智能制造場景的5G應(yīng)用展望

摘 要：5G即第五代移動通信技術(shù)，5G的出現(xiàn)證明了人們對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提升，5G具有更快的傳輸速度，超大的容量接入，因此新的信息時代已經(jīng)到來。我國的5G技術(shù)在全球范圍內(nèi)都占據(jù)了重要的地位，盡管如此我國的5G技術(shù)仍然沒有取得絕對的優(yōu)勢，因此還需要技術(shù)人員不斷的鉆研探索。

關(guān)鍵詞：智能制造;場景;5G;應(yīng)用展望

隨著科技的進步和網(wǎng)絡(luò)時代的到來，從德國的工業(yè)4.0開始，人類對數(shù)字化，科技化和智能化的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)出了進攻。我國，作為工業(yè)大國自然也不能落后，提出了信息化和工業(yè)化深度融合的發(fā)展戰(zhàn)略[1]。而5G的出現(xiàn)，能夠更好的推動智能制造的發(fā)展，也將是未來智能制造的發(fā)展趨勢。

1 5G通信技術(shù)

1.1 概述

目前，5G時代已經(jīng)到來，IMT對5G的發(fā)展做出了巨大的貢獻。但目前ITU 仍然在對IMT-2020進行調(diào)整規(guī)劃。5G作為最新的，最前沿的通信系統(tǒng)，它的出現(xiàn)和發(fā)展為下一代更加快速先進的通信技術(shù)提供可能。5G的成本更低，安全性更強，因此他的能量效率將非常高。因此，5G將得到更多行業(yè)，更多領(lǐng)域和更多人的認可，它也會在未來全面進入人類的生活。

1.2 應(yīng)用場景

第三代和第四代的移動通信的重點在于給用戶提供良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，重點在于移動寬帶，而5G則能夠為人類提供更好的服務(wù)。5G技術(shù)能夠同時同頻雙向和每一個設(shè)備通信，因此5G的出現(xiàn)是對虛擬現(xiàn)實的基礎(chǔ)支持，多址的接入能夠讓5G更加穩(wěn)定，也能夠讓5G更加強大。

2 智能制造的信息物理系統(tǒng)架構(gòu)

隨著科技和互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.1J和中國制造2025戰(zhàn)略，這些依靠智能轉(zhuǎn)變工業(yè)模式的發(fā)展方向被一一提出。從智能連接層傳感器收入的數(shù)據(jù)進行信息轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的信息，然后傳遞到網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層通過云計算將數(shù)據(jù)整合，之后再傳遞到認知層，用于工對對機器的操控，最后傳輸?shù)脚渲脤樱鶕?jù)實際情況做出適當?shù)膮?shù)配置調(diào)整。智能制造的生產(chǎn)是一項艱巨的挑戰(zhàn)，設(shè)備的連接密度，通信質(zhì)量，傳輸速率等，都需要我們?nèi)ヒ豁楉椀墓タ恕６?G作為先進的通信技術(shù)能夠最大程度的解決這些問題，因此5G的出現(xiàn)，讓人們能夠迎接進入智能制造時代的挑戰(zhàn)。

3 智能制造場景的5G應(yīng)用

智能制造的五類場景分別是，第一人機界面和生產(chǎn)信息場景;第二流程自動化場景;第三工廠自動化場景;第四物流和倉儲場景和第五監(jiān)控和維護場景。

3.1 人機界面和生產(chǎn)信息系統(tǒng)場景

人與制造設(shè)備的交互即為人機界面。人機界面和生產(chǎn)信息場景中技術(shù)人員帶上AR眼睛就能夠獲取機器的視覺成像，通過反饋手套就可以進行對機器的操控。此外，對于具有污染性或爆炸等風(fēng)險的工作環(huán)境，遠程訪問與監(jiān)控能夠降低風(fēng)險。5G的低延遲和高可靠性能夠讓人機交互成為可能，并且隨著科技的進步，終將有一日讓工廠內(nèi)外實現(xiàn)同步操作。

3.2 流程自動化場景

流程自動化需要對生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)進行自動控制和監(jiān)控，一般面向與水、石油和食品等的加工過程。流程自動化能夠?qū)⑷撕驮O(shè)施和機器相連接，5G能夠提高流程自動化的效率，減少不必要的勞動力，同時對材料也能精準的控制，避免浪費的情況[2]。同時5G的出現(xiàn)讓移動機器人真正走入工廠，減少人力勞動力的資源浪費。

3.3 工廠自動化場景

大規(guī)模生產(chǎn)的驅(qū)動因素就是工程自動化，機器與機器之間進行通信交互，能夠精準的完成工作任務(wù)。能完成控制和協(xié)調(diào)工作，完成切換設(shè)備的工作。隨著制造過程的深入，機器之間的交互也會更加頻繁，終端網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)也加大，而5G的出現(xiàn)不僅能夠讓交互通信變得更加快速，同時也能夠提供更加巨大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)和信息通過機器進行傳輸，而網(wǎng)絡(luò)層對數(shù)據(jù)進行分析，配置層對數(shù)據(jù)作出給予安全的自動化控制。通過5G能夠減少通信延遲所帶來的不惜要的失誤，提供給工程更加可靠快速高效的自動化生產(chǎn)模式。

3.4 物流和倉儲場景

制造系統(tǒng)中物料、半成品和最終的產(chǎn)品的配送和存儲即使物流和倉儲場景。移動機器人的應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對物流資源的配送和分揀。同時物流的動態(tài)能夠適時地通過互聯(lián)網(wǎng)進行交互。隨著5G的出現(xiàn)，移動機器人將更加靈活，信息交互將更加快速便捷。

4 未來展望

智能制造是一項基于科技和網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)改造，隨著智能制造的深入工業(yè)行業(yè)已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化。先進的信息感知獲取等制造過程系統(tǒng)和模式構(gòu)成了如今的智能制造[3]。智能制造貫穿于每一個制造活動環(huán)節(jié)，是一種新型的生產(chǎn)方式。當前全球各個國家都將制造業(yè)放在非常重要的戰(zhàn)略位置，智能制造將成為高端制造業(yè)的競爭戰(zhàn)場。我國高度重視智能制造的發(fā)展，隨著5G時代的到來，智能制造也將迎來一個新的篇章。

5 結(jié)束語

在我國政策和技術(shù)的大力推動下，中國的智能制造產(chǎn)業(yè)得到了空前的發(fā)展。中國的智能制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模要高于全球水平，這是所有智能制造技術(shù)人員的努力。然而5G時代的到來讓全球智能制造進入了新的時代，目前我國的智能制造基礎(chǔ)條件已經(jīng)相當完善，隨著相關(guān)政策的落地，將極大程度的促進我國智能制造行業(yè)的發(fā)展。5G將給智能制造行業(yè)提供更好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，更加快速，安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是智能制造發(fā)展的助力器。相信5G時代的到來不僅能推動科技的發(fā)展，更能讓我國的智能制造更上一層樓。

參考文獻

[1]史彥軍，韓俏梅，沈衛(wèi)明，WANG Lihui，WANG Xianbin.智能制造場景的5G應(yīng)用展望[J].中國機械工程，2020，31（02）：227-236.

[2]郭克強，程鋒.智能制造：范式演進為5G帶來機遇與挑戰(zhàn)[J].通信企業(yè)管理，2019（12）：24-27.

[3]孫柏林.5G技術(shù)為智能化社會提供發(fā)展機遇[J].自動化博覽，2019（11）：8-12.

作者簡介

劉真（1979-），女，漢族，湖南邵東人，講師，碩士，研究方向：工業(yè)機器人及電子信息工程技術(shù)。