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世界智能大会

【WIC·资讯】且看5G如何赋能装备“智造”?

关键词: 5G
2021-11-22 16:56:30
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装备制造业是为经济各部门进行简单生产和扩大再生产提供装备的各类制造业的总称,是工业的核心部分。时下,我国新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起,装备制造业已成为产业竞争的关键领域。

装备制造业涉及航空制造、汽车制造、船舶制造以及工程机械制造等重要领域,其产品结构高度复杂、产品体积较大,具有技术要求高、生产安全标准严格、资本投入大、劳动力密集等行业特点,对成品件、结构件、化工材料、工艺辅料和标准件等百万量级生产资源的协同设计和泛在感知需求较高。同时,装备制造业正面临着“用工荒、高成本”的行业挑战,需要更加精密的装配加工能力以及质量检测手段以支撑企业长期发展。以5G为首的新一代信息通信技术加速融入装备制造业,加速产业转型升级,提升企业综合实力,从制造蜕变为“智造”。

5G解放商用车制造生产力

制造业高质量发展是经济高质量发展的重要内容,其中汽车产业在制造业中占据重要地位,具有产业链长、覆盖面广、关联产业多等特点,对国民经济的带动作用非常明显。然而也正是因为这些特点,使得汽车制造生产、管理流程尤为繁杂。如何实现智能化、提高资源的利用率,一直是困扰汽车制造业发展的难题。

如今,5G凭借大带宽、低时延、广连接等特性正在改变着传统的汽车制造。通过5G、人工智能、大数据、云计算、物联网等信息化手段,汽车制造已经实现了“智慧工厂”的升级。

首先在建厂之前,利用5G广连接的特性以及数字孪生技术,工厂建设的每个环节就能在电脑里被模拟出来,这让实际建厂变得更为简单。

在生产环节中,5G和工业互联网的有机结合,则使得人、机、物进一步实现了全面连接,各生产要素间达到高效协同。

据了解,在汽车制造工厂内,以前都需要使用线缆连接机器,光是布线周期就要一至两天。5G改造之后,这一工作只需半天不到的时间就能完成,一年节省下来的几百个工作日可以生产更多的车辆,这极大地提高了生产效率。

以前生产一台汽车从冲压、焊装到喷漆每一个过程都少不了人工干预,然而这些车间生产环境恶劣,员工身体健康很容易受到不良影响。经过5G技术改造后,人工干预的环节就可以省去,以往的有线连接变成了无线光网,还有5G机器人代替巡检,员工的工作环境改善了,生产效率也提升了。

工人的工作方式也正发生巨大的变化。机械臂代替了工人进行重体力劳动,AR智能巡检代替手抄数据,就连拧螺丝这样一个基础且必不可少的环节也通过自主开发的力矩管理系统让力矩是否合格实现了随时可管控。据了解,这些螺丝拧紧数据被实时采集和存储后,有10年追溯期,这让不达标紧固螺丝流入市场的概率变为“0”。

此外,如今汽车制造厂通过5G与工业互联网技术的改造还实现了“千人千面”的柔性化生产。在新车下线工区,每一台新车的颜色、内饰都存在差异。原来,借助5G带来的生产便利性,现在每一台车都根据客户的需求实现个性化定制,甚至同一条生产线可以支持SUV、MPV、轿车等车型的混合生产。

汽车行业是我国先进制造领域的“主力军”,更是先进科技成果转化的前沿阵地,东风、长安等汽车生产企业在运营商的信息化技术助力下,已经有了实实在在的“智造”改变,成为“5G﹢工业互联网”的典型案例,将进一步成为范本被大规模推广复制。

5G助力智慧船舶扬帆远航

近年来,在船舶制造业领域,“5G﹢工业互联网”的应用场景不断拓展,大大推动了行业的数字化转型,企业的生产效率和产品质量得以提高,为行业发展注入了新动能。

造船的过程极为复杂,而看图纸就是其中的一大难题。以前船舶设计图纸都是二维平面图,在复杂的造船施工中出错率高。如今在5G的帮助下,船舶制造实现了智慧设计,大大降低了施工出错率。

在大连中远海运川崎船舶工程有限公司,中国移动助力其实现了5G﹢3D舾装可视化操作,通过中国移动5G网络、3D舾装可视化,在设计系统中将二维图纸生成三维图纸,制造现场可以查看详细的结构信息和加工信息,还可以进行尺寸测量,便于作业者更快地定位安装。

在国内某大型造船厂,上海联通联合行业相关龙头企业打造了基于船舶行业的协同设计服务平台,针对船舶设计阶段的产业链环节分散、图纸标准不统一、项目管理复杂、设计建模周期过长等问题,充分发挥企业间协同效应,实现了供应商直接参与建模和模型线上交付等功能,极大提高了设计环节的工作效率。

在招商局金陵船舶(威海)有限公司,山东移动威海分公司利用5G网络,借助VR眼镜、移动端Pad,实现设计模型与现场修造项目的虚实结合,现场人员可实时浏览船舶分段、零部件模型,查看设计信息;AR设计远程在线协同则实现了远程专家在线,利用5G网络,借助AR眼镜,实现现场人员与设计人员的远程交互,减少设计人员频繁跑车间的情况,现场人员头戴AR眼镜,设计人员通过视频方式与现场人员保持同一视角查看现场状况,进行远程指导,设计人员可将图纸、图片资料远程下发到现场人员的AR眼镜上,以解决设计人员与现场人员沟通不畅的问题,进一步提高工作效率。同时,5G﹢船舶VR建模应用也在开展之中,该项技术将还原船舶建造分段,制作逼真的3D可视化模型。通过人机交互技术,让人员在虚拟现实场景中与各类立体模型进行交互操作,达到对船舶已设计分段进行审核的目的。

除了赋能设计建造环节外,5G等信息技术还应用于大型船舶的维护检修、内部安防、视频监控、远洋办公等,实现成本控制、高效运维的完美结合,为船舶制造业的发展带来无限可能。江苏南通移动在南通海门招商重工基地成功开通5G NSA基站,并实现船舶制造行业5G移动信号覆盖和应用,探索基于船舶智慧设计及维护的5G﹢AR辅助生产应用,即借助5G场景,通过可视化增强现实信息的叠加,进行远程设备安装维护、快速巡检、设备交互等行业智能应用。同时,与相关企业联合开展基于5G的无人机厂区巡视方案研究,并深入挖掘基于5G技术的其他场景需求。

作为关乎国民经济发展与国防安全的重要产业,船舶制造行业的数字化转型势在必行。在“5G﹢工业互联网”的注智赋能下,新时代的智慧船舶正在扬帆远航。

5G赋能橡胶轮胎行业高质量发展

当前,诸多国际橡胶轮胎巨头纷纷开始实施企业智能化生产建设和先进智能服务技术开发,正在引导轮胎制造业由劳动密集型向技术密集型转化,设备更新换代也正在向信息化、智能化、网络化、模块化、集成化方向发展。而我国轮胎制造过程信息化、智能化控制技术与国际同行存在差距,对国内轮胎企业来说,迫切需要将5G技术、人工智能技术、工业互联网等集成应用于设计、生产、管理和服务的全生命周期;依托5G大带宽、低时延、高可靠性等优势,与AR、VR、云技术有效结合,实现原材料运输的实景定位和物流追踪、异地专家AR远程维修指导等工业应用。

目前,5G与橡胶轮胎行业的结合应用主要在以下几个领域。

一是5G﹢AR实时监测。通过5G﹢AR实时监测将业务信息与物流车辆绑定,对橡胶轮胎制造厂区的物流车辆实现实景化管理,统一调度、精准追踪,代替人眼人脑,做到全时段的标准化监管;借助5G网络实时将车辆的视频信息无线上传到云,实现多工厂、跨区域的车辆信息、物流信息、视频信息的集中存放和物流信息的一体化管控。

二是5G﹢AR设备数据透视。借助5G技术实现橡胶轮胎制造企业异地工厂设备的实时数据采集上云,并在云端借助强大的计算能力实现轮胎设备数据分析。设备巡检人员可以通过终端直观检查设备实时运行状态,包括:设备运行温度、压力、传感数据,以及产量、生产计划等生产信息,实现设备生产信息监控。此外,可以通过对轮胎成型设备的AR展示,将烦琐复杂的成型机设备通过简单直观的动画显示出来,让维修人员快速了解设备。

三是5G﹢AR远程维保。借助5G和AR技术,设备维修人员能够邀请专家远程进行设备维护等技术支持,专家可实时观看现场场景,通过语音进行指导。此外,还可对操作人员佩戴的AR眼镜中的画面进行截屏、标记并指导维修操作。

四是5G﹢外观质检视觉合规行为识别。通过AI算法结合企业规范动作要求和考核指标,在5G的驱动下,将生产过程中人员动作捕捉后做结构化处理,利用企业人脸识别库做到每条轮胎、每个批次、每张人脸、每段视频的关联,迅速矫正员工操作中的不规范动作和习惯,实现新员工生产产量和质量的“双达标”。

在位于山东青岛的赛轮集团车间内,通过将5G技术与AR、VR、天翼云进行有效结合,实现了原材料运输车辆的实景定位和物流追踪、轮胎产品VR展示、硫化车间数字孪生体展示、异地专家AR远程维修指导、成型机设备的部件透视和生产数据的实时采集与筛选、云计算分析处理等一系列5G融合工业应用场景。

中国电信青岛公司为赛轮集团打造了一套5G﹢AR实景车辆物流追踪系统,实现厂区车辆的实景监管,外部物流车辆进入公司后通过AR鹰眼自动识别车辆信息,并通过WMS系统实时查询车辆的订单与物料信息,实现车辆与物流信息的绑定,借助5G网络实时将车辆的视频信息无线上传到天翼云,实现多工厂、跨区域的车辆信息、物流信息、视频信息的集中存放和物流信息的集中管控。

在贵州轮胎股份有限公司5G全连接工厂内,空地一体的自动化物流调度、智能化立体仓库等智能化设备已经落地应用。据了解,其作为贵州省首个5G全连接工厂,由贵州轮胎公司投资3.2亿元与中国联通、华为携手建成,于今年2月正式投产。工作人员表示,近年来产品迭代升级加快,贵州轮胎生产品类越来越多,品质要求也越来越高,5G全连接工厂不仅可以提前预测设备运行工况,提升生产效率,还有效降低了运维成本。

5G助推国产大飞机筑梦起航

5G移动通信技术对航空业发展有着重要推动作用,在天地一体化联网体系中,借助5G的高速率、低时延、广连接的特点,基于边缘计算和网络切片能力,提升飞机和机场安全,满足检修、云化等需求,为飞机制造业、客机飞行安全提供更多技术支撑。

2018年以来,中国商飞与中国联通、中国移动等运营商、产业合作伙伴携手,打造5G智慧工厂,在飞机制造的各个环节尝试引入5G技术。通过5G网络承载的精准室内定位系统,可以把车间内摆放的零配件定位误差缩小在3厘米以内;通过5G对数控机床的运行数据进行实时采集并上传平台或云端,可实时监控系统异常并在短时间内告警;通过5G﹢AR/VR,实现“沉浸式”检修,有效提升零部件检测效率和质量;5G﹢机器视觉,实现对飞机表面结构损伤自动化巡检及识别等。

上海联通有关技术人员表示,上海联通依托5G通信技术特点,结合私有云大存储、高计算能力,连接设计、采购、生产、仓储、物流、销售、服务各个环节,使生产更加扁平化、定制化、智能化,实现数据共享、敏捷互联、应用云化、智慧决策,打造“智慧大脑”。

具体来看,“智慧工厂”的5G场景首先是用于人的管理,大飞机生产涉密性强、安保要求高,对人员出入进行严格管理非常必要。“智慧工厂”的解决方案是在数控车间出入口安装具有人脸识别功能的门禁系统,由于5G网络时延低,低于1毫秒,这让人脸与放在“云”端的存储记录可形成快速比对,从而大大提高识别效率;其次是物品的管理,用于大飞机生产的零配件成千上万,且不少工艺仍需要工匠用手工完成,“智慧工厂”通过5G网络所承载的精准室内定位系统,可以把车间内摆放的零配件定位误差缩小在3厘米以内,工匠就可通过室内导航设备很快找到它们,或者原地归还。

“智慧工厂”技术含量最高的是利用5G网络对数控机床的运行数据进行实时采集。在传统工业生产中,产品质量的检验环节通常放在最后,而如今,传感器被植入数控机床之后,能实时采集机床运行时的各种数据,并立刻上传到智慧平台或“云”端,再与数据模型进行不间断比对,一旦发现异常,在短时间内就能立刻告警。

截至目前,在上海飞机制造有限公司园区内,上海联通已经完成5G网络覆盖和MEC边缘计算节点的部署。技术人员表示:“我们基于安全可靠的5G网络环境,以及5G的大带宽、低时延、广连接的特点,实现了数控车间的全连接,以及复合材料全生命周期管控、工业双相机对现场图像数据与云端数模的快速比对、AR远程设备巡检和维护等,实现5G在工业场景的真正落地。”

此外,飞机在飞行过程中会产生上百G的数据,而民航当前使用的高频、甚高频地空语音通信等方式均为窄带通信,无法实现前舱数据的实时传送,仅能在航后离线拷贝,效率低下,且无法实时监控飞机健康状态。5G ATG大带宽、低时延特性与切片技术结合,可为前舱提供大带宽的专有网络,实现飞机驾驶舱安全数据传输、位置数据实时监控、视频监控实时传输,进一步提高了飞机驾驶安全。

来源:人民邮电报

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