泥客网 - 发布最实用的电脑技术,最新鲜的网文!
泥客注册 | 加入收藏 |
泥客广告牌
关键词:信息化 轻松 探索 调侃 移动 高谈 广告牌 精彩

文章中心

您的当前位置:泥客网 >> 科技 >> 信息管理 >> 浏览文章

5G与工业4.0有什么关系?

2018-11-25 10:30:46 文章来源:泥客论坛 字体:

美国发动贸易战并针对《中国制造2025》,5G将加速第四次工业革命并已上升为国家战略地位,它们之间到底有啥关系?一篇长文,读懂背后的原因。

一场由第四次工业革命引发的战争

人类经历了三次工业革命,每一次工业革命都使人类的生产方式发生了巨大变化,也引发了不同形态的战争。

第一次工业革命源起于18世纪,开创了以蒸汽机动力代替手工劳动的时代,引发了战争从冷兵器时代进入热兵器时代;第二次工业革命发生于1870年至1914年间,开创了电力取代蒸汽动力时代,引发了战争进入机械化时代;第三次工业革命始于二战之后,信息化、数字化革命使传统工业更加机械化、自动化,战争则进入信息化时代。

第四次工业革命正在到来,这是一个智能化时代。贸易战的背景无外乎是一场智能化时代的战争。

自2008年全球金融危机爆发后,欧美传统强国经济受到重创,促使他们重新认识到制造业的重要性,纷纷提出“再工业化”振兴计划,拟通过提升高端制造技术,对制造链进行重构来带动经济发展与就业。

美国发动贸易战并非一时心血来潮,早在2011年6月奥巴马政府就启动了美国先进制造计划(AMP),提出“制造业回流”,以确保美国先进制造领导地位,并设立国家制造创新网络(NNMI),以加速科研成果落地产业应用。

德国在2011年提出了“工业 4.0”,其核心系统CPS(Cyber-Physical System)向我们描绘一个虚拟数字世界和物理世界交汇而成的黑客帝国般的场景。

我国于2012年提出的“十二五”规划中,将智能制造、新一代移动通信、三网融合、物联网、云计算列为战略性产业。2015年,我国宣布实施“中国制造2025”,力争2025年迈向制造强国行业。

其间,日本也提出了“日本产业重振计划”和机器人新战略,以重振制造业和应对人口老龄化;韩国提出“制造业创新3.0”,以鼓励制造业转型与发展,促进IT产业、主力产业、新产业的融合发展。

中国的“中国制造2025”、美国的“AMP”、德国的“工业4.0”都统称为第四次工业革命,都旨在利用科技的重大突破促进经济产业结构发生重大变化。So,什么是第四次工业革命?

什么是第四次工业革命?

以下将第四次工业革命统称为工业4.0,其核心内容可简单总结为:一化、一网、三集成。

一化:制造业服务化

“制造业服务化”是未来的趋势,到2025年,制造商将从服务中获得更多的收入,而不只是产品。

所谓制造业服务化,指制造商将在物流、产品设计、车间自动化和客户关系管理等整个产品生命周期中发生根本性的、颠覆性的变革,以实现价值链扩展,从单一的销售产品转向提供产品加服务。

三集成:横向集成、纵向集成、端到端集成

横向集成

所谓横向集成,指从采购、生产到销售的全过程中,实现各企业间的无缝合作或价值链横向集成,以确保整个价值链的每一个环节能实时掌控,提供实时产品和服务。

这一过程将对传统的产品设计、制造、销售和维护方式产生巨大的影响,行业重新洗牌,新玩家出现,传统玩家消失,也将促使传统制造商向综合产品服务提供商转型。

这种横向集成也意味着今天的“淘宝模式”终将被淘汰。

纵向集成

一个企业内部通常是多个信息系统间相互如烟囱般垂直并立,纵向集成就是将这些“烟囱”连通,实现企业内部所有环节信息无缝连接,以提高生产效率和实现个性化定制生产。

端到端集成

端到端集成指对产品整个生命周期的集成,它通过网络与客户、售出的产品建立长期联系,不断从客户或产品反馈的数据来优化或重新设计产品,实现“以产品为中心”向“以产品服务为中心”转变。

要实现“三集成”,ICT基础设施是基础,关键需要一个网络。

德国提出的工业4.0的核心系统叫CPS(Cyber-Physical System,信息物理网络系统),它定义为一个虚拟数字世界和物理世界交汇而成的系统,即CPS将ICT和控制技术集成于传统产业之上,利用物联网、云计算、大数据、人工智能等技术来实现自动分析、判断、决策和学习成长,以辅助或替代人类决策。

显然CPS需要加持了大数据分析、人工智能、云计算等技术的5G网络。

5G对于工业4.0意味着什么?

高性能的无线网络连接工厂内的海量传感器、机器人和信息系统,连接产生的海量数据、优质数据不断“喂食”人工智能,并将分析、决策反馈至工厂,同时,5G广覆盖的物联网络覆盖全球,连接广泛分布或跨区域的商品、客户和供应商等,保持对整个产品生命周期的全连接,从而实现工厂内/外部的纵向、横向集成和端到端三大集成。

总之,未来的工厂是数字虚拟和物理现实相融合,ICT技术与现代制造业相融合,以提高工业生产的灵活性、可追溯性、多功能性和生产效率,为制造业开辟新的商业模式。工厂内部和外部之间的界限也越来越模糊,工厂不再是独立的封闭实体,而是庞大的价值链和生态系统的一部分,这就是所谓的“虚拟工厂”。

5G如何驱动工业4.0

驱动工业4.0,主要依靠三大5G关键技术:新空口(NR)、网络切片和边缘计算。

新空口

这里指的是5G的无线连接能力,众所周知,5G定义了eMMB、URLLC和mMTC三大场景,eMMB指高速率连接,URLLC指超低时延超可靠连接,mMTC指超大规模连接,工业4.0里,这三大场景均将应用到。

我们以未来工厂的四大典型连接:移动机器人、工厂自动化、新的人机界面和物流为例,来看一看它们如何对应5G的三大场景。

移动机器人

移动机器人属于“柔性工厂”的范畴,所谓柔性工厂,指可以自由的移动机器设备、自由的重装生产工具,以保证工厂可以迅速且低成本地在不同种类的产品生产线之间转换生产,快速适应改变。

要实现柔性工厂,需用无线连接来替换工厂内现有的有线连接,只有摆脱了有线的束缚,才可以自由的设计、操作和升级互联的机器设备和机器人。

但是,众所周知,通常无线连接的稳定性逊于有线连接,因此,这就需要——超高可靠超低延迟的无线连接,即5G的URLLC场景。

工厂自动化

在自动化工厂内部,为了提高生产线的效率,需对各个子部件进行实时监控,对生产的产品质量进行实时测量,乃至对生产线进行实时优化,这就要求具有超低时延超高可靠的无线连接,同时,视觉控制机器人手臂、3D模型传送、远程数字工厂等应用需要高可靠的高带宽通信,因此,这就需要同时支持mMTC、eMMB和URLLC三大场景。

新的人机界面(HMI)

早期的人机界面是指工业控制设备中的一些串口通信,比如变频器、直流调速器、温控仪表、数采模块等都可以连接HMI,来实现人机交互功能。

未来的人机界面应用将发生颠覆性的改变,其借助工业智能与大数据的融合,使可穿戴工业设备、增强现实(AR)在人机融合中扮演重要角色,比如让工人们穿上机器人外骨骼装备,利用“可穿戴工业设备+AR技术”,将信息与真实世界场景融为一体,随时捕捉信息、接收云端指令和操作协助等,这需要网络支持eMMB和URLLC两大场景。

物流

在物流方面,从智能仓库管理到物流配送,均需要广覆盖、深覆盖、低功耗、大连接、低成本的5G物联网连接,这对应了5G的mMTC场景。

此外,虚拟工厂的端到端整合跨越产品的整个生命周期,要连接分布广泛的已售出的商品,也需要低功耗、低成本和广覆盖的5G物联网,这也对应了5G的mMTC场景。

企业内部/企业之间的横向集成也需要无所不在的、无缝的5G联网。“随时随地设计,随时随地生产”是智能工厂的雄心壮志,进而要求网络必须适应即时变化的容量和移动性要求,乃至能灵活融合各种不同的无线接入技术,因此,5G网络的包容性和支持业务的多样性不可或缺。

掌上泥客
进入论坛论坛热帖
非凡