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沈自所曾鵬:5G+智能制造的場景、挑戰(zhàn)及建議

http://m.007sbw.cn 2019-08-01 14:22 來源:中國工業(yè)報 周寶冰

“單純建設5G是遠遠不夠的,必須同步建設基于5G的智能化的管控軟件和系統(tǒng),才能真正能夠幫助工業(yè)企業(yè)解決實際中的痛點。”中國科學院沈陽自動化研究所所長助理、研究室主任曾鵬說。

在中國工業(yè)互聯網研究院組織的5G商用與深化工業(yè)互聯網創(chuàng)新發(fā)展研討會上,在談及5G的成本與投資回報時曾鵬表示,工業(yè)生產中網絡的價值并不體現在信息傳輸方面,而是體現在通過信息的傳輸實現設備的高效協同,從而提升產品的質量,提高產量,以及節(jié)能減排等等方面。

以5G為代表的ICT技術,將推動未來制造模式的變革。長期以來,制造業(yè)以大批量生產作為主要生產模式,基于工業(yè)自動化實現高效的自動化生產,一般生產線生產出來的產品都是一樣的。而進入個性化定制時代后,希望生產線能夠針對不同用戶的需求,生產出來各種各樣的產品,因此要求生產線更加靈活,能夠根據不同用戶的需求,按照不同的工藝來生產。這就要像搭積木一樣能把生產線靈活地構建起來,因此需要利用5G這種高效的無線技術來替代傳統(tǒng)的有線連接起來的生產線的模式。

不過,單純建設5G網絡,只能解決信息傳輸的需求,但這只是第一步——必須要解決在5G基礎上的智能管控的應用模式,這也是當前以及未來要解決的重點以及難點問題。當天的發(fā)言中,曾鵬對5G與智能制造的融合、影響等問題,從場景、挑戰(zhàn)及建議談了自己的看法。

三大場景

第一大場景是面向工廠全覆蓋的感知,也就是泛在化的感知。未來的智能制造實際就是希望基于大數據、人工智能,幫助工廠的管理者提升產品質量、降低成本、節(jié)能減排,實現優(yōu)化決策。這個過程,需要獲取工廠足夠多的數據,包括機器視覺、能流、物流,以及生產實時運行的數據,還有實時的工況數據,要把這些信息獲取上來。這就希望在未來的工廠安裝大量的傳感器,現在估算,未來工廠中的傳感器的數量將比現在要增加2-3個數量級。這種情況下,需要通過5G把工廠覆蓋起來,做到傳感器的即插即用,從而能夠大量的獲取信息。

第二大場景是柔性化的生產。面向未來個性化定制的新型生產模式,要求生產線具有高度的靈活性,能針對不同產品的生產要求,通過模塊化的生產單元實現自組織的生產,還包括AGV、靈活的物流等等。利用5G將能夠替代原來有線的控制網絡,實現更加靈活、互聯、協同的生產。

第三大場景是復雜的人機協作。未來工業(yè)生產需要大量的人機協調,不僅要做指令的傳輸,還需要做復雜的視覺、觸覺的同步信息傳輸,包括現在講的觸感網等等,這里面有大量的音頻、視頻,以及觸覺、壓力等等信息的同步傳輸,這些都是未來5G應用的典型場景。

5G應用的挑戰(zhàn)

雖然應用場景很明確,但潛在的問題卻不可忽視。曾鵬認為,5G在未來智能制造中面臨著一些典型的難點和具有挑戰(zhàn)性的問題。

首先是安全性。工業(yè)最關注的就是安全性的問題,如果出現故障,尤其信息沒有傳到的話,將會產生很嚴重的問題。當前,工業(yè)信息安全備受關注,通過網絡入侵的安全事件頻發(fā),包括伊朗核電站遭受病毒供給、烏克蘭電網僵尸病毒攻擊等等,都對工業(yè)生產造成了重大的安全事故。傳統(tǒng)的有線網絡可以通過隔離的方法來解決信息安全,但無線尤其5G應用以后,這種開放的信道通過隔離的方法很難實施。因此,怎么解決5G應用的安全問題,是面臨的典型挑戰(zhàn)。

其次是商業(yè)模式。5G建設帶來的一個重要的挑戰(zhàn)就是商業(yè)模式的問題,是用公網還是專網,還是混合的方式來建設無線網絡?都是企業(yè)要解決的問題。

再次就是成本和投資回報的問題。在5G推廣初期,建網以及運維的成本都很高?,F在工業(yè)企業(yè)的利潤水平有限,因此企業(yè)面臨的第一個問題就是能不能用得起的問題。

四個建議

針對5G在智能制造的發(fā)展,曾鵬提出以下幾個方面的建議。

一是5G的發(fā)展應該是從易到難的方式。在幾大應用場景中,泛在化的感知就是把傳感器的信息接上來,這是相對比較簡單的應用,應該從這樣的應用來入手,還可以從一些控制系統(tǒng)的增量應用入手。從增量做了以后,未來再考慮對現有的成熟系統(tǒng)進行替代或改造。

二是5G的發(fā)展不能只關注建網,而必須把數據平臺和典型的工業(yè)APP的應用同步發(fā)展,以解決工業(yè)生產中的關鍵的挑戰(zhàn)性的問題為導向,找到一些殺手級的應用。在路徑上,最好以一些龍頭企業(yè)來做一些標桿性的測試床,把5G數據平臺和工業(yè)APP集成起來,以解決工業(yè)中的某些痛點問題,從而形成解決方案,測試成功后把這種解決方案向全行業(yè)推廣,帶動5G的推廣應用。

三是建議在5G建網過程中要關注與企業(yè)原有工業(yè)系統(tǒng)的融合。因為用戶要保證原有的投資,原來的控制系統(tǒng)要運行幾十年,長時間不能更換。因此一定要把5G和原有工業(yè)控制系統(tǒng)的接口和互操作的技術解決好,再實現原有自動化系統(tǒng)的功能擴展,保證5G與原有工業(yè)控制系統(tǒng)的共存共融。

四是建立5G安全防護和測試的標準體系。目前,工業(yè)信息安全是信息化建設中的重中之重,工業(yè)自動化領域和現在的工業(yè)互聯網領域都在做信息安全的技術和標準體系。在這些過程中應該重點考慮5G未來應用的場景,怎么樣做一些標準化的安全的操作,保證整個工業(yè)信息化的整體安全。

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