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5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)觀察——應(yīng)用篇

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前線 ? 來源:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前線 ? 2023-05-12 10:59 ? 次閱讀
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5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合是5G應(yīng)用的重要領(lǐng)域,前一篇《5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)觀察——政策篇》我們對(duì)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)政策進(jìn)行了整理和分析,本篇繼續(xù)從應(yīng)用的角度整理目前的典型場(chǎng)景和重點(diǎn)行業(yè),并進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

(一)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景分類

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要方法論和模型,通過將“人、機(jī)、物、系統(tǒng)”等進(jìn)行全面連接,構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全新制造和服務(wù)體系,為工業(yè)乃至產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展提供了實(shí)現(xiàn)途徑。那么工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具體都有哪些應(yīng)用呢?信通院根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外一千余個(gè)案例的統(tǒng)計(jì)分析,將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用分為6大類、26小類應(yīng)用:

(1)產(chǎn)品工藝研發(fā):用戶交互、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與仿真、產(chǎn)品試制與驗(yàn)證、工藝與輔助制造。

(2)生產(chǎn)過程管控:排產(chǎn)與調(diào)度、物料管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、能耗與排放管理、安全生產(chǎn)管理

(3)經(jīng)營(yíng)管理模式:采購管理、庫存管理、物流配送與運(yùn)輸管理、財(cái)務(wù)與人力管理、營(yíng)銷與客戶管理、運(yùn)營(yíng)管理決策

(4)運(yùn)維服務(wù):設(shè)備資產(chǎn)運(yùn)維、產(chǎn)品后服務(wù)

(5)多環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化:生產(chǎn)管控一體化、供應(yīng)鏈一體化、產(chǎn)品全生命周期管理

(6)新模式新業(yè)態(tài):協(xié)同設(shè)計(jì)與眾包眾創(chuàng)、制造資源共享與配置、C2M與規(guī)?;ㄖ?、金融物流等跨領(lǐng)域融通、基于平臺(tái)的新型交易

9d1d367a-f06e-11ed-90ce-dac502259ad0.png根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況的對(duì)比分析,信通院提出以下觀點(diǎn):從相同點(diǎn)來看:生產(chǎn)管控、經(jīng)營(yíng)管理、運(yùn)維與服務(wù)幾大模式是國(guó)內(nèi)外共同追逐的熱點(diǎn),但其中:國(guó)外基于較高的數(shù)字化基礎(chǔ),在生產(chǎn)管控和經(jīng)營(yíng)管理領(lǐng)域開展大數(shù)據(jù)建模的深層次優(yōu)化,我國(guó)兼顧數(shù)字化補(bǔ)課;設(shè)備運(yùn)維服務(wù)中,國(guó)外高價(jià)值設(shè)備+復(fù)雜分析應(yīng)用顯著領(lǐng)先我國(guó)。

從不同點(diǎn)來看:國(guó)外在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品工藝研發(fā)環(huán)節(jié)應(yīng)用全部領(lǐng)先我國(guó);國(guó)內(nèi)在共享制造、個(gè)性化定制、產(chǎn)融創(chuàng)新等模式創(chuàng)新方面更為活躍。

(二)

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用場(chǎng)景和行業(yè)實(shí)踐

《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進(jìn)方案》成果發(fā)布:2021年5月,發(fā)布第一批10個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景在5個(gè)重點(diǎn)行業(yè)的實(shí)踐(1)協(xié)同研發(fā)設(shè)計(jì):包括遠(yuǎn)程研發(fā)實(shí)驗(yàn)和異地協(xié)同設(shè)計(jì)兩個(gè)環(huán)節(jié),關(guān)鍵技術(shù)包括5G、AR/VR、數(shù)字孿生技術(shù)等。

(2)遠(yuǎn)程設(shè)備操控:利用5G、自動(dòng)控制、邊緣計(jì)算等技術(shù),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)高清視頻的回傳,并將控制指令快速、準(zhǔn)確、可靠的發(fā)送給工業(yè)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。

(3)設(shè)備協(xié)同作業(yè):通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行軌跡、工序完成情況等相關(guān)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)設(shè)備協(xié)同工作方式優(yōu)化。

(4)柔性生產(chǎn)制造:通過5G替換有線的連接,實(shí)現(xiàn)設(shè)備連接無線化,減少布線成本,同時(shí)支持快速產(chǎn)線重構(gòu)和優(yōu)化。

(5)現(xiàn)場(chǎng)輔助裝備:利用5G、AR/VR、Pad等,采集現(xiàn)場(chǎng)圖像、視頻、聲音等數(shù)據(jù),回傳云端處理生成輔助信息下發(fā),提升現(xiàn)場(chǎng)操作人員的裝配水平。

(6)機(jī)器視覺質(zhì)檢:利用5G將工業(yè)相機(jī)采集物料/產(chǎn)品信息回傳,利用AI進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)物料/產(chǎn)品的缺陷檢測(cè)。

(7)設(shè)備故障診斷:利用5G實(shí)時(shí)采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行全周期監(jiān)測(cè),并利用數(shù)據(jù)挖掘、AI技術(shù)進(jìn)行故障判斷和預(yù)測(cè)性維護(hù)。

(8)廠區(qū)智能物流:利用5G支持AGV、AMR、叉車等,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線配送和智能倉儲(chǔ)等。

(9)無人智能巡檢:通過5G將巡檢機(jī)器人、無人機(jī)等采集的現(xiàn)場(chǎng)視頻、語音、圖片等各項(xiàng)數(shù)據(jù)回傳,利用人工智能技術(shù)進(jìn)行分析。

(10)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè):利用5G將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、人員動(dòng)作、設(shè)備運(yùn)行等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),回傳至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行高精度識(shí)別、自定義報(bào)警和區(qū)域監(jiān)控。

以上10個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景同時(shí)在5個(gè)重點(diǎn)行業(yè)得到應(yīng)用和實(shí)踐:

(1)電子設(shè)備制造業(yè):華為、海爾、格力、中興等利用5G技術(shù)積極實(shí)踐柔性生產(chǎn)制造、現(xiàn)場(chǎng)輔助裝配、機(jī)器視覺質(zhì)檢、廠區(qū)智能物流等典型應(yīng)用場(chǎng)景,顯著提高了生產(chǎn)制造效率、降低了生產(chǎn)成本、提升了系統(tǒng)柔性,為電子設(shè)備制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)行了有益探索。

(2)裝備制造業(yè):中國(guó)商飛、上海外高橋造船有限公司、三一重工、福田汽車等應(yīng)用5G技術(shù)積極探索協(xié)同研發(fā)設(shè)計(jì)、設(shè)備協(xié)同作業(yè)、現(xiàn)場(chǎng)輔助裝配、機(jī)器視覺質(zhì)檢、廠區(qū)智能物流等典型應(yīng)用,取得明顯成效,為裝備制造行業(yè)的高速發(fā)展注入新動(dòng)力。

(3)鋼鐵行業(yè):華菱湘鋼、鞍鋼、寶鋼、馬鋼等應(yīng)用5G技術(shù)積極探索遠(yuǎn)程設(shè)備操控、機(jī)器視覺質(zhì)檢、設(shè)備故障診斷、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等典型應(yīng)用場(chǎng)景,覆蓋鋼鐵生產(chǎn)全流程,取得了提質(zhì)降本增效、綠色發(fā)展的顯著效果,推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)升級(jí)及行業(yè)轉(zhuǎn)型。

(4)采礦行業(yè):新元煤礦、千業(yè)水泥、龐龐塔煤礦、鮑店煤礦等利用5G技術(shù)積極實(shí)踐遠(yuǎn)程設(shè)備操控、設(shè)備協(xié)同作業(yè)、無人智能巡檢、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等典型應(yīng)用場(chǎng)景,成效顯著。

(5)電力行業(yè):中核集團(tuán)、國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等利用5G技術(shù),實(shí)踐在發(fā)電環(huán)節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)輔助裝配、輸電環(huán)節(jié)的無人智能巡檢、配電環(huán)節(jié)的設(shè)備故障診斷、用電環(huán)節(jié)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等典型應(yīng)用場(chǎng)景,取得了明顯成效。

2021年11月,發(fā)布第二批10個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景和5個(gè)重點(diǎn)行業(yè)的實(shí)踐:

(1)生產(chǎn)單元模擬基于5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集,利用數(shù)字孿生、人工智能等技術(shù)建設(shè)虛擬生產(chǎn)單元,模擬、仿真、分析物理生產(chǎn)單元運(yùn)行過程,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能預(yù)測(cè)、生產(chǎn)優(yōu)化和精確管控

(2)精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)作業(yè):5G結(jié)合北斗定位能力,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的位置和姿態(tài)精準(zhǔn)測(cè)量,根據(jù)生產(chǎn)需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整,提升作業(yè)精度和自動(dòng)化水平。

(3)生產(chǎn)能效管控:利用5G大連接技術(shù)能力,實(shí)現(xiàn)對(duì)海量能效數(shù)據(jù)、排放數(shù)據(jù)的秒級(jí)采集,結(jié)合人工智能技術(shù)分析,優(yōu)化生產(chǎn)能效,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

(4)工藝合規(guī)校驗(yàn):5G+機(jī)器視覺+人工智能,采集實(shí)際生產(chǎn)工序各項(xiàng)數(shù)據(jù)和操作行為,與標(biāo)準(zhǔn)工藝流程對(duì)比分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)配料錯(cuò)誤、危險(xiǎn)操作等自動(dòng)告警。

(5)生產(chǎn)過程溯源:5G與區(qū)塊鏈、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)結(jié)合,將生產(chǎn)過程中人、機(jī)、料等信息掛了,實(shí)時(shí)追溯產(chǎn)品批次、品質(zhì)等信息,輔助動(dòng)態(tài)調(diào)整工業(yè)參數(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量。

(6)設(shè)備預(yù)測(cè)維護(hù):將生產(chǎn)設(shè)備接入5G網(wǎng)絡(luò),實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備性能和狀態(tài),結(jié)合歷史數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)的提前預(yù)判,故障的提前預(yù)警。

(7)廠區(qū)智能理貨:部署基于5G網(wǎng)絡(luò)的掃碼槍,工業(yè)相機(jī)等信息采集終端,識(shí)別貨物標(biāo)識(shí)、外觀、尺寸等信息,實(shí)現(xiàn)廠區(qū)貨物盤點(diǎn)、碼放、分揀、倉儲(chǔ)的自動(dòng)化、智能化。

(8)全域物流監(jiān)測(cè):利用5G實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析大范圍物流運(yùn)輸途中車輛、貨物、人員等音視頻信息,保障冷鏈、保稅品、?;愤\(yùn)輸安全。

(9)虛擬現(xiàn)場(chǎng)服務(wù):5G+AR/VR,構(gòu)建產(chǎn)品展示、售后服務(wù)、技能培訓(xùn)等環(huán)境,優(yōu)化客戶體驗(yàn)。

(10)企業(yè)協(xié)同合作:綜合運(yùn)用5G、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng),數(shù)據(jù)、產(chǎn)品、服務(wù)等要素產(chǎn)溝通流動(dòng),促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)協(xié)作優(yōu)化、供需匹配。

以上十個(gè)典型應(yīng)用在5個(gè)重點(diǎn)行業(yè)得到實(shí)踐:

(1)石化化工:新華粵石化、星火有機(jī)硅、中海油、揚(yáng)子石化等企業(yè)將5G技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)單元模擬、生產(chǎn)能效管控、設(shè)備預(yù)測(cè)維護(hù)、全域物流監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景,顯著提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率,優(yōu)化了生產(chǎn)要素配置,提升了企業(yè)安全管理水平,為行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型起到了積極促進(jìn)作用。

(2)建材行業(yè):良瓷科技、海螺集團(tuán)、陜西聲威建材、泰山玻纖等企業(yè)利用5G技術(shù)開展了生產(chǎn)單元模擬、廠區(qū)智能理貨、生產(chǎn)過程溯源、精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)作業(yè)等典型應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)踐,確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,提升了生產(chǎn)效率,效果明顯。

(3)港口行業(yè):媽灣港、青島港、黃驊港、天津港等港口利用5G技術(shù)積極實(shí)踐生產(chǎn)單元模擬、生產(chǎn)能效管控、精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)作業(yè)、廠區(qū)智能理貨等典型應(yīng)用場(chǎng)景,提高了港口作業(yè)效率,降低了人工成本,取得了明顯成效。

(4)紡織行業(yè):雅戈?duì)柤瘓F(tuán)、艾萊依集團(tuán)、恒申集團(tuán)、新鳳鳴集團(tuán)等企業(yè)利用5G技術(shù),開展了生產(chǎn)單元模擬、工藝合規(guī)校驗(yàn)、生產(chǎn)過程溯源、企業(yè)協(xié)同合作等典型場(chǎng)景的實(shí)踐,極大提高了行業(yè)的數(shù)字化水平。

(5)家電行業(yè):老板電器、美的洗滌電器、海爾集團(tuán)、創(chuàng)維集團(tuán)等企業(yè)應(yīng)用5G技術(shù)積極探索生產(chǎn)單元模擬、精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)作業(yè)、虛擬現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)等典型應(yīng)用場(chǎng)景,顯著提升企業(yè)數(shù)字化、智能化水平,推動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)模式和產(chǎn)業(yè)組織方式創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)提質(zhì)降本增效,提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

實(shí)際上,除了工信部發(fā)布了兩批共20個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景,以及在10個(gè)重點(diǎn)行業(yè)中的實(shí)踐案例之外,各工業(yè)先進(jìn)省份如浙江省發(fā)布30個(gè)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用案例、江西省25個(gè)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用和案例等。

(三)

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)行業(yè)和價(jià)值場(chǎng)景

基于以上20個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景,對(duì)應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)6大類應(yīng)用劃分,我們做了以下對(duì)應(yīng)關(guān)系:
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用類別

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景

產(chǎn)品工藝研發(fā)

協(xié)同研發(fā)設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)作業(yè)

生產(chǎn)過程管控

遠(yuǎn)程設(shè)備操控、設(shè)備協(xié)同作業(yè)、現(xiàn)場(chǎng)輔助裝配、機(jī)器視覺質(zhì)檢、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、設(shè)備預(yù)測(cè)維護(hù)、生產(chǎn)過程溯源、工藝合規(guī)校驗(yàn)、生產(chǎn)能效管控

經(jīng)營(yíng)管理模式

廠區(qū)智能物流、全域物流監(jiān)測(cè)、廠區(qū)智能理貨

運(yùn)維服務(wù)

設(shè)備故障診斷、無人智能巡檢、虛擬現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)

多環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化

生產(chǎn)單元模擬

新模式新業(yè)態(tài)

柔性生產(chǎn)制造、企業(yè)協(xié)同合作

可見,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋了全部6類,在生產(chǎn)過程管控中應(yīng)用場(chǎng)景最多,也符合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本身的應(yīng)用熱點(diǎn)。

從行業(yè)來看,十個(gè)重點(diǎn)行業(yè)如下:電子設(shè)備制造業(yè)、裝備制造業(yè)、鋼鐵行業(yè)、采礦行業(yè)、電力行業(yè)、石化化工行業(yè)、建材行業(yè)、港口行業(yè)、紡織行業(yè)、家電行業(yè)。這十個(gè)行業(yè)和《5G全連接工廠建設(shè)指南》給出的重點(diǎn)建設(shè)行業(yè)完全一致。

可見,經(jīng)過幾年的探索實(shí)踐,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)行業(yè)已經(jīng)逐漸聚焦到7個(gè)工業(yè)制造行業(yè)和港口、電力、礦山3個(gè)泛工業(yè)場(chǎng)景。

從應(yīng)用的角度來看,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新有以下幾個(gè)特點(diǎn):

(1)技術(shù)層面5G和人工智能、AR/VR的結(jié)合緊密,后兩者技術(shù)衍生的應(yīng)用均需要5G提供的大帶寬連接能力和移動(dòng)部署特性。

(2)5G是目前所有無線技術(shù)中,同時(shí)支持大連接、高帶寬和移動(dòng)性的比較好的技術(shù),在工業(yè)生產(chǎn)管控環(huán)節(jié)能夠得到更好應(yīng)用。

(3)遠(yuǎn)程操控類場(chǎng)景需要高可靠的通信服務(wù),5G是目前無線技術(shù)中更佳的選擇。

結(jié)合當(dāng)前5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的情況和5G技術(shù)本身的成熟度來看,我們認(rèn)為比較具有價(jià)值的場(chǎng)景主要有以下幾個(gè)方面:

(1)5G+機(jī)器視覺質(zhì)檢:利用機(jī)器視覺的質(zhì)檢是人工智能領(lǐng)域最大的應(yīng)用領(lǐng)域,因此有大量的需求,而5G在舊產(chǎn)線改造或者新產(chǎn)線柔性部署中具有很好的優(yōu)勢(shì)。

(2)5G+大規(guī)模工業(yè)數(shù)采:通過對(duì)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集,結(jié)合產(chǎn)品產(chǎn)能、質(zhì)量等數(shù)據(jù),可以對(duì)生產(chǎn)工藝優(yōu)化、品質(zhì)管控、排產(chǎn)等起到很好的效果,而5G支持的大帶寬傳輸和柔性化部署能滿足大多數(shù)場(chǎng)景的部署要求。

(3)5G+AGV產(chǎn)線/工廠物流:高度自動(dòng)化的工廠需要有智能的物流體系,通過AGV、AMR、叉車等無人送貨小車將物料、半成品、成品配送到工位和倉庫能大幅提高生產(chǎn)效率,而移動(dòng)場(chǎng)景是5G的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。

(4)5G+AR輔助:裝配、維護(hù)、生產(chǎn)安全監(jiān)控等各個(gè)環(huán)節(jié)都可以借助AR輔助來提高效率、降低危險(xiǎn)事故的發(fā)生,5G和AR的結(jié)合能充分發(fā)揮5G的移動(dòng)性、高帶寬特性。

當(dāng)然,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用還在快速發(fā)展過程中,隨著裝備的5G升級(jí)、5G自身性能的提高,會(huì)有更多的價(jià)值場(chǎng)景涌現(xiàn),幫助實(shí)現(xiàn)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。


審核編輯 :李倩


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原文標(biāo)題:5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)觀察——應(yīng)用篇

文章出處:【微信號(hào):IndustryIOT,微信公眾號(hào):工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前線】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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