催生了對新技術的需求。
為了滿足全球各地不同市場對產品的多樣化、個性化需求，生產企業內部需要更新現有的生產模式，基於柔性技術的生產模式成為趨勢。
國際生產工廠研究協會的定義為：柔性製造系統是一個自動化的生產製造系統，在最少人的干預下，能夠生產任何範圍的產品族，系統的柔性通常受到系統設計時，所考慮的產品品類的限制。柔性生產的到來，催生了對新技術的需求。
一方面，在企業工廠內，柔性生產對工業機器人的靈活移動性，和差異化業務處理能力有很高要求。5G 利用其自身無可比擬的獨特優勢，助力柔性化生產的大規模普及。
5G 網路進入工廠，在減少機器與機器之間，線纜成本的同時，利用高可靠性網路的連續覆蓋，使機器人在移動過程中，活動區域不受限，按需到達各個地點，在各種場景中，進行不間斷工作，以及工作內容的平滑切換。
5G 網路進入工廠，在減少機器與機器之間，線纜成本的同時，利用高可靠性網路的連續覆蓋，使機器人在移動過程中，活動區域不受限，按需到達各個地點，在各種場景中，進行不間斷工作，以及工作內容的平滑切換。
5G 網路也可使能各種，具有差異化特徵的業務需求。大型工廠中，不同生產場景對網路的服務品質要求不同。精度要求高的工序環節，關鍵在於時延，關鍵性任務需要保證網路可靠性、大流量數據，即時分析和處理的高速率。
5G 網路以其端到端的切片技術，同一個核心網中，具有不同的服務品質，按需靈活調整。如設備狀態資訊的上報，被設為最高的業務等級等。
5G 網路以其端到端的切片技術，同一個核心網中，具有不同的服務品質，按需靈活調整。如設備狀態資訊的上報，被設為最高的業務等級等。
另一方面，5G 可建構連接工廠內外的人和機器，為中心的全方位資訊生態系統，最終使任何人和物在任何時間、任何地點，都能實現彼此資訊共享。
消費者在要求個性化商品和服務的同時，企業和消費者的關係發生變化，消費者將參與到企業的生產過程中，消費者可以跨地域透過 5G 網路，參與產品的設計，並即時查詢產品狀態資訊。
消費者在要求個性化商品和服務的同時，企業和消費者的關係發生變化，消費者將參與到企業的生產過程中，消費者可以跨地域透過 5G 網路，參與產品的設計，並即時查詢產品狀態資訊。
工廠維護模式全面升級
大型企業的生產場景中，經常涉及到跨工廠、跨地域設備維護，遠端問題定位等場景。5G 技術在這些方面的應用，可以提升運行、維護效率，降低成本。5G 帶來的不僅是萬物互聯，還有萬物資訊交互，使得未來智慧工廠的維護工作突破工廠邊界。
工廠維護工作按照複雜程度，可根據實際情況由工業機器人，或者人與工業機器人協作完成。在未來，工廠中每個物體，都是一個有唯一IP的終端，使生產環節的原材料都具有「資訊」屬性。原材料會根據「資訊」自動生產和維護。
人也變成了具有自己 IP 的終端，人和工業機器人進入整個生產環節中，和帶有唯一 IP 的原料、設備、產品進行資訊交互。工業機器人在管理工廠的同時，人在千里之外也可以第一時間，接收到即時資訊跟進，並進行交互操作。
人也變成了具有自己 IP 的終端，人和工業機器人進入整個生產環節中，和帶有唯一 IP 的原料、設備、產品進行資訊交互。工業機器人在管理工廠的同時，人在千里之外也可以第一時間，接收到即時資訊跟進，並進行交互操作。
設想在未來有 5G 網路覆蓋的一家智慧工廠裡，當某一物體故障發生時，故障被以最高優先級「零」時延，上報到工業機器人。一般情況下，工業機器人可以根據，自主學習的經驗數據庫，在不經過人的干涉下完成修復工作。另一種情況，由工業機器人判斷該故障，必須由人來進行操作修復。
此時，人即使遠在地球的另一端，也可透過一台簡單的 VR，和遠端觸覺感知技術的設備，遠端控制工廠內的工業機器人，到達故障現場進行修復，工業機器人在萬里之外，即時同步模擬人的動作，人在此時如同親臨現場進行施工。
5G 技術使得人和工業機器人，在處理更複雜場景時，也能游刃有餘。如在需要多人協作修復的情況下，即使相隔了幾大洲的不同專家，也可以各自透過VR，和遠端觸覺感知設備，第一時間「聚集」在故障現場。
5G 網路的大流量，能夠滿足 VR 中，高清圖像的海量數據交互要求，極低時延使得觸覺感知網路中，人在地球另一端，也能把自己的動作，無誤差地傳遞給工廠機器人，多人控制工廠中，不同機器人進行下一步修復動作。
同時，借助萬物互聯，人和工業機器人、產品和原料，全都被直接連接到，各類相關的知識和經驗數據庫，在故障診斷時，人和工業機器人，可參考海量的經驗和專業知識，提高問題定位精準度。
5G 網路的大流量，能夠滿足 VR 中，高清圖像的海量數據交互要求，極低時延使得觸覺感知網路中，人在地球另一端，也能把自己的動作，無誤差地傳遞給工廠機器人，多人控制工廠中，不同機器人進行下一步修復動作。
同時，借助萬物互聯，人和工業機器人、產品和原料，全都被直接連接到，各類相關的知識和經驗數據庫，在故障診斷時，人和工業機器人，可參考海量的經驗和專業知識，提高問題定位精準度。
工業機器人加入「管理層」
在未來智慧工廠生產的環節中，涉及到物流、上料、倉儲等方案判斷和決策，5G 技術能夠為智慧工廠，提供全雲端化網路平台。精密感測技術，作用於不計其數的感測器，在極短時間內，進行資訊狀態上報。
大量工業級數據，透過 5G 網路收集起來，龐大的數據庫開始形成，工業機器人結合雲端計算的超級計算能力，進行自主學習和精確判斷，給出最佳解決方案。
在一些特定場景下，借助 5G 下的 D2D(Device-to-Device，意為：設備到設備)技術，物體與物體之間直接通信，進一步降低了業務端到端的時延，在網路負荷實現分流的同時，反應更為敏捷。生產製造各環節的時間變得更短，解決方案更快更優，生產製造效率得以大幅度提高。
大量工業級數據，透過 5G 網路收集起來，龐大的數據庫開始形成，工業機器人結合雲端計算的超級計算能力，進行自主學習和精確判斷，給出最佳解決方案。
在一些特定場景下，借助 5G 下的 D2D(Device-to-Device，意為：設備到設備)技術，物體與物體之間直接通信，進一步降低了業務端到端的時延，在網路負荷實現分流的同時，反應更為敏捷。生產製造各環節的時間變得更短，解決方案更快更優，生產製造效率得以大幅度提高。
我們可以想像未來 10 年內，5G 網路覆蓋到工廠各個角落。5G 技術控制的工業機器人，已經從玻璃櫃裡走到了玻璃櫃外，不分日夜地在車間中自由穿梭，進行設備的巡檢和修理，送料、質檢或者高難度的生產動作。
機器人成為中、基層管理人員，透過資訊計算和精確判斷，進行生產協調和生產決策。這裡只需要少數人，承擔工廠的運行監測和高級管理工作。機器人成為人的高級助手，替代人完成人難以完成的工作，人和機器人在工廠中得以共生。
機器人成為中、基層管理人員，透過資訊計算和精確判斷，進行生產協調和生產決策。這裡只需要少數人，承擔工廠的運行監測和高級管理工作。機器人成為人的高級助手，替代人完成人難以完成的工作，人和機器人在工廠中得以共生。
按需分配資源
5G 網路透過網路切片，提供適用於各種製造場景的解決方案，實現即時高效和低能耗，並簡化佈署，為智慧工廠的未來發展奠定堅實基礎。
首先，利用網路切片技術，保證按需分配網路資源，以滿足不同製造場景下，對網路的要求。不同應用對時延、移動性、網路覆蓋、連接密度，和連接成本有不同需求，對 5G 網路的靈活配置，尤其是對網路資源的合理快速分配及再分配，提出了更嚴苛的要求。
作為 5G 網路最重要的特性，基於多種新技術組合的端到端的網路切片能力，可以將所需的網路資源靈活動態地在全網中，面向不同的需求，進行分配及能力釋放；根據服務管理提供的藍圖和輸入參數，創建網路切片，使其提供特定的網路特性。
比如極低的時延、極高的可靠性、極大的頻寬等，以滿足不同應用場景對網路的要求。例如在智慧工廠原型中，為滿足工廠內的關鍵事務處理要求，創建了關鍵事務切片，以提供低時延，高可靠的網路。
比如極低的時延、極高的可靠性、極大的頻寬等，以滿足不同應用場景對網路的要求。例如在智慧工廠原型中，為滿足工廠內的關鍵事務處理要求，創建了關鍵事務切片，以提供低時延，高可靠的網路。
在創建網路切片的過程中，需要調度基礎設施中的資源。包括接入資源、傳輸資源和雲端資源等。而各個基礎設施資源，也都有各自的管理功能。
透過網路切片管理，根據客戶不同的需求，為客戶提供共享的或者隔離的基礎設施資源。由於各種資源的相互獨立性，網路切片管理，也在不同資源之間進行協同管理。
在智慧工廠原型中，展示了採用多層級的、模組化的管理模式，使整個網慧切片的管理和協同，更加通用、更加靈活，並且易於擴展。
透過網路切片管理，根據客戶不同的需求，為客戶提供共享的或者隔離的基礎設施資源。由於各種資源的相互獨立性，網路切片管理，也在不同資源之間進行協同管理。
在智慧工廠原型中，展示了採用多層級的、模組化的管理模式，使整個網慧切片的管理和協同，更加通用、更加靈活，並且易於擴展。
除了關鍵事務切片，5G 智慧工廠還將額外創建移動寬頻切片和大連接切片。不同切片在網路切片管理系統的調度下，共享同一基礎設施，但又互不干擾，保持各自業務的獨立性。
其次，5G 能夠優化網路連接，採取本地流量分流，以滿足低延遲的要求。每個切片針對業務需求的優化，不僅體現在網路功能特性的不同，還體現在靈活的部署方案上。
切片內部的網路功能模組部署非常靈活，可按照業務需求，分別部署在多個分布式數據中心。原型中的關鍵事務切片，為保證事務處理的即時性，對時延要求很高，將用戶數據面功能模組，佈署在靠近終端用戶的本地數據中心，盡可能地降低時延，保證對生產的即時控制和響應。
切片內部的網路功能模組部署非常靈活，可按照業務需求，分別部署在多個分布式數據中心。原型中的關鍵事務切片，為保證事務處理的即時性，對時延要求很高，將用戶數據面功能模組，佈署在靠近終端用戶的本地數據中心，盡可能地降低時延，保證對生產的即時控制和響應。
此外，採用分布式雲計算技術，以靈活的方式在本地數據中心，或集中數據中心部署基於 NFV(Network Function Virtualization，意為：網路功能虛擬化)技術的工業應用，和關鍵網路功能。5G 網路的高頻寬和低時延特性，使智慧處理能力，透過遷移到雲端而大幅提升，為提升智慧化水準，鋪平了道路。
在 5G 網路的連接下，智慧工廠成為了各項智慧技術的應用平台。除了上述四類技術的運用，智慧工廠有望與未來多項先進科技相結合，實現資源利用、生產效率和經濟收益的最大化。
例如借助 5G 高速網路，採集關鍵裝備製造、生產過程、能源供給等環節的能效相關數據，使用能源管理系統，對能效相關數據進行管理和分析，即時發現能效的波動和異常，在保證正常生產的前提下，相應地對生產過程、設備、能源供給，及人員等進行調整，實現生產過程的能效提高；使用 ERP (Enterprise Resource Planning，意為：企業資源計劃)進行原材料庫存管理，包括各種原材料及供應商資訊。
因此，5G 時代的智慧工廠將大幅改善勞動條件，減少生產線人工干預，提高生產過程可控性，最重要的是借助於資訊化技術打通企業的各個流程，實現從設計、生產到銷售各個環節的互聯互通，並在此基礎上實現資源的整合優化，從而進一步提高企業的生產效率和產品的品質。
【任何經過翻譯或轉載之中文資訊，我們為了堅持使用台灣常用相關名詞與慣用語法，將與原中文有所變更，但不改內容意義 – 3S MARKET】
【任何經過翻譯或轉載之中文資訊，我們為了堅持使用台灣常用相關名詞與慣用語法，將與原中文有所變更，但不改內容意義 – 3S MARKET】
沒有留言:
張貼留言