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案例精选 | 基于5G边缘计算的智能柔性生产
2020/3/23
摘要:

5G 可以释放无线技术在工业领域的应用空间,为智能制造带来重大赋能支撑。

编者按:本文来自物流搜索微信平台(微信公众号ID:wxsoo56)


罗博特科是专业的智能制造系统提供商,专注于为光伏、汽车电子、电子半导体、食品及药品等领域提供智能制造解决方案,包括智能自动化设备、智能检测设备、智能仓储设备、智能物料转运系统及智能制造执行系统,致力于通过创新技术让工业制造更柔性、更智能、更高效。

经过罗博特科与江苏移动和爱立信工业调研联合团队 的多次探讨,三方都认为通过 5G 网络改造智能工厂是未来的方向。5G 可以释放无线技术在工业领域的应用空间,为智能制造带来重大赋能支撑。

为此江苏移动、爱立信与苏州罗博特科公司于 2018年 11 月 28 日签署 5G 智能制造联合创新战略合作协议, 积极探讨在 5G 工业应用领域的合作,以“基于 5G 的智能工厂”为目标,在江苏省苏州市罗博特科工厂搭建小型化离散制造产线原型,用 5G 无线网络替代工业现场 OT 层的有线和 WiFi 连接,从而提升设备智能化水平,助力工 业软件云化部署加速迭代,最终实现柔性制造、智能制造。


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本项目采用分阶段实施方案,第一阶段完成了无线替代 WiFi 和有线的技术验证;第二阶段完成了 5G 企业专网的部署,将工厂设备全部接入 5G 网络;第三阶段实现 了完整的 5G 太阳能柔性产线搭建,探索云 AGV,云质检等创新的智能化工业设备和应用,打造智能化解决方案, 为下游光伏制造企业赋能。


行业挑战

目前国内制造业面临技术改造和转型升级等问题,因此推动制造业数字化、智能化、柔性化生产成为转型方向。项目开始之初,通过对超过百家工业企业的调研,总结出 制造企业向智能柔性制造升级过程中存在着以下挑战:

工厂网络多样化,协议众多,层间集成度不高,难 以融合互通;

难以实现柔性生产:有线方式部署困难,影响产线 柔性;工业 WiFi 存在众多弊端,其可靠性不高、覆盖范 围有限;现有网络对高带宽低时延类应用支撑不足;

数据采集不畅,控制多部署在现场,设备间协同不足,影响效率;

5G 作为支撑智能制造转型的重要使能技术,结合云计算、大数据、人工智能等技术,助力企业实现生产设备 更智能以及生产管理更智能,打造更柔性的生产线,并将 分布广泛的人、机器和设备连接起来,构建统一的工业互 联网络。引入 5G 边缘计算、网络切片等新技术,运营商 可以为工业客户提供更专业、更安全的云网一体化新型智 能基础设施和轻量级、易部署、易管理的解决方案,助力 企业向柔性制造、自动化生产、智能化方向演进。


解决方案

在本项目中,江苏移动和爱立信为罗博特科建设了 5G 企业专网。爱立信 5G 企业级移动通信解决方案可针对不同工业客户对网络安全性、独立性、可靠性的不同需求,以及运营商对于企业级网络的管理,为企业控制投资成本、 降低建设难度的诉求提供一整套网络解决方案。

在智能 AGV 的调度、智能故障应急处理等场景,需要网络端到端时延要控制在毫秒级。本项目充分利用 5G 技术优势,项目中空口用户面时延由 20ms 降低至 4ms,并且将利用边缘云进一步降低时延,以满足调度等应用场 景要求。同时,利用 5G 大带宽满足对于现场高清图像实 时识别和处理的要求,单路摄像头实时视频回传需要上行 约 20Mbps 带宽,VSLAM 3D 实时地图重建需要上行 100Mbps 以上带宽,CCD 质检需上行数十兆至数百兆(取 决于工业摄像头分辨率),且需要高可靠、高稳定的网络 传输,这些都是现有无线技术无法支撑的。


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本项目的创新性体现在四个方面:

探索 IT/CT/OT 超融合的工业互联网解决方案。基于同一 IT 环境,承载 CT 网络与 OT 应用;

推进 5G 边缘计算的进一步落地,实现时延可控,数据本地卸载、本地管理。软硬解耦,智能上移,形成统一的工业控制大脑,工业现场只保留机械动作部分,从而实现集中控制和灵活 统一的调度;

将多个应用打通和协同,实现产线整体升级。

本项目不仅在方案上实现了技术创新,在商业模式和 合作模式上也进行了深入探索。罗博特科作为智能制造解决方案商,辐射电子、机械、汽车、新能源等多个下游行业, 三方可携手实现 5G 的快速推广及共赢。江苏移动也将借此提升自身能力,探索向运维服务、数据增值等商业模式的转型升级。

本项目通过多家企业的合作试点,实现了生产效率提 升 30%,人工成本降低 40%,同时有效帮助企业提升成 品率和产品质量。


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项目总结


经过一年多的实践探索,5G 作为最优的无线技术,可凭借高带宽、高可靠、低时延、移动性助力工厂实现设备智能化、生产管理智能化、控制迭代智能化、以及 OT 和 IT 的深度融合。

在迈向工业互联网的过程中,安全、可靠是最重要的考虑因素。以企业专网作为切入点,无线替有线,蜂窝替 WiFi,再结合 5G 边 缘计算、网络切片等新技术,实现一网多用,打造网云一体化基础设施,充分发挥运营商在通信领域的专业性,为企业提供更专业的服务。

企业可以按需使用网络和运营商云资源,更弹性、更便捷、更灵活,实现管理、业务等方面的数字化转型,向柔性制造、自动化生产、无线数字化方向演进。

将有线 +WiFi 的工业物联网升级为基于 5G 专网的 工业物联网,解决了工厂设备走线和摆位对 IT 部门的挑战, 为柔性生产所需添加的更多物联网设备提供优异的网络基 础。

将部分现场设备计算能力上移(如 AGV,图像质检,VSLAM 建模等现场设备的计算单元集中上移 ),基于 5G 边缘云实现综合调度和快速迭代。

将与 5G 结合紧密的工业 AR、车间巡检等场景成功落地。

在项目执行过程中,我们也有以下收获:

5G 进工厂需要对工业客户做培训,保守的客户需要较长的培训周期,罗博特科对新技术嗅觉敏锐,可以快速形成合作。5G 行业客户拓展需要注意企业的新技术创新基因。

江苏移动、爱立信与罗博特科探索 5G 云 AGV 方案创新,将最初本地激光惯导 AGV 升级为基于 5G 边缘云 集中调度导航的 V-SLAM 云 AGV,5G 成为 AGV 内部控制总线,未来 AGV 的大量开发集中在云计算环节而不是 AGV 硬件本身,大大降低了 AGV 的开发、迭代难度, 集控能力大幅增强。其 AGV 也得到其他工厂的采购与认可。

对现场基于有线组网的通信类型做了区隔,每个机台内部 PLC 与 I/O, 传感,促动器等之间的交互属于设备 内部组网,协议多样,时延要求极低。机台与外部系统的 通信整体时延可控,可通过 5G 大规模实现工业物联网。

5G 终端的生态成熟尚需时日,项目实施进度受终端影响较大,5G 行业应用拓展需保持耐心。

江苏移动、爱立信和罗博特科公司技术创新的同时,努力将项目的成功经验商业落地。伴随着 5G 技术和生态 的不断成熟,未来,5G 还会有更多的变革和创新意义:

基于 5G 专网的 SA 组网,探索 5G SA 专网对实时自动化等场景的支持;

探索 5G SA 专网的切片能力,帮助工厂将现有的 工控网、工控补充网络(WiFi 等)、视频监控网、访客 WiFi、办公网络等通过切片方式实现一网多用,安全区隔。

原创文章,作者:刘亚楠,如若转载,请注明来源“Soo56”,如修改标题,请注明原标题;如果希望您的公司和产品被报道,请'点击这里'告诉我们!

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