作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G技術(shù)切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，能滿足工業(yè)環(huán)境下設(shè)備互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互應(yīng)用需求。在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化控制、物流追蹤、工業(yè)AR、云化機(jī)器人等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，5G技術(shù)起著支撐作用。

5G時(shí)代的智能工廠將大幅改善勞動(dòng)條件，減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，提高生產(chǎn)過(guò)程可控性，最重要的是借助于信息化技術(shù)打通企業(yè)的各個(gè)流程，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到銷售各個(gè)環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)資源的整合優(yōu)化。

5G技術(shù)場(chǎng)景支撐智能制造

作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G技術(shù)切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，能滿足工業(yè)環(huán)境下設(shè)備互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互應(yīng)用需求。在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化控制、物流追蹤、工業(yè)AR、云化機(jī)器人等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，5G技術(shù)起著支撐作用。

物聯(lián)網(wǎng)：隨著工廠智能化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)作為連接人、機(jī)器和設(shè)備的關(guān)鍵支撐技術(shù)正受到企業(yè)的高度關(guān)注。這種需求在推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地的同時(shí)，也極大的刺激了5G技術(shù)的發(fā)展。

工業(yè)自動(dòng)化控制：這是制造工廠中最基礎(chǔ)的應(yīng)用，核心是閉環(huán)控制系統(tǒng)。5G可提供極低時(shí)延長(zhǎng)、高可靠，海量連接的網(wǎng)絡(luò)，使得閉環(huán)控制應(yīng)用通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接成為可能。

物流追蹤：從倉(cāng)庫(kù)管理到物流配送均需要廣覆蓋、深覆蓋、低功耗、大連接、低成本的連接技術(shù)。此外，虛擬工廠的端到端整合跨越產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，要連接分布廣泛的已售出的商品，也需要低功耗、低成本和廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)之間的橫向集成也需要無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)能很好的滿足這類需求。

工業(yè)AR：在智能工廠生產(chǎn)過(guò)程中，人發(fā)揮更重要的作用。由于未來(lái)工廠具有高度的靈活性和多功能性，這對(duì)工廠車間工作人員有更高的要求。為快速滿足新任務(wù)和生產(chǎn)活動(dòng)的需求，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR將發(fā)揮很關(guān)鍵作用，在智能制造過(guò)程中可用于如下場(chǎng)景：如：監(jiān)控流程和生產(chǎn)流程。生產(chǎn)任務(wù)分步指引，例如手動(dòng)裝配過(guò)程指導(dǎo)；遠(yuǎn)程專家業(yè)務(wù)支撐，例如遠(yuǎn)程維護(hù)。在這些應(yīng)用中，輔助AR設(shè)施需要最大程度具備靈活性和輕便性，以便維護(hù)工作高效開(kāi)展。

云化機(jī)器人：在智能制造生產(chǎn)場(chǎng)景中，需要機(jī)器人有自組織和協(xié)同的能力來(lái)滿足柔性生產(chǎn)，這就帶來(lái)了機(jī)器人對(duì)云化的需求。5G網(wǎng)絡(luò)是云化機(jī)器人理想的通信網(wǎng)絡(luò)，是使能云化機(jī)器人的關(guān)鍵。

5G技術(shù)已經(jīng)成為支撐智能制造轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵使能技術(shù)，能將分布廣泛、零散的人、機(jī)器和設(shè)備全部連接起來(lái)，構(gòu)建統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。5G技術(shù)的發(fā)展可以幫助制造企業(yè)擺脫以往無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)較為混亂的應(yīng)用狀態(tài)，這對(duì)于推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施以及智能制造的深化轉(zhuǎn)型有著積極的意義。

智能制造的核心是智能工廠

信息化革命愈演愈烈，機(jī)器設(shè)備、人和產(chǎn)品等制造元素不再是獨(dú)立的個(gè)體，它們通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)緊密聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)更協(xié)調(diào)和高效的制造系統(tǒng)。

當(dāng)前制造業(yè)的轉(zhuǎn)型可以看作是自動(dòng)化升級(jí)和信息技術(shù)的融合提升，這不僅僅是自動(dòng)化和機(jī)器換人，而且工廠能實(shí)現(xiàn)自主化決策，靈活生產(chǎn)出多樣化的產(chǎn)品，并能快速應(yīng)對(duì)更多的市場(chǎng)變化。

人工智能和制造系統(tǒng)的結(jié)合將是必然的，利用機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、認(rèn)知分析等算法模型，可以提升工廠控制管理系統(tǒng)的能力，實(shí)現(xiàn)所謂的智能制造，才能使企業(yè)在今天競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境獲得更好的優(yōu)勢(shì)。

智能制造過(guò)程主要圍繞著智能工廠展開(kāi)，而人工智能在智能工廠中發(fā)揮著重要的作用。物聯(lián)網(wǎng)將所有的機(jī)器設(shè)備連接在一起，例如控制器、傳感器、執(zhí)行器的聯(lián)網(wǎng)，然后，AI就可以分析傳感器上傳的數(shù)據(jù)，這就是智能制造的核心。

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和實(shí)體系統(tǒng)將緊密聯(lián)系在一起，也就是物聯(lián)網(wǎng)將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的處理器、傳感器連接起來(lái)，使得機(jī)器人之間可以進(jìn)行通信，可以互相溝通，而機(jī)器和人的工作將不再會(huì)嚴(yán)格分工，未來(lái)制造系統(tǒng)把人和機(jī)器融合在一起。

數(shù)字雙胞胎是重要的角色，智能制造的整個(gè)流程都有一個(gè)數(shù)字孿生模型，系統(tǒng)里包括了現(xiàn)實(shí)世界的任何東西，可以是應(yīng)用或者操作指南手冊(cè)等。

此外，智能制造系統(tǒng)里還有人機(jī)交互，即人和機(jī)器人之間的互動(dòng)。還有用人工智能驅(qū)動(dòng)、優(yōu)化產(chǎn)品和流程等。工廠需要做一些預(yù)測(cè)性維護(hù)或者是預(yù)測(cè)機(jī)器的能耗等等，越來(lái)越多的這些功能都可以在智能工廠里實(shí)現(xiàn)。

5G時(shí)代智能工廠前景展望

從2016年到2018年，我國(guó)的5G基礎(chǔ)研發(fā)測(cè)試分為三個(gè)階段。第一階段是5G關(guān)聯(lián)技術(shù)試驗(yàn)，第二階段是5G技術(shù)方案驗(yàn)證，第三階段是5G的系統(tǒng)驗(yàn)證。

我國(guó)于2016年1月啟動(dòng)了5G技術(shù)試驗(yàn)，為保證實(shí)驗(yàn)工作的順利開(kāi)展，IMT－2020（5G）推進(jìn)組在北京懷柔規(guī)劃建設(shè)了30個(gè)站的5G外場(chǎng)。在5G第二階段試驗(yàn)完成之后，第三階段試驗(yàn)將于2017年年底或2018年年初啟動(dòng)；預(yù)計(jì)5G第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本將于2018年6月完成，完整版本或?qū)⒂?019年9月完成，并有望在2020年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用。

面對(duì)第三階段試驗(yàn)，為了做好配合，進(jìn)一步豐富場(chǎng)景，我國(guó)未來(lái)計(jì)劃在6個(gè)城市開(kāi)展更多的試驗(yàn)，包括5G技術(shù)與智慧城市的核心規(guī)劃結(jié)合，助力智慧城市的建設(shè)；借助5G的試驗(yàn)推動(dòng)雙創(chuàng)，以及在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造方面充分利用5G技術(shù)。

智能工廠是5G技術(shù)的重要應(yīng)用場(chǎng)景之一。利用5G網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)設(shè)備無(wú)縫連接，并進(jìn)一步打通設(shè)計(jì)、采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，從而構(gòu)造一個(gè)面向未來(lái)的智能制造網(wǎng)絡(luò)。在此，編者整理了業(yè)界對(duì)5G時(shí)代智能工廠的前景展望，讓我們一同期待新時(shí)代的到來(lái)。

助推柔性制造 實(shí)現(xiàn)個(gè)性化生產(chǎn)

全球人口正在接近80億，中產(chǎn)階層消費(fèi)群不斷擴(kuò)大，有望形成巨大市場(chǎng)，進(jìn)而對(duì)消費(fèi)布局產(chǎn)生影響。帶有客戶需求和產(chǎn)品“信息”功能的系統(tǒng)成為硬件產(chǎn)品銷售新的核心，個(gè)性化定制成為潮流。為了滿足全球各地不同市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的多樣化、個(gè)性化需求，生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部需要更新現(xiàn)有的生產(chǎn)模式，基于柔性技術(shù)的生產(chǎn)模式成為趨勢(shì)。國(guó)際生產(chǎn)工廠研究協(xié)會(huì)的定義為：柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少人的干預(yù)下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族，系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的產(chǎn)品族的限制。柔性生產(chǎn)的到來(lái)，催生了對(duì)新技術(shù)的需求。

一方面，在企業(yè)工廠內(nèi)，柔性生產(chǎn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的靈活移動(dòng)性和差異化業(yè)務(wù)處理能力有很高要求。5G利用其自身無(wú)可比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，助力柔性化生產(chǎn)的大規(guī)模普及。5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工廠，在減少機(jī)器與機(jī)器之間線纜成本的同時(shí)，利用高可靠性網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋，使機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中活動(dòng)區(qū)域不受限，按需到達(dá)各個(gè)地點(diǎn)，在各種場(chǎng)景中進(jìn)行不間斷工作以及工作內(nèi)容的平滑切換。

5G網(wǎng)絡(luò)也可使能各種具有差異化特征的業(yè)務(wù)需求。大型工廠中，不同生產(chǎn)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量要求不同。精度要求高的工序環(huán)節(jié)關(guān)鍵在于時(shí)延，關(guān)鍵性任務(wù)需要保證網(wǎng)絡(luò)可靠性、大流量數(shù)據(jù)即時(shí)分析和處理的高速率。5G網(wǎng)絡(luò)以其端到端的切片技術(shù)，同一個(gè)核心網(wǎng)中具有不同的服務(wù)質(zhì)量，按需靈活調(diào)整。如設(shè)備狀態(tài)信息的上報(bào)被設(shè)為最高的業(yè)務(wù)等級(jí)等。

另一方面，5G可構(gòu)建連接工廠內(nèi)外的人和機(jī)器為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)，最終使任何人和物在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)彼此信息共享。消費(fèi)者在要求個(gè)性化商品和服務(wù)的同時(shí)，企業(yè)和消費(fèi)者的關(guān)系發(fā)生變化，消費(fèi)者將參與到企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，消費(fèi)者可以跨地域通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)，參與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并實(shí)時(shí)查詢產(chǎn)品狀態(tài)信息。