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科普:5G + 工業網際網路應用場景大盤點

“5G+”火了,5G + 醫療、5G + 高鐵、5G + 物流等應用場景不斷湧現。

工業和資訊化部日前印發的《“5G + 工業網際網路”512 工程推進方案》中提出,到 2022 年,在 “5G + 工業網際網路”領域打造 5 個產業公共服務平臺,內網建設改造覆蓋 10 個重點行業,形成至少 20 大典型工業應用場景

5G 已成為工業網際網路發展過程中的恆久驅動力。

為什麼 5G 獨得工業網際網路的青睞,源於 5G 憑藉其技術優勢能助力製造業實現 “提質、降本、增效”的目標,從而使其走上數字化、網路化、智慧化的道路。

如今,5G 在製造業中有哪些場景的應用,效果如何?

5G + 鋼鐵

目前,我國鋼鐵行業的資訊化、自動化水平已經躋身國際前列,成為離智慧化最近的行業。

在新基建範圍明確後,如何通過 5G 技術改造傳統制造業,成為了鋼鐵企業主要的思考問題。

5G 在鋼鐵行業中的應用場景:

  • 5G + 人工智慧廢鋼判定系統:依託 5G 技術可以實時採集廢鋼影象,基於演算法模型對廢鋼自動進行判級,極大降低員工的勞動強度,提升檢驗過程的透明度和可追溯性。

  • 5G + 智慧點檢:由於鋼鐵廠的裝置雜而多,想要實現裝置的可管、可控、可視非常困難。藉助 5G 強大的資料傳輸速度,智慧點檢可以實時的對裝置資訊進行採集,再通過大資料分析處理,對裝置狀態進行預判,做到預知維修。

  • 5G + 智慧天車:天車是鋼鐵生產中必不可少的裝置之一,它集裝卸、搬運、運輸功能於一身,是決定鋼廠高效運轉的關鍵因素。隨著無人化天車系統的普及,對於網路的需求也日益增高。5G 憑藉超高速率、超低時延、超強穩定等優勢成為了無人化天車系統的最佳選擇。

  • 5G + 安全生產:由於冶金鋼鐵行業的特殊性,其安全生產問題尤為突出。通過 5G 網路的覆蓋,實現裝置巡檢和高危作業場景,採用 5G 技術進行無人化操作,通過高清視訊回傳,實現車間內吊車的遠端操作,提升生產安全性,減少安全事故發生。

由此可見,5G 在鋼鐵行業的智慧化發展中發揮著舉足輕重的作用,它憑一己之力實現了工廠生產、裝置、物流、能環、安全 5 大核心要素的效能提升,支撐著智慧鋼廠的建設。

5G + 農業

農業作為勞動力密集產業,在生產過程中存在著勞動力成本高、人力資源短缺、效率低下等問題。

隨著 5G 技術的出現,越來越多 “黑科技”被應用到現代農業發展過程中,不僅降低了人工成本,還提升了農作物的品質。5G 已然成為降本增效的大功臣。

5G 在農業中的應用場景:智慧農場、智慧林場、智慧畜牧和智慧漁場

如果做細分的話則包括以下幾個方面:

  • 智慧農場:遠端農機裝置操控、農作物監測、農機裝置自動化作業;

  • 智慧林場:森林資源、病蟲害、野生動植物、森林防火監測等;

  • 智慧畜牧:畜牧生產管理水平,牲畜跟蹤、草場監測、牲畜疫情與生長監測等;

  • 智慧漁場:漁場監測、水質監測、水產品生長情況監測、精準魚食投放等。

5G 智慧農業的一大特點是以各類智慧器械代替人工,例如智慧噴藥、無人駕駛拖拉機、無人機飛防等。農場中佈置的各類感測器裝置、探頭裝置負責收集資訊將實時資料傳輸到資料處理中心,管理者基於分析處理後的資料資訊進行判斷與操作指令的下達,5G 能夠讓管理者的命令立即到達並執行,整個操作更加精準高效。

目前在廣西、廣州、河南、重慶等多個地區都啟動了智慧農業建設工作,助力農業向智慧化、數字化、精細化發向發展。

5G + 汽車

人類第一次汽車工業革命成就了流水線大規模的生產,第二次革命實現了汽車的電子化,進入二十一世紀以來,汽車工業一直在尋求突破性革命性的變革。

伴隨著 5G 時代的到來,以智慧化為主要業態的第三次革命,為汽車工業迎來了重要的機遇與變革。

5G 技術與汽車的跨界融合產生的豐富智慧互聯場景,被認為是現階段汽車行業發展的重要課題之一,汽車智慧化不僅成為了新的發展趨勢,也將深刻改變人們的出行生活。

未來,在整車及零部件企業生產製造過程中,基於 5G 的工業無線網際網路可將工廠內部的人、機、物、料、環進行連線並打通訊息孤島,實現生產流程的數字化,同時也為智慧化無人工廠的實現打下基礎。

汽車零部件加工方面,特別是在動力系統零部件加工中,5G 技術將有廣泛應用。比如通過在刀具刀柄或機床主軸加裝感測器及通訊模組,利用 5G 技術將機床加工引數與執行狀態實時傳送至監控中心或接受加工指令,可以完成遠端裝置狀態監測預警或協同製造。

整車製造方面,在衝壓車間可利用 5G 通訊技術實現模具檢測資料採集和質量控制聯動、基於板材質量資料採集和線體引數自適應調整、產線狀態資料實時採集等。焊裝車間裡 5G 技術可應用於焊群系統資料採集及靜態引數優化、基於待焊接零件質量資料採集的焊接引數自調整與優化、真實現場資料採集驅動的虛擬工廠的實時模擬。

未來,智慧化 AGV 是實現物流及工裝運輸、不同工藝單元或生產線組合連線的關鍵裝備,基於 5G 技術開發的 AGV 在實時控制、精確導航方面的優勢結合 RFID 技術,將在整車生產廠內物流方面有廣泛應用前景。

5G 的出現可以說解決了智慧汽車、自動駕駛等新概念對於高速、低延時網路的需求,促進了汽車行業的轉型升級。

5G + 航空

伴隨著 5G 技術的發展,美國 85% 的飛機以及歐洲一半以上飛機都實現上網,但是我國僅有不足 5% 的飛機實現了空中接入網際網路

顯而易見,對我國來說,5G + 航空的融合引用已成為迫切需要解決的問題。

在這一方面,中國商飛利用 5G 的技術優勢聯合上海聯通共同打造了國內首個 5G 民航 “智慧工廠”。

5G 在民航中的應用場景:

  • 人員管理:由於大飛機生產涉密性強、安保要求高,對人員出入進行嚴格管理非常重要。通過 5G 網路時延低的特性,可以讓人臉與放在 “雲”端的儲存記錄可形成快速比對,從而大幅提高識別效率。

  • 物品管理:用於大飛機生產的零配件成千上萬,不少工藝仍需要工匠手工完成,“智慧工廠”通過 5G 網路承載的精準室內定位系統,可以把車間內擺放的零配件定位誤差縮小在 3 釐米以內。工匠通過室內導航裝置,可以迅速地實現物品的歸位。

  • 資料採集:通過 5G 對數控機床的執行資料進行實時採集。在傳統工業生產中,產品質量的檢驗環節通常放在最後,這是一種事後監管;如今,感測器被植入數控機床,可實時採集機床執行時的各種資料,並立刻把資料上傳到智慧平臺或 “雲”端,再與資料模型進行不間斷比對,一旦系統發現異常,短時間內就能告警。

目前,基於 5G 的質量檢測技術有效提升了零部件檢測效率和質量。上海聯通將 AR/VR 技術與 5G 相融,實現大型民機制造工廠的沉浸式體驗,並利用虛擬資料及模型與現實空間有機結合,輔助車間裝置的巡檢及維護。

從目前專案合作成果來看,上海聯通將 5G 技術與邊緣計算、雲端計算、大資料、人工智慧等技術進行了有機結合,並融入飛機制造全過程,有效提升飛機制造生產效率、提高飛機裝配質量、降低生產運營成本。

5G + 煤礦

煤炭行業作為傳統能源產業,具備環節多、戰線長、生產系統複雜、管理難度大等特點。

井下工作危險是煤礦業最危險的問題,所以智慧化、無人化操作成為了每一個煤礦業人的期盼。而 5G 技術的應用就將這一夢想變為了現實。

煤礦的井下作業面有 6 套系統,每套系統採用獨立的光纖通訊,資料無法融合,有線連線也無法適配礦山最重要的掘進機作業面,打通礦山地面、井下建設一張網成為了煤礦業的棘手問題。

因 5G 網路具備大頻寬、低時延、多連線的特性,自然就成為了煤礦專網建設的關鍵技術。

5G 煤礦專網有四個特點:

  • 一是井上井下一張網,生產辦公一張網;

  • 二是網隨業動,移動覆蓋;

  • 三是邊緣計算資料不出礦,保障資料安全,並進一步降低時延;

  • 四是安全,5G NSA 組閘道器鍵裝置已經獲得煤安認證。

中國移動與陽煤集團、華為公司聯手打造的全國首座 5G 智慧煤礦誕生,陽煤集團新元煤礦依託目前國內地下最低的 5G 網——井下 534 米 “超千兆上行”煤礦 5G 專用網,實現了煤礦智慧化管理,解決了煤炭行業的諸多痛點問題。

這座 5G 智慧煤礦的誕生為中國煤礦業向智慧化方面發展奠定了基礎。此外,河南省、山西省也進行著 5G 智慧煤礦的建設

八部委聯合釋出的《關於加快煤礦智慧化發展的指導意見》中提出,到 2025 年,大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現智慧化;到 2035 年,各類煤礦基本實現智慧化,構建多產業鏈、多系統整合的煤礦智慧化系統,建成智慧感知、智慧決策、自動執行的煤礦智慧化體系。

5G + 港口

作為交通運輸的重要樞紐,港口在促進國際貿易和地區經濟發展中起著至關重要的作用,全球貿易中大約有九成的貿易由海運業承載

由於,當前整個港口行業正面臨勞動力成本持續攀升、勞動強度大以及人力短缺等諸多挑戰,降本增效、進行自動化升級改造成為了全球港口的共同訴求。

港口的智慧化和資訊化建設已成為提升其核心競爭力的重要手段,也是其降低物流成本、提高物流效率的關鍵所在。

5G 作為千行百業數字化轉型的重要使能技術,在打造智慧港口過程中扮演著關鍵角色。

5G 在智慧港口中的應用場景:

  • 無人駕駛:基於 5G 網路技術特性,結合 MEC 技術、智慧感測技術等,能夠實現智慧港口無人駕駛集卡遠端遙控指令的高速傳送,以及異常情況下人工遠端遙控無人駕駛集卡的需求。

  • 機械裝置遠端控制:依託 5G 網路技術特性,藉助 “端到端”的 5G 網路部署,岸橋、場橋與遠端控制中心的資料連線採用 “5G + 有線組網”方式,能夠提高網路傳輸的可靠性和靈活性,結合碼頭操作管理系統、岸橋自動控制系統、場橋自動控制系統,實現岸橋和場橋遠端控制操作。

  • 智慧安防和應急指揮:在 5G 網路技術優勢的助力下,將無人機、布控球等前端裝置實時拍攝的高清視訊回傳到智慧港口應急指揮排程中心,實現碼頭實景與大屏視訊畫面同步,大幅提高碼頭指揮排程人員對港區現場突發情況的觀察和判斷能力,提升決策和執行效率。

目前,中國移動已助力青島港、舟山港、媽灣港等實現了智慧港口的建設,使它們向著智慧化方向邁出了堅實的步伐。

5G 技術已經在多行業多領域有了重要應用,但就目前 5G 的發展情況來看,仍舊處於探索階段。想要真正成為賦能千行百業數字化轉型的關鍵技術,仍需努力。