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5G網絡能給工業帶來多大的想象?

2020既是鬧疫情的年份,也是5G開啟商用的元年。5G作為新一輪工業革命的鑰匙,按照超高帶寬、低延時和超大連接的特點,將對人類社會帶來重大的影響。首先是滿足數字化生活需求,如高清視頻、虛擬現實VR和增強現實的AR;其次是滿足數字化社會需求,例如智慧城市、環境監測、智能農業等;再次就是數字化的工業需求,工廠的遠程控制和自動駕駛。

泛在需求與剛需

眾所周知,傳統的制造工廠內部,其工業控制網絡、管理網絡都屬于內網。我們可以理解為封閉網絡,畢竟外界是無法訪問的。隨著工業4.0概念的傳播,國內智能制造的發展和推廣應用,工廠需要內部網絡與外部網絡進行互聯互通。從實際的情況看,紡織、玩具、食品包裝等行業的廠商,對于內部通信網絡和功能架構都偏向于扁平化方向發展。

業內人士透露,現有的工業無線解決方案,無法滿足智能工廠的需求,唯一寄托的希望就在5G,而部分傳統的工廠走向轉型升級,必須采用無線通信的工業場景。比如老舊工廠改造布線極其不方便;采油、油氣管線等領域的生產現場距離過遠,以及腐蝕、鹽霧等環境惡劣的作業現場。

5G如何讓生產制造更加優化?

既然是工業4.0,那就與勞動密集型生產制造不同,機器人的使用,以及機器之間的協同是主場景。傳統的工業通信采用主從式,通過PLC等主控設備實現機器與機器的通信。5G的應用,將極大改善機器間的通信,使其更加高效。

5G網絡能給工業帶來多大的想象?(圖1)

工廠物流方面,5G讓園區、廠區內的物流配送車輛,實現自動駕駛也成為可能。大型制造設備遠程運維方面,5G可以傳輸更多非結構化數據,比如采用視頻方式,能夠迅速了解工業現場情況,操控機器作業時,也能夠迅速反饋情況。在未來,無人或者是少人工廠,需要大量現場數據做決策支撐,超高帶寬、低延時和超大連接的特點,能夠有效解決柔性化制造難題。

工業應用對5G通信的需求

對于工業應用而言,傳輸速率和帶寬不是唯一決定性因素。真正能夠適用于工業的網絡,其性能指標需要有確定性、實時性、可用性、可靠性。通信系統的端到端傳輸延遲具有最大的限值,系統在限定時間對外界事情做出處理與相應,就是確定性和實時性。在確定性與實時性相輔相成,二者綜合表示工業網絡中數據傳輸時間是確定可預測的。

工業現場是極具嚴謹的系統,生產中在給定的條件下,機器在預定時間或者時間間隔內,處于某個狀態并執行所要功能的能力極為重要,這關乎到生產制造成本問題,即5G網絡在工業應用的可用性。再次是可靠性,即特指傳輸報文在可接受延時內完整無損地到達最終目的概率。

工業現場環境一般比較惡劣,比如高溫、濕度、多塵、電磁干擾等。容易導致設備運行和通信質量不穩定,從而影響生產制造。也就是說,5G應用到工業領域,網絡本身要極高的抗干擾性。此外,工業應用對5G的需求還有安全性。工廠數據的泄露,對其本身來說,是致命性的。


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