刚需还是噱头?揭秘国内首条5G智能生产线

时间:2019-08-20 来源: 国内新闻
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5G将成为未来工厂的核心,问题是谁将是下一个快速的手和苹果。

文字/微脂肪

Machine Power(ID: almosthuman2017)

武汉市江夏区的藏龙岛虽然远离熟悉的光谷,但却与喧闹的核心商业区不同。周围环绕着湖泊,绿树和美丽的风景。

中国新科宏鑫通信天琪生产基地位于中国,也是中国中部最大的无线产品生产基地。

5G智能生产线在这里正式启动。

1

一个人,4分钟,一个5G天线

八月,它非常炎热,但一旦进入车间,室温超过20度就让人感觉很酷。

目前,工厂的一楼车间仍负责生产4G天线。除了从车间顶部悬挂的5G信号标识外,我和其他制造工厂之间没有太大区别:

在几乎每个过程中,除最终包装外,还需要几名穿制服的工人。在车间的另一侧,安川电机器人手臂静静地站在铁笼中并待命。

鸿鑫的工作人员告诉我们,4G天线生产过程的不规范性比较高,需要更多的人工。将这样的生产线转变为5G智能生产线并不是不可行的。面对数百万的转型投资,每家公司都会三思而后行。

5G智能生产线所在地。目前,该生产线主要用于5G天线的生产。5G天线是5G设备的核心部件,本质上是一个能量转换器,主要安装在室内和室外基站。

目前还不清楚5G能给任何行业带来什么样的好处,但对于5G基础设施(如天线和基站)的生产,这种好处几乎是显而易见的。据说相关的市场规模应该达到万亿级。

某运营商的一位员工曾告诉该机器的核心,在4G时代,单个天线的价格约为2000元,5G天线的价格可能会飙升至7000元以上,因为你不能像往常一样购买天线。/P>

“5G天线是有源天线,处理单元和天线捆绑在一起。”。

尽管运营商的4G投资还没有回报,5G的投资却翻了一番甚至更多。”你知道5g消耗了多少能量吗?光电费每年要1亿元,“咬牙切齿”,我还要继续投票。

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在二楼,我首先注意到的是墙上的一个大屏幕。屏幕顶部显示智能工厂管理平台的几个字符。

我们不仅可以在屏幕上直观地看到人员监控、天线生产质量、生产周期等,还可以实时三维建模监控5G智能车间设备。

件下的实时监测。结果表明,5G延迟明显低于4G,约半秒。

约30米长的生产线。

这里的“冷清”与一楼的工作室形成鲜明对比,由此产生的影响更加令人印象深刻。

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我们从现场工作人员的介绍和网络相关的现场视频中了解到,该生产线主要包括以下流程:

组件,自动焊接,振动器自动送料,焊接,外观检查和性能测试。

在整个过程中,只需要一名工人,主要负责输送带(如电路板,配件)和组装垫片。

在工人组装垫片后,系统将在约1分钟内加热至100度以进行预热。然后,两个平行放置的Epson四轴机器人以同步姿势焊接。

在生产线上,每个焊笔上都安装了天线,主要通过5G工业无线互联网进行数据采集和控制。为了保证焊接的准确性,机器人手臂通常带有传感器,检测焊接电流并将其与设定值进行比较以进行补偿和调整。

传统上,这部分需要大约四名工人。现在只需要两个机械臂,每个机械臂相当于一个工人。无论是焊接的一致性还是精度,机器人都更好。据说机器人可以以0.02的精度操作。

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事实上,在人工智能寻求在工业互联网领域着陆的过程中,一种非常流行的应用场景是机器人自动焊接。

在部分焊接,通风等情况下,机器人焊接也是不可避免的。一些AI公司使用单点设备在7 * 24小时内高频生成数据形状建模,实时跟踪设备的焊缝轨迹,发出警告,甚至相应地控制。传统的做法通常是焊接后,人工检查,很难弥补。

虽然作者并不知道鸿鑫的相关人员是否知道这个焊接链路是否使用AI,但5G的构建意味着至少更丰富的实时数据,这样的工业数据更容易建模,也许AI应用会出现在2.0版本中。版本正在升级。

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焊接完成后,下一步是让患有强烈恐惧症的患者非常不舒服:

四轴机器人自动将振动器一个接一个地送到电路板上并焊接它们。

所谓的振动器实际上是天线上的元件,具有引导和放大电磁波的功能,使天线接收的电磁信号更强。每个振动器都是独立的实现。

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4G天线也有振动器,但数量和尺寸以及5G天线不是一个数量级。

例如,现有4G天线通常具有10-40个天线振子(取决于信道),并且目前设备供应商测试64通道天线大多使用96个双极化天线振子,即192个天线振子。

这也是 MassiveMIMO(大规模多阵列技术)的物理表现,是5G天线的核心技术之一。

据报道,机器人焊接零缺陷,劳动力将有不良率约10%。振动器焊接完毕后,将进入自动目视检查。测试完成后,系统将测试每个振动器RF端口的天线并行性能。 5G天线的生产时间仅为4分钟左右。

55a2-icapxph3869056.jpg大规模阵列天线板产品示例

但是,生产线上每个设备使用5G信号需要一个称为CPE(客户端设备)的中间设备。

一方面,5GCPE连接到核心网络,接收5G网络信号并建立Wi-Fi网络;

另一方面,它还连接到工业物联网,其中来自商店的所有信号被传递到CPE,然后由CPE传递到核心网络。

CPE只是一种过渡产品,5G尚未广泛用于商业化。这也意味着目前的解决方案尚未充分发挥5G的威力。

5G智能生产线每天可以提供100个基站:

如果需要10到20个基站来覆盖一公里的5G信号,该线路的生产能力可以使5G信号覆盖10公里。

“而同样容量的4G天线设备生产线需要30名工人共同工作,生产效率提高30%以上。”这是官方报告中给出的数字。

5G智能生产线。考虑到生产线已经完成并实际投入生产,中间有几个层次,没有收益率等数据。笔者认为,目前的测试线更具实验性。

通信行业的从业者试图解释,主要是因为5G标准还没有完成,并将等到明年3月。

“标准出台后,再等六个月,商业化就可以了。”

那时,可以根据实际需要进行复制和扩展,包括当前未显示的物流自动化解决方案。

2

5G,汕头还需要吗?

现有的4G和有线电视能否解决这些问题?

事实上,很多人还说他们无法看到5G向工厂转型的意义。他们认为有线网络比5G更快更安全,4G也可以满足控制部分和无线模块的需求。

这种逻辑似乎有道理。

采取这种5G智能生产,无论是自动焊接还是喂料,电缆解决方案都足以满足需求。即使使用AGV移动机器人,也可以使用WiFi。

即使是二楼门口的工厂管理平台也是严格意义上的,与5G没什么关系。它是一个大数据和云计算相关的IT问题。即使没有5G,工厂也可以构建这样的系统。

运营商的5G部门的负责人曾告诉机器的核心,只要不是非常极端的需求,现有的工业现场可以用4G和电缆完成。即使远程操作端口,也可以拉电缆,

“你可以在滚动时使用它。”在他看来,无人驾驶是5G杀手级应用。

但是,这不是讨论该问题的正确方法。

就像R,G和B可以产生彩色图片一样,讨论5G的纯值,纯粹的技术纬度是不够的。诸如着陆成本和与行业未来趋势兼容的灵活性等因素都将影响技术改变未来的能力。

我们来看看有线电视解决方案的主要问题。

并非每个企业都是当地的暴君。一家领先的化学公司的生产过程非常严格。该公司拥有数千个数据收集点。一旦检测到数据异常,就必须在指定时间内启动紧急控制。因此,分布在园区不同地方的大量数据采集终端采用有线连接方式,只有一个线缆部署工厂花费近百万,而后期不考虑维护成本。即使在安装之后,也很难在故障后进行故障排除。

为了实现远程控制,端口需要铺设电缆,并且必须反复地滚动和释放电缆,这对电缆非常不利。当地的暴君可能无法承受长期的类似损失。

更重要的是,并非所有工厂环境都适合铺设电线,例如腐蚀性环境。

此外,有线的最严格要求是实现工业设备的控制,目前无法满足4G,无论是延迟还是安全。

然而,由于制造趋于灵活,因此需要非常灵活地根据需求改变设备部署的形式,并且改变机房的模具。如果设备连接到电缆,灵活性是什么? 5G可与大型和小型基站配合使用,完全不受此限制。

WiFi的局限性更加明显。

除了满足工业设备的控制需求外,即使面对AGV的需求,也存在许多问题。

例如,存在许多干扰,信号不稳定,安全性不可靠等等。如果它是基于视觉定位和视觉控制的移动机器人,由于其非常高的图像细化要求,它将超出WiFi功能的范围。

虽然在某些特殊情况下,例如采矿和端口操作,可以使用优化的WiFi,但它也限制了机器的“代理显示”:

件下,下载高清电影只需一秒钟,及时监控场景没有问题。

此外,由于WiFi不是为大型室外区域覆盖而设计的,因此连接容量有限,这也限制了添加新自动化机器的可能性。

说到这一点,也许你会发现一个非常有趣的现象:工业物联网实际上包含各种不同的网络。

除了我们刚才谈到的有线和WiFi之外,实际上还有用于收集传感器信号的短距离无线(如蓝牙);

工业网络难以彼此兼容且非常狭窄(如WIA-PA/FA);

也基于2G/3G用于大型设备或远程监控。

每个设备服务的目的是不同的,对网络的需求自然不同:工业设备控制具有高延迟和高安全性要求,但那些安全监控设备可能更关心电池可以持续多长时间。

除了5G之外,没有任何网络可以满足所有这些需求:

这些不同的无线网络基本上可以由5G核心网络取代。这也是5G核心技术之一。

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5G就像一把瑞士军刀,它的模块化设计可以帮助它实现功能适应:

例如,工业自动化控制,机器人协作和远程控制对可靠性和延迟有很高的要求,这些设备可以连接到控制网络(切片);

物质和环境监测,对电池能耗和质量连接更敏感,可以访问物联网网络(切片);

工业AR和人机交互具有高带宽要求并且可以通过多媒体切片来满足。

这是5G切片功能。不同的功能通道彼此独立,不会相互影响。

在改造过程中,宏鑫建立了30个5G室内小基站(房间),每个小基站可以覆盖半径30米,从而实现生产车间的全覆盖,所有物体均匀连接。

一个工厂需要自动化,它需要大量的网络流量,以及如何解决大量设备进入流量的问题,答案就是这些小型基站。

然而,当前的5G切片更像是主观切片。毕竟,实际上,没有大量的设备可以吃流量。

b95f-icapxph3869260.jpg“5G无线+ 5G边缘计算+移动云平台”组网模式。

3

真正的亮点

除了安装30个室内小型基站外,该项目还在宏鑫机房部署了移动边缘计算节点,实现5G流量的本地卸载,确保低网络延迟。

同时,它可以作为工厂内外网络的统一管理节点,实现内外网络流量的灵活转移,保证企业关键信息的安全。

这也是中信自己的技术。在一些通信行业从业者的心目中,无论是4分钟的制作时间还是几乎没有人,都不足以比较边缘计算,

“我认为这是该项目的最大亮点。”

5G有两项关键技术,一项用于网络切片,另一项用于边缘计算。谈论5G而不谈论边缘计算是有问题的。

5G延迟可以减少到最小1ms,这仅指终端设备和最近的基站之间的通信。基站之间的传输效率是另一回事。数据被传输到核心网络并返回,并且延迟不能控制在1毫秒。

这意味着可以在生成数据的工厂附近建立一个小型或便携式数据中心,进行一些计算和存储工作(也称为核心网络功能的下沉),并处理大量数据。原位。可以真正实现行业所需的低延迟。

事实上,工厂生成的许多数据不必传输到核心网络,挤压资源和花钱。

例如,工厂安装了数百台用于监控的高清摄像机,摄像机产生的数据不仅非常特殊,而且不必离开工厂。与需要高清视频或高流量服务的此类监控业务类似,它非常适合边缘计算。

此外,对于大多数工业企业而言,边缘计算中心位于工厂区域,大部分数据都在自己的工厂区域,这意味着数据泄漏的概率和安全风险大大降低。这是他们喜欢看到的。

凭借更实时,更快的处理能力,更低的成本,边缘计算成为5G的当之无愧的杀手。

除了在工厂附近建立边缘计算外,宏鑫还在湖北移动未来城IDC的云服务器上部署了一个云平台,该平台与边缘计算和公共网络相互连接。

件,并与企业内现有的业务系统实现了灵活的互连。

此时,形成了“5G无线+ 5G边缘计算+移动云平台”组网模式,这也是一套可复制模式。

4

我们是一个技术驱动的行业

“我们行业与其他行业的最大区别在于我们是技术驱动的。”一些通信行业的从业者和我谈到了这一点。 路的最佳方式是什么?汽车,这不是我们关心的。“

他们反复强调,5G标准尚未完全出现,现在回答一些预测性问题是不合适的。然而,有趣的是,他们仍然乐于回答具有预言性质的问题。

“对于5G场景,最核心的行业应用是什么?”我问道。

每个人都投票支持自动驾驶,大多数人投票支持工业物联网。

3G和4G已经实现了地球上74亿人之间的联系,但这与1000亿工厂设备的连接相比毫无意义。

当我第一次开发4G时,有些人曾经想过,如此大的带宽,谁来研究?如何使用它?没有人希望短视频出现。 3G也是如此。谁知道苹果帝国将诞生?

“5G将成为未来工厂的中枢神经系统”,这是大多数人的答案。问题是,谁将是下一个快手和Apple。

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