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5G+柔性制造:一个车间可节省投资300万元

时间:2021-09-22 17:20:56

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长安一工厂的自动化生产线。东莞着力打造长安等5个5G示范区。

 
5G智能工厂、5G旅游公交专线、5G智慧巡检……2019年东莞成为首批5G商用城市,开启5G技术融合应用之路。日前,5G行业应用规模化发展现场会在东莞召开,与会人员调研了深圳和东莞5G应用情况,东莞趁机秀了一波“肌肉”。
 
来自东莞市工信局数据显示,截至目前,东莞已累计建成10895个5G基站,着力打造松山湖高新区、水乡功能区、长安、谢岗和滨海湾新区5个5G示范区。目前,一批投资额超10亿元的大项目、大企业正在加速布局落地东莞,意向投资金额达781亿元。目前东莞拥有超过130万家的市场主体,其中工业企业超过19万家,为5G应用提供了广阔的市场,尤其是被寄予厚望的工业互联网,更为运营方和制造方带来无限畅想。
 
南都记者近日走访东莞5G应用案例场景,不少企业跃跃欲试,当然企业也担心投入产出,设备改造、基站布局等都是钱。而不能否认的是,5G带来的高速率、大容积、高频带宽,让许多不可能成为可能,成为企业探索下一阶段发展的重要手段。当前5G行业应用正从“点状开花”向各行业、全流程、全环节整体逐步渗透,而所有都需要久久为功。
 
电子制造业
 
华为5G智能制造专网 设备无线化柔性连接
 
节省约56万米网线,产品升级换代带来的产线调整周期从原来的1周缩短为两天……据广东移动介绍,在华为松山湖园区内,基于5G专网的智能手机生产线已经铺开。
 
2019年5月,广东移动与华为双方签订智慧园区合作协议。在松山湖园区进行以5G为主的网络建设,探索云+网+应用的创新业务与商业模式。2020年3月,T园区5G智能制造专网项目合作方正式启动。
 
华为T园区5G智能制造专网项目,涵盖电子制造业最典型的制造流程、8大类应用场景、45个用例。
 
生产设备安装了5G工业互联网关,通过5G网络设备互联,剪掉了传统有线网络的“辫子”,实现无线数据采集、AI人员动作识别、AI高清视觉检测等,覆盖3C制造全流程。通过5G连接,生产工人和机器人并肩作业,大大提升了生产线的运作效率。此外,通过5G智能制造技术,华为工厂实现了各生产线、各类生产设备之间的无线化柔性连接,助推生产线价值实现大幅提升。
 
“5G网络的使用可以为整栋楼节省约56万米的网线。”东莞移动在介绍相较于原有产线,基于5G专网的智能手机生产线,在节省大量成本的同时,产线设备可以灵活接入网络,快速组装,实现5G+柔性制造。在机器视觉质检场景中,基于5G的大带宽和低时延特性,连通MEC上的AI超级算力,有效地将AI质检导入到了产线的每一台质检设备。这节省了原有的本地质检模式需要配备的工控机算力卡,使每个标准车间节省投资约300万元。同时结合质检AI算法,大幅提升了检测能力和检测效率。以点胶质检环节为例,从拍照上传至云端,到AI完成质检并下达指令给产线质检设备执行操作,全程只需要1.5秒。
 
在智能手机产线对于5G都有怎样特殊要求呢?东莞移动介绍,主要有三方面:高密度超大带宽上行容量方案、高可靠无线组网、端到端网络安全,针对以上需求点进行一一突破。如工厂对网络高可用性的要求达到99.9%以上,远超普通5G网络的SLA的要求。为提升无线容灾可靠性,项目组通过设备备份和异频插花的组网方案,5GC“风筝模式”等技术,实现高可靠无线组网。
 
华为的案例极具示范意义,东莞移动方面介绍,对于5G应用而言,电子制造业场景多、工艺细、要求高,是制造业5G应用的“富矿”,对于后续其他制造业的项目合作,将发挥重要的指导和参考作用。
 
工业互联网应用
 
印刷企业5G智能产线 生产效率大幅提高
 
东莞持续激活经济新动能,在传统制造业方面,正通过智能化、信息化改造迎来生机。去年8月,虎彩印艺股份有限公司(简称“虎彩印艺”)联合东莞联通推出“5G智能产线”,项目成功通过“2020年广东省工业互联网高质量发展标杆”终验评审。至今有1年的时间。
 
敞亮的车间内,操作员通过手机看板发送指令,指令通过5G信号传输到AGV小车,小车随即按指令进行产线间的物流配送,操作员还能在看板上实时监控流程信息。这里是虎彩印艺车间,也是5G智能产线所在的车间,对接来自全国各地的印刷订单。每个订单及生产文件从云端调度系统接入到联网车间设备,再结合赋予每一个产品的唯一二维码,在设备流转过程中实现设备自动化调参,实现一本起印,实现个性化订单批量柔性制造。
 
虎彩印艺公司高级工程师李杰介绍,目前5G主要应用在物料搬运和系统端。“全国各地的订单是通过网络传输,每天承载数万订单,文件可能上百万个。普通的4G难以满足需求,如今用上5G,下载速度提高60%。同样时间内,过去一年下载1万单,现在可以下载5万单。”他表示,目前第一年,运行还是不错的,满足了72小时的交货周期。
 
一家从事中高端包装印刷的企业,凭什么率先打开5G智能产线的大门?当前印制企业市场环境发生了巨大的变化,用户成为驱动印制生产主要因素,个性印制需求日益增加。李杰说,“因为太个性化了,每一个文件都是不一样的,如依靠人监管是很难的,一定要做智能化的生产,而智能化则离不开大数据,大数据的应用则需5G的基础支撑。”产品也会有明显的淡旺季,5G和智能化应用可以带来柔性生产、智能调度,相对传统模式而言,成本可以下降。
 
在推广工业互联网中,一个焦点是内网作为生产系列应用的基础和核心部分,承载着高效传输生产现场的各项数据、多终端的无缝连接等,然而也存在WI-FI切换卡顿、有线网络布线成本和存在安全隐患、公网传输存在数据安全风险等不稳定因素。虎彩的智能产线采取怎样的解决办法?
 
东莞联通方面介绍,经过多方探讨和联合测试实验,最终确定了以5G+MEC(边缘云)组网方式,构建了虎彩车间安全高效的网络环境,满足了车间自动化设备、智能终端等数据的高效传输。“未来要将办公的网络与生产网络,4G与5G网络进行切割,形成独立内网。”李杰介绍,公司有一支200余人的信息化团队,工业互联网这一条路还需要长时间探索。
 
“从东莞基地开始探索,未来拟在山东泰安、浙江绍兴、湖北武汉基地进行复制推广。”李杰介绍,按照规划,虎彩以5G技术为基础,以用户为中心,未来通过生产智能化、装备智能化、管理智能化、实现高品质、低成本、短周期、高效率的产品制造模式。未来还将视角转向行业应用,通过对虎彩自身建设与运营积累的经验数据化与平台化,逐步对外提供服务,赋能行业。
 
无人化自动巡视
 
20公里外办公室下指令 实现无人化自动巡检
 
除了在工业互联网的应用,在5G无人化自动巡视方面,东莞的实践颇多。南方电网广东东莞供电局率先进行尝试,2019年东莞供电局和东莞联通合作推进的“5G无人机+程序化操作”试点项目,该模式是在供电系统智能巡维方面的全国首次应用。
 
东莞供电局正开展数字输电建设试点,此次开展数字输电建设的一大亮点是加大无人化布置的力度。东莞供电局将“无人化自动巡视示范区”建设部署在松山湖片区,项目通过建设以110千伏状元笔站、220千伏沛然站两个变电站圆心,覆盖两个变电站、周边12条110千伏及以上线路,以及多条配网线路的无人机输变配一体化智能运维系统,推动无人机作业模式向输变配一体化混合巡检转变,以智能化、管控集中化转变为主线,实现无人机自主化巡检。
 
据介绍,该项目目前已进入全面施工阶段,预计今年8月份将完成整体建设并投入试运行,项目建成后将具备诸多功能,包括但不限于:基于输电、配电线路及变电站的三维激光点云模型,进行巡检航线自主规划,输出安全的具有高精度地理坐标的、可重复作业的巡检航线;能够按照下发的指令要求完成可见光巡检、红外巡检、树障检测等作业任务;待巡检任务完成后,无人机将自动返回智慧机巢,实现精准降落,并自动将巡检成果数据下载、上传至智能运维系统,进行统一规范化数据管理等。
 
东莞供电局输电线路班员柳竺江介绍,“不久的将来,工作人员可以轻松坐在20公里外的办公室里面,就可以给位于东莞松山湖片区的‘无人化自动巡视示范区’的无人机下达命令,让无人机进行自主化巡检工作,将大大提升工作效率。”柳竺江畅想道。
 
声音
 
5G激活了虚拟现实和增强现实,在学习、培训、消费、产业等场景有广泛的应用空间。5G可以把工业生产各个环节关联起来,实现数字建模协同、智能制造、机器视觉、数字孪生、供应链管理和市场管理等等。5G在定位方面正在不断提升精度,而且在室内定位拥有卫星定位无法达到的水平,将会进一步推动自动驾驶、码头装卸等领域的应用。
 
虽然全球范围内5G网络的建设和应用在一定程度上受到疫情的影响,但将持续推进的趋势是不会改变的,人类对科技进步的愿景还在不断推动5G的发展,6G研发已经开始,3GPP将于2023年开展对6G的研究,于2025年下半年开始对6G进行标准化,通信先进国家已经相继启动6G研发,移动通信连接下的ICDT将承载高技术产业的希望。——中国工程院院士、未来移动通信论坛理事长邬贺铨
 
应用场景
 
一体化充电站:自动识别车辆
 
在东莞,南方电网公司建设松山湖太鲁阁光储充一体化充电站,融合了5G基站、充电桩、物联网、光储充等一系列功能,通过配置新型智能5G监管系统,能自动识别车辆,有效防止非新能源车占用充电车位,极大方便了新能源车主的出行。该站还采用5G储能技术,利用峰谷时差,基本实现了运行运营的自给自足。


  南方都市报  
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