華為：5G在智能工廠中的應用

　　華為5G網(wǎng)絡端到端的切片技術(shù)精準的控制著兩只機械臂動作時延同步，使之流暢的完成了全套協(xié)同動作，在空中劃出兩道優(yōu)美的弧線，精彩的演繹了5G網(wǎng)絡在工業(yè)生產(chǎn)中應用的理念，也被視為5G使能未來智能工廠的一個縮影。

　　在2017年巴塞羅那世界移動大會上，華為聯(lián)合德國電信(Deutsche Telekom AG)現(xiàn)場進行了基于5G技術(shù)的工業(yè)機械臂搬箱子的動態(tài)演示，令人印象深刻。華為5G網(wǎng)絡端到端的切片技術(shù)精準的控制著兩只機械臂動作時延同步，使之流暢的完成了全套協(xié)同動作，在空中劃出兩道優(yōu)美的弧線，精彩的演繹了5G網(wǎng)絡在工業(yè)生產(chǎn)中應用的理念，也被視為5G使能未來智能工廠的一個縮影。

　　機器人運用在現(xiàn)代社會生產(chǎn)中已經(jīng)不是新鮮事。在5G到來之前，全球不計其數(shù)的工廠已在為實現(xiàn)工廠全面智能化摩拳擦掌。在被人稱為熄燈工廠的荷蘭一家電動剃須刀工廠里，128個機器臂以超高的靈活度做著同樣的工作，它們的動作遠遠超過世上最靈巧的工人。機器臂不停地在兩條連接線上做出三道完美的弧線，將零件穿進肉眼無法看見的小孔中。這些機器臂飛快的運行，為了不傷及工廠中的管理人員，它們會被存放在玻璃柜中。它們不分日夜全年不停的工作，實現(xiàn)了在固定地點、固定程式下的高度自動化生產(chǎn)，奠定了未來智能工廠的雛形，彰顯著人類對勞動力解放的未來世界的美好向往。

　　隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)進一步融合成移動物聯(lián)網(wǎng)，移動通信技術(shù)應用正滲透到社會生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，人與人之間的通信擴展到人與物、物與物之間通信，所以生產(chǎn)制造業(yè)也變?yōu)樾畔a(chǎn)業(yè)中的一部分，信息技術(shù)帶動生產(chǎn)制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型成為趨勢。而作為現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)這頂王冠上最璀璨的明珠——工業(yè)機器人，在轉(zhuǎn)型過程中將扮演著舉足輕重的角色，自然而然就被寄予厚望。人們希望它們除開能夠從事生產(chǎn)線重復工序之外，也希望能夠具有自由移動、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析和處理、協(xié)調(diào)管理和生產(chǎn)決策等更高級的功能。這些功能要求工業(yè)機器人同時具備靈活移動性、海量信息數(shù)據(jù)即時收集和處理能力、99.999%的高可靠性、“零”時延特性，當前通信技術(shù)如固網(wǎng)或WiFi因其本身的屬性，不能同時滿足這些要求。

　　5G無線通信技術(shù)，可以為工廠提供光纖般的接入速率、毫秒級的端到端時延、99.999%的可靠性、百億設備的連接能力、數(shù)十Tbps/km2的超高流量密度和超高移動性等多個場景的服務，突破地域和單一產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的限制，催生從設計到消費的全新生產(chǎn)模式，帶動社會生產(chǎn)結(jié)構(gòu)升級，為生產(chǎn)制造業(yè)開辟了一片新藍海。

　　5G網(wǎng)絡使能柔性制造實現(xiàn)高度個性化生產(chǎn)：

　　全球人口正在接近80億，中產(chǎn)階層消費群不斷擴大，有望形成巨大市場，進而對消費布局產(chǎn)生影響。帶有客戶需求和產(chǎn)品“信息”功能的系統(tǒng)成為硬件產(chǎn)品銷售新的核心，個性化定制成為潮流。為了滿足全球各地不同市場對產(chǎn)品的多樣化、個性化需求，生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部需要更新現(xiàn)有的生產(chǎn)模式，基于柔性技術(shù)的生產(chǎn)模式成為趨勢。國際生產(chǎn)工廠研究協(xié)會的定義為柔性制造系統(tǒng)是一個自動化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少人的干預下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族，系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設計時所考慮的產(chǎn)品族的限制。柔性生產(chǎn)的到來，催生了對新技術(shù)的需求。

　　一方面，在企業(yè)工廠內(nèi)，柔性生產(chǎn)使得工業(yè)機器人的靈活移動性和差異化業(yè)務處理能力有很高要求。5G利用其自身無可比擬的獨特優(yōu)勢，助力柔性化生產(chǎn)的大規(guī)模普及。5G網(wǎng)絡進入工廠，在減少機器與機器之間的線纜成本的同時，利用高可靠性網(wǎng)絡的連續(xù)覆蓋，使得機器人在移動過程中活動區(qū)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(nèi)容的平滑切換。 5G網(wǎng)絡也可使能各種具有差異化特征的業(yè)務需求。大型工廠中，不同生產(chǎn)場景對網(wǎng)絡的QoS要求不同，精度要求高的工序環(huán)節(jié)關(guān)鍵在于時延，關(guān)鍵性任務需要保證網(wǎng)絡可靠性、大流量數(shù)據(jù)即時分析和處理需要高速率。5G網(wǎng)絡以其端到端的切片技術(shù)，同一個核心網(wǎng)中具有不同的QoS，按需靈活調(diào)整。如設備狀態(tài)信息的上報被設為最高的業(yè)務等級等。

　　另一方面，5G可構(gòu)建連接工廠內(nèi)外的人和機器為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)，最終實現(xiàn)任何人和物在任何時候和任何地點都能實現(xiàn)彼此信息共享。消費者在要求個性化的商品和服務的同時，企業(yè)和消費者的關(guān)系發(fā)生變化，消費者將參與到企業(yè)的生產(chǎn)過程中，消費者使用者可以跨地域通過5G網(wǎng)絡下參與到產(chǎn)品的設計以及產(chǎn)品狀態(tài)信息查詢。

　　無線工廠應用場景探索

　　5G網(wǎng)絡驅(qū)動工廠維護模式全面升級：

　　大型企業(yè)的生產(chǎn)場景中，涉及到的跨工廠、跨地域設備維護，遠程問題定位等場景，5G技術(shù)在這其中的應用，可以提升運維效率，降低成本。5G帶來的不僅是萬物互聯(lián)，還有萬物信息交互，使得未來智能工廠的維護工作突破工廠邊界。工廠維護工作按照復雜程度可按實際情況由工業(yè)機器人或者人與工業(yè)機器人協(xié)作完成。在未來，工廠中每一個物體上都是一個有唯一IP的終端，即使是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的“原材料”都具有“信息”屬性，“原材料”會根據(jù)“信息”自動生產(chǎn)和維護。人也變成了具有自己IP的“人肉終端”，人和工業(yè)機器人進入整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，和帶有唯一IP的原料、設備、產(chǎn)品進行信息交互。工業(yè)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信息變更并進行交互操作。

　　設想在未來有5G網(wǎng)絡覆蓋的一家智能工廠里，當某一物體故障發(fā)生時，故障被以最高優(yōu)先級“零”時延上報到工業(yè)機器人。一般情況下，工業(yè)機器人可以根據(jù)自主學習的經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫在不經(jīng)過人的干涉下完成修復工作。另一種情況，由工業(yè)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，也可通過一臺簡單的VR和遠程觸覺感知技術(shù)的設備，進行遠程控制工廠內(nèi)的工業(yè)機器人到達故障現(xiàn)場進行修復，工業(yè)機器人在萬里之外實時同步模擬人的動作，人在此時如同親臨現(xiàn)場進行施工。

　　5G技術(shù)使得人和工業(yè)機器人在處理更復雜場景時也能游刃有余。如在需要多人協(xié)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通過VR和遠程觸覺感知設備能第一時間“集合”在故障現(xiàn)場。5G網(wǎng)絡的大流量滿足VR中高清圖像的海量數(shù)據(jù)交互要求，極低時延使得觸覺感知網(wǎng)絡中人在地球另一端也能把自己的動作無誤差的傳遞給工廠機器人，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(lián)，人和工業(yè)機器人、產(chǎn)品和原料全被直接連接到地球上除自身外的所有的知識和經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，在故障診斷時候，人和工業(yè)機器人可參考海量的經(jīng)驗和專業(yè)知識，提高問題定位精準度。

　　5G網(wǎng)絡使能工業(yè)機器人直接進行生產(chǎn)活動判斷和決策：

　　在未來智能工廠生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中涉及到物流、上料、倉儲等方案判斷和決策，5G技術(shù)為智能工廠提供全云化網(wǎng)絡平臺。精密傳感技術(shù)作用于不計其數(shù)的傳感器，在極短時間內(nèi)進行信息狀態(tài)上報，大量工業(yè)級數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡收集起來，龐大的數(shù)據(jù)庫開始形成，工業(yè)機器人結(jié)合云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技術(shù)，物體與物體之間直接通信，進一步降低了業(yè)務端到端的時延，在網(wǎng)絡負荷實現(xiàn)分流的同時，反應更為敏捷。生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)的時間變得更短，解決方案更快更優(yōu)，生產(chǎn)制造效率得以大幅度提高。

　　我們可以想象未來10年內(nèi)，同樣是在這家荷蘭工廠里，5G網(wǎng)絡覆蓋到工廠各個角落。5G技術(shù)控制的工業(yè)機器人，已經(jīng)從玻璃柜里走到了玻璃柜外，365天不分日夜在車間中自由穿梭，進行設備的巡檢和修理，送料、質(zhì)檢或者高難度的生產(chǎn)動作。機器人成為中基層管理人員，通過信息計算和精確判斷，進行生產(chǎn)協(xié)調(diào)、以及生產(chǎn)決策。這里只需要少數(shù)人承擔著工廠的運行監(jiān)測和高級管理工作。機器人成為人的高級助手，替代人完成人不可能完成的工作，人和機器人在工廠中得以共生。

　　未來已來。華為作為全球領(lǐng)先的信息和通信技術(shù)(ICT)解決方案供應商，正在進行5G在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應用場景探索，通過和垂直行業(yè)緊密合作，開發(fā)智能制造解決方案，聯(lián)手推動全球制造企業(yè)從傳統(tǒng)制造升級到智能制造。

　　5G時代下，我們重新定義了工廠。你心目中的未來工廠，又是什么樣子?