- 企業管理
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- 2020年6月17日 00:18
工聯網消息(IItime) 隨著新型基礎設施建設加速推進，作為其主要領域的5G和工業互聯網備受關注、持續升溫。
5G是新一代移動通信技術，不僅可以帶來良好的移動互聯網體驗，還將成為智能制造、智能醫療、智能政務、智慧城市以及自動駕駛等領域的關鍵支撐技術；工業互聯網平臺則是代表了新一代信息技術與制造業深度融合創新大方向的頂級生態系統，既包括生產設備、材料和產品等硬件領域，也包括各種管理軟件、數據和服務領域。
5G開啟萬物互聯的數字化新時代，工業互聯網是5G最主要的應用場景，“5G＋工業互聯網”將是產業融合的重要方向，可進一步促進各生產要素間的高效協同，助力企業實現數字化轉型升級。
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-THE FIRST-
場景一：感知式管理生產過程
傳統工業時代，生產設備、原材料和能源是工業生產的三個基本要素。傳統制造業的發展歷史，其實就是企業利用生產設備、原材料和能源進行物質生產的歷史，每一次生產設備、原材料和能源領域的技術革命都催生了生產方式的變革和生產力的飛躍。
但是，近年來，隨著物聯網、移動互聯網、云計算、大數據等新一代信息技術的快速發展，越來越多的生產設備及零部件以無線方式實現了與互聯網或其他終端設備之間的互聯，由此衍生出工業互聯網。
隨著信息技術與制造業日益深度融合，工業生產朝向數字化轉型升級的趨勢愈發明顯，數字化的知識和信息數據已成為企業的關鍵生產要素（如圖1所示）。
5G可支持每平方公里內百萬級別“物”的連接，并提供工業級的可靠性和實時性，這些能力使得5G能夠成為支撐工業互聯網戰略順利實施的關鍵基礎設施。正是這種“大規模連接”能力的升級，才使得生產資源、信息數據、物品物料、生產設備和員工能夠全面實現互通互聯。
未來，通過全面的互通互聯，云計算、大數據和區塊鏈等新技術將與自動化技術結合，使得生產工序實現縱向集成，設備與設備之間、員工與設備之間的協同合作將整個工廠內部全部連接起來，可以相互之間發出請求并及時響應，還可以調整利用資源的多少及產品的生產率，開展個性化的柔性生產。
工業互聯網時代，企業必須確保基本生產工序與物品物料和設備之間的互聯互通，以感知實時決策所需的各項數據。
一方面，傳感器遍布企業的各個生產設備之中，系統可不斷從各個流程感知數據，確保數據實時更新；
另一方面，通過整合來自企業運營系統（ERP等）、業務系統（MES等）以及供應商和客戶的數據，可全面、動態、實時地掌控供應鏈上下游各個環節的所有流程，從而提高企業供應鏈網絡的整體效率。
工業互聯網中，在設備/產線原有的自動化控制功能基礎上，通過附加“感知”這一新功能，即可實現生產安全和產品生命周期管理等智能化指標要求。
這些附加于生產設備的“感知”功能指通過為設備/產線配置眾多物聯網傳感器或5G無線網絡通信模塊，將所感知的信息數據通過無線網絡傳輸到工業互聯網平臺背后的數據中心或智能計算中心，再通過大數據分析，實現智能決策，使得設備/產線具有可視化、可控化、自動化和自我優化等功能，從而實現設備/產線的智能化，形成感知式的管理生產過程（如圖2所示）。
通過感知數據，再經過對大數據的挖掘分析，未來的生產過程可實現高可靠性、高穩定性運轉，每個生產環節清晰可見，最大限度地降低人工干預，使整個企業有序高效地自動運營。
形成感知式管理生產過程之后，企業可以實時掌握生產資源狀況；同時隨著產品全生命周期管理系統與生產調度系統的優化，原材料使用和能源消耗也會更加節約，從而進一步促進企業降本增效。
通過感知，企業可以識別生產過程的各種異常情況，監控生產安全，及時進行設備維修、儲備并補充庫存、發現并提前解決質量問題；通過感知，企業能夠基于歷史數據與實時采集數據的對比分析，預測產量和銷量，從而提高生產效率、產品產量與質量，及時調整生產調度和供銷存體系，同時預防生產安全等問題。
基于上述特征，企業可全面、實時掌控生產管理系統及各類資源，有效應對內外部各種不確定因素帶來的挑戰，更加靈活地響應多樣化和個性化的市場需求，更加柔性地應對不斷變化的上游供應商和下游客戶的需求。
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-THE SECOND-
場景二：預警式管理設備狀態
以自動化為標志的工業3.0時代，企業在降低勞動力成本的同時，加大了設備資產的占比，這使得設備的遠程診斷與運維服務面臨巨大的挑戰。因為設備無論如何自動化，也回避不了磨損與老化等問題；同時，制造業是以一個個零部件組裝為主要工序的工業領域，由于機械加工設備的結構及其技術復雜程度較高，設備維修難度較大，致使設備故障頻繁、損壞程度嚴重，這些都制約了企業設備管理水平的提升。
通過“5G＋工業互聯網”，企業能夠進一步增強對設備狀況的把握，并通過實時監控追蹤、報警等手段，確保生產調度等決策更加合理、精準，管理系統可預見即將出現的問題與挑戰，并提前主動應對，而非等待問題發生后再被動響應。
據報道，德國博世公司已經與諾基亞合作開展工廠無線化試驗。數據顯示，相對于Wi-Fi以及4G，5G更具低時延和高穩定性。博世公司稱，相對于工廠生產線大規模停止，部分關鍵工序短時間停止的損失更大，而那些精度要求較高的工序，關鍵就在于快速響應（低時延）。也就是說，關鍵生產任務需要保證網絡的穩定性、可靠性、靈敏度以及大流量數據分析和處理所需的高網速。
傳統的工廠很難敷設光纖，而無線通信技術Wi-Fi難以擴展，速率以及抗干擾性能都不強。制造車間因Wi-Fi的延遲可能導致高昂的代價，如限制了生產力的提升，并降低了利潤。
在一些發達國家的企業中，移動互聯網連接已經比Wi-Fi使用更廣。為了利用更高的數據速度及可靠性，許多企業正在考慮建設5G局域網絡。相比于4G，5G除了網速提高10倍（或更多）、延遲降低50倍之外，還可以支持更多的設備。
隨著5G時代的到來，工業互聯網領域將會有更多的5G局域網。與其他本地無線網絡相比，5G局域網主要優點是：更高的容量支持更多設備，高帶寬應用、更廣的范圍、無縫移動性、工業級可靠性、一致的延遲、更高的服務質量及安全性，還有與產業鏈上游多個供應商之間的互操作性。
Wi-Fi是一定范圍內的無線網絡通信，電波有效覆蓋范圍一般只有幾十米，可以收發大容量數據且不發生費用，所以在企業、公園、車站、商場、酒店等各種場所廣為使用。但是，與移動通信相比，Wi-Fi存在安全性問題，只要掌握Wi-Fi上網用戶名和密碼，任何人都可以接入網絡。同時，Wi-Fi不夠穩定，長時間使用經常會發生掉線情況，這決定了企業關鍵工序不能全面使用Wi-Fi。4G時代，最高下載速率為100Mbit/s、上傳為50Mbit/s，傳輸還會延時，音頻、視頻和高清圖像等大容量數據難以實時發送。而5G局域網不僅擁有“不發生通信費用”的Wi-Fi優勢，還可以采用SIM認證，不經由公眾網，就可以實現安全、專用和高速、高可靠性及低時延。
例如，德國博世公司采用5G局域網后，將電動螺絲刀接入專用網絡，就會自動記錄擰螺絲的轉數、順序等數據信息。博世公司借助5G對工業工程管理等解決方案進行測試或驗證，不僅使得所制造的全部產品保持質量均衡，還能夠在擰螺絲順序發生錯誤時實時提醒改正。而且，電動螺絲刀同時將工業工程數據全部反饋到服務器上，除了有利于工業工程管理之外，還可以為其他產品提供可用信息。
