華為：5G在智能工廠中的應(yīng)用

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

　　在2017年巴塞羅那世界移動(dòng)大會(huì)上，華為聯(lián)合德國(guó)電信(Deutsche Telekom AG)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了基于5G技術(shù)的工業(yè)機(jī)械臂搬箱子的動(dòng)態(tài)演示，令人印象深刻。華為5G網(wǎng)絡(luò)端到端的切片技術(shù)精準(zhǔn)的控制著兩只機(jī)械臂動(dòng)作時(shí)延同步，使之流暢的完成了全套協(xié)同動(dòng)作，在空中劃出兩道優(yōu)美的弧線，精彩的演繹了5G網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的理念，也被視為5G使能未來(lái)智能工廠的一個(gè)縮影。

　　機(jī)器人運(yùn)用在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)中已經(jīng)不是新鮮事。在5G到來(lái)之前，全球不計(jì)其數(shù)的工廠已在為實(shí)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(dòng)剃須刀工廠里，128個(gè)機(jī)器臂以超高的靈活度做著同樣的工作，它們的動(dòng)作遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)世上最靈巧的工人。機(jī)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(jìn)肉眼無(wú)法看見(jiàn)的小孔中。這些機(jī)器臂飛快的運(yùn)行，為了不傷及工廠中的管理人員，它們會(huì)被存放在玻璃柜中。它們不分日夜全年不停的工作，實(shí)現(xiàn)了在固定地點(diǎn)、固定程式下的高度自動(dòng)化生產(chǎn)，奠定了未來(lái)智能工廠的雛形，彰顯著人類對(duì)勞動(dòng)力解放的未來(lái)世界的美好向往。

　　隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步融合成移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)，移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用正滲透到社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，人與人之間的通信擴(kuò)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(dòng)生產(chǎn)制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型成為趨勢(shì)。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(jī)器人，在轉(zhuǎn)型過(guò)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(kāi)能夠從事生產(chǎn)線重復(fù)工序之外，也希望能夠具有自由移動(dòng)、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(jí)的功能。這些功能要求工業(yè)機(jī)器人同時(shí)具備靈活移動(dòng)性、海量信息數(shù)據(jù)即時(shí)收集和處理能力、99.999%的高可靠性、“零”時(shí)延特性，當(dāng)前通信技術(shù)如固網(wǎng)或WiFi因其本身的屬性，不能同時(shí)滿足這些要求。

　　5G無(wú)線通信技術(shù)，可以為工廠提供光纖般的接入速率、毫秒級(jí)的端到端時(shí)延、99.999%的可靠性、百億設(shè)備的連接能力、數(shù)十Tbps/km2的超高流量密度和超高移動(dòng)性等多個(gè)場(chǎng)景的服務(wù)，突破地域和單一產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的限制，催生從設(shè)計(jì)到消費(fèi)的全新生產(chǎn)模式，帶動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)升級(jí)，為生產(chǎn)制造業(yè)開(kāi)辟了一片新藍(lán)海。

　　5G網(wǎng)絡(luò)使能柔性制造實(shí)現(xiàn)高度個(gè)性化生產(chǎn)：

　　全球人口正在接近80億，中產(chǎn)階層消費(fèi)群不斷擴(kuò)大，有望形成巨大市場(chǎng)，進(jìn)而對(duì)消費(fèi)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(gè)性化定制成為潮流。為了滿足全球各地不同市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的多樣化、個(gè)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(shì)。國(guó)際生產(chǎn)工廠研究協(xié)會(huì)的定義為柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少人的干預(yù)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(shè)計(jì)時(shí)所考慮的產(chǎn)品族的限制。柔性生產(chǎn)的到來(lái)，催生了對(duì)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(jī)器人的靈活移動(dòng)性和差異化業(yè)務(wù)處理能力有很高要求。5G利用其自身無(wú)可比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，助力柔性化生產(chǎn)的大規(guī)模普及。5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工廠，在減少機(jī)器與機(jī)器之間的線纜成本的同時(shí)，利用高可靠性網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋，使得機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中活動(dòng)區(qū)域不受限，按需到達(dá)各個(gè)地點(diǎn)，在各種場(chǎng)景中進(jìn)行不間斷工作以及工作內(nèi)容的平滑切換。 5G網(wǎng)絡(luò)也可使能各種具有差異化特征的業(yè)務(wù)需求。大型工廠中，不同生產(chǎn)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的QoS要求不同，精度要求高的工序環(huán)節(jié)關(guān)鍵在于時(shí)延，關(guān)鍵性任務(wù)需要保證網(wǎng)絡(luò)可靠性、大流量數(shù)據(jù)即時(shí)分析和處理需要高速率。5G網(wǎng)絡(luò)以其端到端的切片技術(shù)，同一個(gè)核心網(wǎng)中具有不同的QoS，按需靈活調(diào)整。如設(shè)備狀態(tài)信息的上報(bào)被設(shè)為最高的業(yè)務(wù)等級(jí)等。

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

　　無(wú)線工廠應(yīng)用場(chǎng)景探索

　　5G網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)工廠維護(hù)模式全面升級(jí)：

　　大型企業(yè)的生產(chǎn)場(chǎng)景中，涉及到的跨工廠、跨地域設(shè)備維護(hù)，遠(yuǎn)程問(wèn)題定位等場(chǎng)景，5G技術(shù)在這其中的應(yīng)用，可以提升運(yùn)維效率，降低成本。5G帶來(lái)的不僅是萬(wàn)物互聯(lián)，還有萬(wàn)物信息交互，使得未來(lái)智能工廠的維護(hù)工作突破工廠邊界。工廠維護(hù)工作按照復(fù)雜程度可按實(shí)際情況由工業(yè)機(jī)器人或者人與工業(yè)機(jī)器人協(xié)作完成。在未來(lái)，工廠中每一個(gè)物體上都是一個(gè)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(huì)根據(jù)“信息”自動(dòng)生產(chǎn)和維護(hù)。人也變成了具有自己IP的“人肉終端”，人和工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，和帶有唯一IP的原料、設(shè)備、產(chǎn)品進(jìn)行信息交互。工業(yè)機(jī)器人在管理工廠的同時(shí)，人在千里之外也可以第一時(shí)間接收到信息變更并進(jìn)行交互操作。

　　設(shè)想在未來(lái)有5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的一家智能工廠里，當(dāng)某一物體故障發(fā)生時(shí)，故障被以最高優(yōu)先級(jí)“零”時(shí)延上報(bào)到工業(yè)機(jī)器人。一般情況下，工業(yè)機(jī)器人可以根據(jù)自主學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)在不經(jīng)過(guò)人的干涉下完成修復(fù)工作。另一種情況，由工業(yè)機(jī)器人判斷該故障必須由人來(lái)進(jìn)行操作修復(fù)。此時(shí)，人即使遠(yuǎn)在地球的另一端，也可通過(guò)一臺(tái)簡(jiǎn)單的VR和遠(yuǎn)程觸覺(jué)感知技術(shù)的設(shè)備，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制工廠內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行修復(fù)，工業(yè)機(jī)器人在萬(wàn)里之外實(shí)時(shí)同步模擬人的動(dòng)作，人在此時(shí)如同親臨現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工。

　　5G技術(shù)使得人和工業(yè)機(jī)器人在處理更復(fù)雜場(chǎng)景時(shí)也能游刃有余。如在需要多人協(xié)作修復(fù)的情況下，即使相隔了幾大洲的不同專家也可以各自通過(guò)VR和遠(yuǎn)程觸覺(jué)感知設(shè)備能第一時(shí)間“集合”在故障現(xiàn)場(chǎng)。5G網(wǎng)絡(luò)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(shí)延使得觸覺(jué)感知網(wǎng)絡(luò)中人在地球另一端也能把自己的動(dòng)作無(wú)誤差的傳遞給工廠機(jī)器人，多人控制工廠中不同機(jī)器人進(jìn)行下一步修復(fù)動(dòng)作。同時(shí)，借助萬(wàn)物互聯(lián)，人和工業(yè)機(jī)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(shí)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在故障診斷時(shí)候，人和工業(yè)機(jī)器人可參考海量的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，提高問(wèn)題定位精準(zhǔn)度。

　　5G網(wǎng)絡(luò)使能工業(yè)機(jī)器人直接進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)判斷和決策：

　　在未來(lái)智能工廠生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中涉及到物流、上料、倉(cāng)儲(chǔ)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(luò)平臺(tái)。精密傳感技術(shù)作用于不計(jì)其數(shù)的傳感器，在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行信息狀態(tài)上報(bào)，大量工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)收集起來(lái)，龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始形成，工業(yè)機(jī)器人結(jié)合云計(jì)算的超級(jí)計(jì)算能力進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和精確判斷，給出最佳解決方案。在一些特定場(chǎng)景下，借助5G下的D2D技術(shù)，物體與物體之間直接通信，進(jìn)一步降低了業(yè)務(wù)端到端的時(shí)延，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷實(shí)現(xiàn)分流的同時(shí)，反應(yīng)更為敏捷。生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)的時(shí)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(lái)10年內(nèi)，同樣是在這家荷蘭工廠里，5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋到工廠各個(gè)角落。5G技術(shù)控制的工業(yè)機(jī)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(jìn)行設(shè)備的巡檢和修理，送料、質(zhì)檢或者高難度的生產(chǎn)動(dòng)作。機(jī)器人成為中基層管理人員，通過(guò)信息計(jì)算和精確判斷，進(jìn)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(dān)著工廠的運(yùn)行監(jiān)測(cè)和高級(jí)管理工作。機(jī)器人成為人的高級(jí)助手，替代人完成人不可能完成的工作，人和機(jī)器人在工廠中得以共生。

　　未來(lái)已來(lái)。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(yīng)商，正在進(jìn)行5G在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景探索，通過(guò)和垂直行業(yè)緊密合作，開(kāi)發(fā)智能制造解決方案，聯(lián)手推動(dòng)全球制造企業(yè)從傳統(tǒng)制造升級(jí)到智能制造。

　　5G時(shí)代下，我們重新定義了工廠。你心目中的未來(lái)工廠，又是什么樣子?