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技术、标准均不成熟,落地工业互联网仍需5年

www.cechina.cn2019.05.21阅读 3107

  有人说,5G最大的价值不在消费者领域,而是在工业物联网端,从万物互联,到工业自动化,再到自动驾驶,5G的赋能应用都是杀手级别;也有人说,专家口中的5G落地应用场景,是镜中月。从工业整个产业链而言,5G的必要性似乎还未有充足的理由说服一线人员。
  5G的星星之火,何时能有燎原之势。业内专家认为,5G在工业领域的成熟落地,至少还有5年的窗口期。
  5G工厂效率提升30%以上
  5G在工业领域的应用场景,包括物联网、工业自动化控制、物流追踪、工业AR、云端机器人等多个方面。“不同类型的5G服务(eMBB、mMTC、URLCC)针对不同的工业自动化应用,mMTC主要面向大规模物联网业务,能够连接设备数量庞大,可以让物联网的发展更为广泛。URLLC能够超可靠低时延CONTROL ENGINEERING China版权所有,适合机器间通信,可以为工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。”国际分析机构IHS的5G分析师Syed Mohsin Ali以及Alex West表示5G在工业物联网领域拥有广泛的应用场景。
  从各大运营商主导的场景来看,在工业制造领域,利用5G网络的高带宽特性,实现高清视频回传,协助远程专家指导;并将5G网络的低时延特性,创新应用于远程机器人的精确控制,达到人机协同,以便机械臂在特殊场景下完成快速反应。如Google AI Lab与优傲协作机器人合作,训练较小巧的机器手臂进行机器学习,让机器人做到过去无法实现的任务,以便适应不同的工业场景需要。
  今年4月,虹信公司“5G智慧工厂”正式进入生产阶段,该工厂前身为华中地区规模最大、自动化程度最高的无线产品制造基地。改造后CONTROL ENGINEERING China版权所有,由机械手自动焊接、组装,通过5G网络随时上传工作状态,云端平台统一管理,几乎不需要人为干预。相关工作人员表示:基于5G的工业控制交互操作把工厂智慧化管理变为可能,生产效率较改造前提升30%以上。
  在爱立信等巨头企业的5G设想里,5G通信技术的运用常常会改善某一细节从而带来经济效益的提升,比如爱立信和德国弗劳恩霍夫生产技术研究院合作进行工业流程的改善,实时检测生产制造过程中的缺陷。在他们测算中CONTROL ENGINEERING China版权所有,某零件的返工率曾高达25%,引入5G与物联网技术实现自动化后,返工率可以降低10%,换算成机器成本的话,单叶盘成本可以降低3600欧元,全球叶盘的产量大概一年10万片,这就意味着,通过5G技术实现实时监控,一年可以节省3.6亿欧元的成本。
  英特尔也曾展示如何利用5G来减少工厂事故的发生。通过计算机视觉、人工智能和5G技术,打造虚拟危险区,如果有人进入这个“危险区”,5G高速率低时延的特性发挥出来,机器臂会立刻自动关闭,避免对人造成伤害。
  广泛应用于生产线的优傲机器人大中华区总经理Adam Sobieski接受《IT时报》采访时表示,他们也看到了机遇,工厂大量采用机器人及人工智能(AI)实现“智能制造”,而融合及利用有关数据支持其有效运作就是依靠5G技术。5G技术将会带来大量的产品、工艺变革,在这个过程中许多厂商需要快速适应新的生产工艺要求,这也带来了柔性化生产的挑战,优傲也在积极拓展与5G设备生产的制造商合作机会,帮助企业降低自动化门槛、迅速适应变化。
  一线企业需求不足
  然而,以上这些恢宏想象力,并没有出现在一线企业人员的眼中。
  一家市场份额较高的物联网企业产品遍布各行各业,比如畜牧业管理上,通过贴耳标,就能实现追踪识别检测管理。但其相关人员却告诉记者,5G虽然能够实现物联网领域广连接,但从他们角度而言,需求不大,2G便够了。
  基于工业4.0规划,博世近期推出了一款内置多个微机电传感器的VR手套,无须5G助力,就能基于创新算法实现精准的手势识别和追踪,可进行手部动作仿真,并可以实现精准的手势识别和追踪,进行量化分析,从而改善工业流程,提高经济效益。
  5G的必要性与行业通用性的价值,在工业互联网领域正遭到挑战。
  一位长期为工厂提供信息化服务的业内人士王秋晨(化名)告诉《IT时报》记者,即使他看好5G技术的发展前景,但是当前落地应用有限,对一线工厂吸引力不大。
  智慧工厂包含物流、车间、生产、品控、设备管理、产品研发多个领域,通过现有的网络环境,每个领域都可以做到自动化与智能化。比如物流环节,下达指令就能够让AGV小车,将特定的材料在特定的时间以特定的数量,从一个位置传送到另一个位置,从而减少人工搬运成本。再通过信息化系统和机械臂将材料布置到车间,完成材料的上料、加工、检测、包装过程的自动化生产以及协同各级分管单位,物流单位,组织生产所需材料工艺设备等全部生产要素以满足客户的交期与质量要求。
  没有5G的加持,当前工业物联网、智能制造按照特定的速度发展起来。在王秋晨眼里,5G似乎没有特别适合的位置。
  “信息化和工业化的融合,依托于网络环境。无线Wi-Fi容易受到干扰,有线容易被挖断光纤, 断网将带来生产上的巨大损失, 我对5G的期待,稳定性远高于它的高速率特性。”王秋晨说道,工业领域生产过程中的故障导致停工,往往会影响整条生产线,甚至整个产品交付周期,王秋晨的好几个客户都发生过断网影响到生产的情况,为确保稳定性,工业领域的控制系统还是以本地为主,5G时代到来较为直接的好处是,不被“有线”束缚www.cechina.cn,网络的可靠性提高了。
  王秋晨的担忧是,当前中国工业物联网的发展水平实在不均衡。在Adam Sobieski长达10年的观察中,无论是德国宝马丁格芬工厂这样自动化程度在全世界范围内知名的企业,还是位于中国东莞以高素质、高密集劳动力著称的3C工厂;无论是大规模批量生产玩具的制造商,还是小批量多品种的金属机加工厂,自动化都处于不同的阶段,软硬件基础差距大,带来的影响也深远持久。
  “目前工业互联网主要是指工业4.0,大多数中国制造型企业中的机床、生产设备等等仍然停留于工业3.0之前,有的处于2.0、1.0阶段,很多行业80%都依赖人工。”王秋晨说,“人工能够搞定的业务,生产企业看不到长期利益。而且信息化成本并不低,我们小项目仅软件也要两三百万元,加上硬件500万元,制造业本身财务收紧,一向现金流很差,很难拿出几百万、上千万去做纯支出的智能化建设。”
  另眼看5G
  工业通信服务质量尚无法保证
  英特尔中国区物联网事业部首席技术官张宇表示,对于工业互联网而言,仅凭5G远远不够。因为低延时如何控制在通信协议中没有完全解决,因此服务通信质量不能充分保证,而工业应用中对延时的要求更加苛刻,必须有新的技术进行辅助。这就是为什么业界如今在普遍探讨TSN(时间敏感网络)的原因。
  王秋晨同样考虑5G生态,5G通信技术发展起来后,还需要配套的软件去支撑,当下都是集中式系统,5G配套的分布式系统发展也需要一定的时间。
  IHS的5G分析师Syed Mohsin Ali以及Alex West专家们还强调一点是,制造业是一个技术采用周期比消费者长几倍的领域。例如,行业中大多数新连接的节点仍然是基于现场总线的,以太网还没有成为默认技术。如前所述,我们仍处于5G部署的初期,在工业领域采用这种技术发展还需要5-7年的时间。
  此外,5G的发展,还带来了新的安全问题需要解决。比如,4G时代面临的网络安全问题还将在 eMBB 中延续,并在低时延业务(uRLLC)扩大了网络攻击面。360的安全专家黄琳告诉《IT时报》记者,针对特殊垂直行业结合工业领域,5G 使得以前难以实现的场景变得可行。在安全性方面,uRLLC 会使原来不联网或相对封闭的网络连接到互联网上,这无形中扩大了网络攻击面。未来更多关键基础设施和重要应用,都会架构在 5G 上。工业物联网具备很高的商业价值,会有人去研究5G 的脆弱性,对抗、攻击力量越大控制工程网版权所有,5G 就会面临更大的安全挑战。
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