5G技術(shù)下工業(yè)自動(dòng)化控制的新模式

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。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。

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)。

大型企業(yè)的生產(chǎn)場(chǎng)景中，經(jīng)常涉及到跨工廠、跨地域設(shè)備維護(hù)，遠(yuǎn)程問(wèn)題定位等場(chǎng)景。5G技術(shù)在這些方面的應(yīng)用，可以提升運(yùn)行、維護(hù)效率，降低成本。5G帶來(lái)的不僅是萬(wàn)物互聯(lián)，還有萬(wàn)物信息交互，使得未來(lái)智能工廠的維護(hù)工作突破工廠邊界。工廠維護(hù)工作按照復(fù)雜程度，可根據(jù)實(shí)際情況由工業(yè)機(jī)器人或者人與工業(yè)機(jī)器人協(xié)作完成。

在未來(lái)，工廠中每個(gè)物體都是一個(gè)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(huì)根據(jù)“信息”自動(dòng)生產(chǎn)和維護(hù)。人也變成了具有自己IP的終端，人和工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，和帶有唯一IP的原料、設(shè)備、產(chǎn)品進(jìn)行信息交互。工業(yè)機(jī)器人在管理工廠的同時(shí)，人在千里之外也可以第一時(shí)間接收到實(shí)時(shí)信息跟進(jìn)，并進(jìn)行交互操作。

設(shè)想在未來(lái)有5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的一家智能工廠里，當(dāng)某一物體故障發(fā)生時(shí)，故障被以最高優(yōu)先級(jí)“零”時(shí)延上報(bào)到工業(yè)機(jī)器人。一般情況下，工業(yè)機(jī)器人可以根據(jù)自主學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)在不經(jīng)過(guò)人的干涉下完成修復(fù)工作。另一種情況，由工業(yè)機(jī)器人判斷該故障必須由人來(lái)進(jìn)行操作修復(fù)。

作為5G網(wǎng)絡(luò)最重要的特性，基于多種新技術(shù)組合的端到端的網(wǎng)絡(luò)切片能力，可以將所需的網(wǎng)絡(luò)資源靈活動(dòng)態(tài)地在全網(wǎng)中面向不同的需求進(jìn)行分配及能力釋放；根據(jù)服務(wù)管理提供的藍(lán)圖和輸入?yún)?shù)，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)切片，使其提供特定的網(wǎng)絡(luò)特性。比如極低的時(shí)延、極高的可靠性、極大的帶寬等，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。

在創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)切片的過(guò)程中，需要調(diào)度基礎(chǔ)設(shè)施中的資源。包括接入資源、傳輸資源和云資源等。而各個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施資源也都有各自的管理功能。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)設(shè)施資源。由于各種資源的相互獨(dú)立性，網(wǎng)絡(luò)切片管理也在不同資源之間進(jìn)行協(xié)同管理。在智能工廠原型中，展示了采用多層級(jí)的、模塊化的管理模式，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片的管理和協(xié)同更加通用、更加靈活并且易于擴(kuò)展。

除了關(guān)鍵事務(wù)切片，5G智能工廠還將額外創(chuàng)建移動(dòng)寬帶切片和大連接切片。不同切片在網(wǎng)絡(luò)切片管理系統(tǒng)的調(diào)度下，共享同一基礎(chǔ)設(shè)施，但又互不干擾，保持各自業(yè)務(wù)的獨(dú)立性。

其次，5G能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)連接，采取本地流量分流，以滿足低延遲的要求。每個(gè)切片針對(duì)業(yè)務(wù)需求的優(yōu)化，不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)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(luò)功能模塊部署非常靈活，可按照業(yè)務(wù)需求分別部署在多個(gè)分布式數(shù)據(jù)中心。原型中的關(guān)鍵事務(wù)切片為保證事務(wù)處理的實(shí)時(shí)性，對(duì)時(shí)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?cái)?shù)據(jù)中心，盡可能地降低時(shí)延，保證對(duì)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制和響應(yīng)。

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，從而進(jìn)一步提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。