工廠維護模式全面升級

大型企業(yè)的生產(chǎn)場景中，經(jīng)常涉及到跨工廠、跨地域設備維護，遠程問題定位等場景。5G技術在這些方面的應用，可以提升運行、維護效率，降低成本。5G帶來的不僅是萬物互聯(lián)，還有萬物信息交互，使得未來智能工廠的維護工作突破工廠邊界。

工廠維護工作按照復雜程度，可根據(jù)實際情況由工業(yè)機器人或者人與工業(yè)機器人協(xié)作完成。在未來，工廠中每個物體都是一個有唯一IP的終端，使生產(chǎn)環(huán)節(jié)的原材料都具有“信息”屬性。原材料會根據(jù)“信息”自動生產(chǎn)和維護。人也變成了具有自己IP的終端，人和工業(yè)機器人進入整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，和帶有唯一IP的原料、設備、產(chǎn)品進行信息交互。工業(yè)機器人在管理工廠的同時，人在千里之外也可以第一時間接收到實時信息跟進，并進行交互操作。

設想在未來有5G網(wǎng)絡覆蓋的一家智能工廠里，當某一物體故障發(fā)生時，故障被以最高優(yōu)先級“零”時延上報到工業(yè)機器人。一般情況下，工業(yè)機器人可以根據(jù)自主學習的經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫在不經(jīng)過人的干涉下完成修復工作。另一種情況，由工業(yè)機器人判斷該故障必須由人來進行操作修復。

此時，人即使遠在地球的另一端，也可通過一臺簡單的VR和遠程觸覺感知技術的設備，遠程控制工廠內(nèi)的工業(yè)機器人到達故障現(xiàn)場進行修復，工業(yè)機器人在萬里之外實時同步模擬人的動作，人在此時如同親臨現(xiàn)場進行施工。

5G技術使得人和工業(yè)機器人在處理更復雜場景時也能游刃有余。如在需要多人協(xié)作修復的情況下，即使相隔了幾大洲的不同專家也可以各自通過VR和遠程觸覺感知設備，第一時間“聚集”在故障現(xiàn)場。5G網(wǎng)絡的大流量能夠滿足VR中高清圖像的海量數(shù)據(jù)交互要求，極低時延使得觸覺感知網(wǎng)絡中，人在地球另一端也能把自己的動作無誤差地傳遞給工廠機器人，多人控制工廠中不同機器人進行下一步修復動作。同時，借助萬物互聯(lián)，人和工業(yè)機器人、產(chǎn)品和原料全都被直接連接到各類相關的知識和經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，在故障診斷時，人和工業(yè)機器人可參考海量的經(jīng)驗和專業(yè)知識，提高問題定位精準度。

工業(yè)機器人加入“管理層”

在未來智能工廠生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中涉及到物流、上料、倉儲等方案判斷和決策，5G技術能夠為智能工廠提供全云化網(wǎng)絡平臺。精密傳感技術作用于不計其數(shù)的傳感器，在極短時間內(nèi)進行信息狀態(tài)上報，大量工業(yè)級數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡收集起來，龐大的數(shù)據(jù)庫開始形成，工業(yè)機器人結合云計算的超級計算能力進行自主學習和精確判斷，給出最佳解決方案。在一些特定場景下，借助5G下的D2D（Device－to－Device，意為：設備到設備）技術，物體與物體之間直接通信，進一步降低了業(yè)務端到端的時延，在網(wǎng)絡負荷實現(xiàn)分流的同時，反應更為敏捷。生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)的時間變得更短，解決方案更快更優(yōu)，生產(chǎn)制造效率得以大幅度提高。

我們可以想象未來10年內(nèi)，5G網(wǎng)絡覆蓋到工廠各個角落。5G技術控制的工業(yè)機器人，已經(jīng)從玻璃柜里走到了玻璃柜外，不分日夜地在車間中自由穿梭，進行設備的巡檢和修理，送料、質(zhì)檢或者高難度的生產(chǎn)動作。機器人成為中、基層管理人員，通過信息計算和精確判斷，進行生產(chǎn)協(xié)調(diào)和生產(chǎn)決策。這里只需要少數(shù)人承擔工廠的運行監(jiān)測和高級管理工作。機器人成為人的高級助手，替代人完成人難以完成的工作，人和機器人在工廠中得以共生。

按需分配資源

5G網(wǎng)絡通過網(wǎng)絡切片提供適用于各種制造場景的解決方案，實現(xiàn)實時高效和低能耗，并簡化部署，為智能工廠的未來發(fā)展奠定堅實基礎。

首先，利用網(wǎng)絡切片技術保證按需分配網(wǎng)絡資源，以滿足不同制造場景下對網(wǎng)絡的要求。不同應用對時延、移動性、網(wǎng)絡覆蓋、連接密度和連接成本有不同需求，對5G網(wǎng)絡的靈活配置尤其是對網(wǎng)絡資源的合理快速分配及再分配提出了更嚴苛的要求。

作為5G網(wǎng)絡最重要的特性，基于多種新技術組合的端到端的網(wǎng)絡切片能力，可以將所需的網(wǎng)絡資源靈活動態(tài)地在全網(wǎng)中面向不同的需求進行分配及能力釋放；根據(jù)服務管理提供的藍圖和輸入?yún)��?shù)，創(chuàng)建網(wǎng)絡切片，使其提供特定的網(wǎng)絡特性。比如極低的時延、極高的可靠性、極大的帶寬等，以滿足不同應用場景對網(wǎng)絡的要求。例如在智能工廠原型中，為滿足工廠內(nèi)的關鍵事務處理要求，創(chuàng)建了關鍵事務切片，以提供低時延，高可靠的網(wǎng)絡。

在創(chuàng)建網(wǎng)絡切片的過程中，需要調(diào)度基礎設施中的資源。包括接入資源、傳輸資源和云資源等。而各個基礎設施資源也都有各自的管理功能。通過網(wǎng)絡切片管理，根據(jù)客戶不同的需求，為客戶提供共享的或者隔離的基礎設施資源。由于各種資源的相互獨立性，網(wǎng)絡切片管理也在不同資源之間進行協(xié)同管理。在智能工廠原型中，展示了采用多層級的、模塊化的管理模式，使整個網(wǎng)絡切片的管理和協(xié)同更加通用、更加靈活并且易于擴展。

除了關鍵事務切片，5G智能工廠還將額外創(chuàng)建移動寬帶切片和大連接切片。不同切片在網(wǎng)絡切片管理系統(tǒng)的調(diào)度下，共享同一基礎設施，但又互不干擾，保持各自業(yè)務的獨立性。

其次，5G能夠優(yōu)化網(wǎng)絡連接，采取本地流量分流，以滿足低延遲的要求。每個切片針對業(yè)務需求的優(yōu)化，不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡功能特性的不同，還體現(xiàn)在靈活的部署方案上。切片內(nèi)部的網(wǎng)絡功能模塊部署非常靈活，可按照業(yè)務需求分別部署在多個分布式數(shù)據(jù)中心。原型中的關鍵事務切片為保證事務處理的實時性，對時延要求很高，將用戶數(shù)據(jù)面功能模塊部署在靠近終端用戶的本地數(shù)據(jù)中心，盡可能地降低時延，保證對生產(chǎn)的實時控制和響應。

此外，采用分布式云計算技術，以靈活的方式在本地數(shù)據(jù)中心或集中數(shù)據(jù)中心部署基于NFV（Network Function Virtualization，意為：網(wǎng)絡功能虛擬化）技術的工業(yè)應用和關鍵網(wǎng)絡功能。5G網(wǎng)絡的高帶寬和低時延特性，使智能處理能力通過遷移到云端而大幅提升，為提升智能化水平鋪平了道路。

在5G網(wǎng)絡的連接下，智能工廠成為了各項智能技術的應用平臺。除了上述四類技術的運用，智能工廠有望與未來多項先進科技相結合，實現(xiàn)資源利用、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟收益的最大化。例如借助5G高速網(wǎng)絡，采集關鍵裝備制造、生產(chǎn)過程、能源供給等環(huán)節(jié)的能效相關數(shù)據(jù)，使用能源管理系統(tǒng)對能效相關數(shù)據(jù)進行管理和分析，及時發(fā)現(xiàn)能效的波動和異常，在保證正常生產(chǎn)的前提下，相應地對生產(chǎn)過程、設備、能源供給及人員等進行調(diào)整，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的能效提高；使用ERP（Enterprise Resource Planning，意為：企業(yè)資源計劃）進行原材料庫存管理，包括各種原材料及供應商信息。當客戶訂單下達時，ERP自動計算所需的原材料，并且根據(jù)供應商信息即時計算原材料的采購時間，確保在滿足交貨時間的同時做到庫存成本最低甚至為零。

因此，5G時代的智能工廠將大幅改善勞動條件，減少生產(chǎn)線人工干預，提高生產(chǎn)過程可控性，最重要的是借助于信息化技術打通企業(yè)的各個流程，實現(xiàn)從設計、生產(chǎn)到銷售各個環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，并在此基礎上實現(xiàn)資源的整合優(yōu)化，從而進一步提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。