5G+柔性製造:一個車間可節省投資300萬元

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摘要:長安一工廠的自動化生產線。東莞著力打造長安等5個5G示範區。2019年東莞成為首批5G商用都市,開啟5G科技融合應用之路。來自東莞市工信局資料顯示,截至目前,東莞已累計建成10895個5G基站,著力打造松山湖高新區、水鄉功能區、長安、謝崗和濱海灣新區5個5G示範區。現時,一批投資額超10億元的大項目、大企業正在加速佈局落地東莞,意向投資金額達781億元。

長安一工廠的自動化生產線。東莞著力打造長安等5個5G示範區。南都資料圖

5G智慧工廠、5G旅遊公車專線、5G智慧巡檢……2019年東莞成為首批5G商用都市,開啟5G科技融合應用之路。日前,5G行業應用規模化發展現場會在東莞召開,與會人員調研了深圳和東莞5G應用情况,東莞趁機秀了一波“肌肉”。

來自東莞市工信局資料顯示,截至目前,東莞已累計建成10895個5G基站,著力打造松山湖高新區、水鄉功能區、長安、謝崗和濱海灣新區5個5G示範區。現時,一批投資額超10億元的大項目、大企業正在加速佈局落地東莞,意向投資金額達781億元。現時東莞擁有超過130萬家的市場主體,其中工業企業超過19萬家,為5G應用提供了廣闊的市場,尤其是被寄予厚望的工業互聯網,更為運營方和製造方帶來無限暢想。

南都記者近日走訪東莞5G應用案例場景,不少企業躍躍欲試,當然企業也擔心投入產出,設備改造、基站佈局等都是錢。而不能否認的是,5G帶來的高速率、大容積、高頻頻寬,讓許多不可能成為可能,成為企業探索下一階段發展的重要手段。當前5G行業應用正從“點狀開花”向各行業、全流程、全環節整體逐步滲透,而所有都需要久久為功。

電子製造業

華為5G智慧製造專網設備無線化柔性連接

節省約56萬米網線,產品升級換代帶來的產線調整週期從原來的1周縮短為兩天……據廣東移動介紹,在華為松山湖園區內,基於5G專網的智能手機生產線已經鋪開。

2019年5月,廣東移動與華為雙方簽訂智慧園區合作協定。在松山湖園區進行以5G為主的網路建設,探索雲+網+應用的創新業務與商業模式。2020年3月,T園區5G智慧製造專網項目合作方正式啟動。

華為T園區5G智慧製造專網項目,涵蓋電子製造業最典型的製造流程、8大類應用場景、45個用例。

生產設備安裝了5G工業互聯網關,通過5G網路設備互聯,剪掉了傳統有線網路的“辮子”,實現無線資料獲取、AI人員動作識別、AI高清視覺檢測等,覆蓋3C製造全流程。通過5G連接,生產工人和機器人並肩工作,大大提升了生產線的運作效率。此外,通過5G智慧製造技術,華為工廠實現了各生產線、各類生產設備之間的無線化柔性連接,助推生產線價值實現大幅提升。

“5G網絡的使用可以為整棟樓節省約56萬米的網線。”東莞移動在介紹相較於原有產線,基於5G專網的智能手機生產線,在節省大量成本的同時,產線設備可以靈活接入網路,快速組裝,實現5G+柔性製造。在機器視覺質檢場景中,基於5G的大頻寬和低時延特性,連通MEC上的AI超級算力,有效地將AI質檢導入到了產線的每一臺質檢設備。這節省了原有的本地質檢模式需要配備的工控機算力卡,使每個標準車間節省投資約300萬元。同時結合質檢AI算灋,大幅提升了檢測能力和檢測效率。以點膠質檢環節為例,從拍照上傳至雲端,到AI完成質檢並下達指令給產線質檢設備執行操作,全程只需要1.5秒。

在智能手機產線對於5G都有怎樣特殊要求呢?東莞移動介紹,主要有三方面:高密度超大頻寬上行容量方案、高可靠無線組網、端到端網路安全,針對以上需求點進行一一突破。如工廠對網絡高可用性的要求達到99.9%以上,遠超普通5G網絡的SLA的要求。為提升無線容灾可靠性,項目組通過設備備份和異頻插花的組網方案,5GC“風箏模式”等科技,實現高可靠無線組網。

華為的案例極具示範意義,東莞移動方面介紹,對於5G應用而言,電子製造業場景多、工藝細、要求高,是製造業5G應用的“富礦”,對於後續其他製造業的項目合作,將發揮重要的指導和參攷作用。

工業互聯網應用

印刷企業5G智慧產線生產效率大幅提高

東莞持續啟動經濟新動能,在傳統製造業方面,正通過智能化、信息化改造迎來生機。去年8月,虎彩印藝股份有限公司(簡稱“虎彩印藝”)聯合東莞聯通推出“5G智慧產線”,項目成功通過“2020年廣東省工業互聯網高品質發展標杆”終驗評審。至今有1年的時間。

敞亮的車間內,操作員通過手機看板發送指令,指令通過5G訊號傳輸到AGV小車,小車隨即按指令進行產線間的物流配送,操作員還能在看板上即時監控流程資訊。這裡是虎彩印藝車間,也是5G智慧產線所在的車間,對接來自全國各地的印刷訂單。每個訂單及生產檔案從雲端調度系統接入到聯網車間設備,再結合賦予每一個產品的唯一二維碼,在設備流轉過程中實現設備自動化調參,實現一本起印,實現個性化訂單批量柔性製造。

虎彩印藝公司高級工程師李傑介紹,現時5G主要應用在物料搬運和系統端。“全國各地的訂單是通過網絡傳輸,每天承載數萬訂單,檔案可能上百萬個。普通的4G難以滿足需求,如今用上5G,下載速度提高60%。同樣時間內,過去一年下載1萬單,現在可以下載5萬單。”他表示,現時第一年,運行還是不錯的,滿足了72小時的交貨週期。

一家從事中高端包裝印刷的企業,憑什麼率先打開5G智慧產線的大門?當前印製企業市場環境發生了巨大的變化,用戶成為驅動印製生產主要因素,個性印製需求日益新增。李傑說,“因為太個性化了,每一個檔案都是不一樣的,如依靠人監管是很難的,一定要做智能化的生產,而智能化則離不開大數據,大數據的應用則需5G的基礎支撐。”產品也會有明顯的淡旺季,5G和智能化應用可以帶來柔性生產、智慧調度,相對傳統模式而言,成本可以下降。

在推廣工業互聯網中,一個焦點是內網作為生產系列應用的基礎和覈心部分,承載著高效傳輸生產現場的各項數據、多終端的無縫連接等,然而也存在WI-FI切換卡頓、有線網路佈線成本和存在安全隱患、公網傳輸存在資料安全風險等不穩定因素。虎彩的智慧產線採取怎樣的解決辦法?

東莞聯通方面介紹,經過多方探討和聯合測試實驗,最終確定了以5G+MEC(邊緣雲)組網管道,構建了虎彩車間安全高效的網路環境,滿足了車間自動化設備、智慧終端等數據的高效傳輸。“未來要將辦公的網絡與生產網絡,4G與5G網絡進行切割,形成獨立內網。”李傑介紹,公司有一支200餘人的信息化團隊,工業互聯網這一條路還需要長時間探索。

“從東莞基地開始探索,未來擬在山東泰安、浙江紹興、湖北武漢基地進行複製推廣。”李傑介紹,按照規劃,虎彩以5G科技為基礎,以用戶為中心,未來通過生產智能化、裝備智能化、管理智能化、實現高品質、低成本、短週期、高效率的產品製造模式。未來還將視角轉向行業應用,通過對虎彩自身建設與運營積累的經驗數據化與平臺化,逐步對外提供服務,賦能行業。

無人化自動巡視

20公里外辦公室下指令實現無人化自動巡檢

除了在工業互聯網的應用,在5G無人化自動巡視方面,東莞的實踐頗多。南方電網廣東東莞供電局率先進行嘗試,2019年東莞供電局和東莞聯通合作推進的“5G無人機+程式化操作”試點項目,該模式是在供電系統智慧巡維方面的全國首次應用。

東莞供電局正開展數位輸電建設試點,此次開展數位輸電建設的一大亮點是加大無人化佈置的力度。東莞供電局將“無人化自動巡視示範區”建設部署在松山湖片區,項目通過建設以110千伏狀元筆站、220千伏沛然站兩個變電站圓心,覆蓋兩個變電站、周邊12條110千伏及以上線路,以及多條配網線路的無人機輸變配一體化智慧運維系統,推動無人機工作模式向輸變配一體化混合巡檢轉變,以智能化、管控集中化轉變為主線,實現無人機自主化巡檢。

據介紹,該項目現時已進入全面施工階段,預計今年8月份將完成整體建設並投入試運行,項目建成後將具備諸多功能,包括但不限於:基於輸電、配電線路及變電站的三維雷射點雲模型,進行巡檢航線自主規劃,輸出安全的具有高精度地理座標的、可重複工作的巡檢航線;能够按照下發的指令要求完成可見光巡檢、紅外巡檢、樹障檢測等工作任務;待巡檢任務完成後,無人機將自動返回智慧機巢,實現精准降落,並自動將巡檢成果數據下載、上傳至智慧運維系統,進行統一規範化資料管理等。

東莞供電局輸電線路班員柳竺江介紹,“不久的將來,工作人員可以輕鬆坐在20公里外的辦公室裡面,就可以給位於東莞松山湖片區的‘無人化自動巡視示範區’的無人機下達命令,讓無人機進行自主化巡檢工作,將大大提升工作效率。”柳竺江暢想道。

聲音

5G啟動了虛擬實境和增強現實,在學習、培訓、消費、產業等場景有廣泛的應用空間。5G可以把工業生產各個環節關聯起來,實現數位建模協同、智慧製造、機器視覺、數位孿生、供應鏈管理和市場管理等等。5G在定位方面正在不斷提升精度,而且在室內定位擁有衛星定位無法達到的水准,將會進一步推動自動駕駛、碼頭裝卸等領域的應用。

雖然全球範圍內5G網絡的建設和應用在一定程度上受到疫情的影響,但將持續推進的趨勢是不會改變的,人類對科技進步的願景還在不斷推動5G的發展,6G研發已經開始,3GPP將於2023年開展對6G的研究,於2025年下半年開始對6G進行標準化,通信先進國家已經相繼啟動6G研發,移動通信連接下的ICDT將承載高技術產業的希望。——中國工程院院士、未來移動通信論壇理事長鄔賀銓

應用場景

一體化充電站:自動識別車輛

在東莞,南方電網公司建設松山湖太魯閣光儲充一體化充電站,融合了5G基站、充電樁、物聯網、光儲充等一系列功能,通過配寘新型智慧5G監管系統,能自動識別車輛,有效防止非新能源車占用充電車位,極大方便了新能源車主的出行。該站還採用5G儲能科技,利用峰穀時差,基本實現了運行運營的自給自足。

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