智能制造場景的5G應用展望

摘 要：5G即第五代移動通信技術，5G的出現證明了人們對網絡技術的提升，5G具有更快的傳輸速度，超大的容量接入，因此新的信息時代已經到來。我國的5G技術在全球范圍內都占據了重要的地位，盡管如此我國的5G技術仍然沒有取得絕對的優勢，因此還需要技術人員不斷的鉆研探索。

關鍵詞：智能制造;場景;5G;應用展望

隨著科技的進步和網絡時代的到來，從德國的工業4.0開始，人類對數字化，科技化和智能化的工業生產發出了進攻。我國，作為工業大國自然也不能落后，提出了信息化和工業化深度融合的發展戰略[1]。而5G的出現，能夠更好的推動智能制造的發展，也將是未來智能制造的發展趨勢。

1 5G通信技術

1.1 概述

目前，5G時代已經到來，IMT對5G的發展做出了巨大的貢獻。但目前ITU 仍然在對IMT-2020進行調整規劃。5G作為最新的，最前沿的通信系統，它的出現和發展為下一代更加快速先進的通信技術提供可能。5G的成本更低，安全性更強，因此他的能量效率將非常高。因此，5G將得到更多行業，更多領域和更多人的認可，它也會在未來全面進入人類的生活。

1.2 應用場景

第三代和第四代的移動通信的重點在于給用戶提供良好的網絡環境，重點在于移動寬帶，而5G則能夠為人類提供更好的服務。5G技術能夠同時同頻雙向和每一個設備通信，因此5G的出現是對虛擬現實的基礎支持，多址的接入能夠讓5G更加穩定，也能夠讓5G更加強大。

2 智能制造的信息物理系統架構

隨著科技和互聯網時代的到來，工業4.0、工業互聯網、工業4.1J和中國制造2025戰略，這些依靠智能轉變工業模式的發展方向被一一提出。從智能連接層傳感器收入的數據進行信息轉換，轉換為基礎的信息，然后傳遞到網絡層，網絡層通過云計算將數據整合，之后再傳遞到認知層，用于工對對機器的操控，最后傳輸到配置層，根據實際情況做出適當的參數配置調整。智能制造的生產是一項艱巨的挑戰，設備的連接密度，通信質量，傳輸速率等，都需要我們去一項項的攻克。而5G作為先進的通信技術能夠最大程度的解決這些問題，因此5G的出現，讓人們能夠迎接進入智能制造時代的挑戰。

3 智能制造場景的5G應用

智能制造的五類場景分別是，第一人機界面和生產信息場景;第二流程自動化場景;第三工廠自動化場景;第四物流和倉儲場景和第五監控和維護場景。

3.1 人機界面和生產信息系統場景

人與制造設備的交互即為人機界面。人機界面和生產信息場景中技術人員帶上AR眼睛就能夠獲取機器的視覺成像，通過反饋手套就可以進行對機器的操控。此外，對于具有污染性或爆炸等風險的工作環境，遠程訪問與監控能夠降低風險。5G的低延遲和高可靠性能夠讓人機交互成為可能，并且隨著科技的進步，終將有一日讓工廠內外實現同步操作。

3.2 流程自動化場景

流程自動化需要對生產過程中的工藝參數進行自動控制和監控，一般面向與水、石油和食品等的加工過程。流程自動化能夠將人和設施和機器相連接，5G能夠提高流程自動化的效率，減少不必要的勞動力，同時對材料也能精準的控制，避免浪費的情況[2]。同時5G的出現讓移動機器人真正走入工廠，減少人力勞動力的資源浪費。

3.3 工廠自動化場景

大規模生產的驅動因素就是工程自動化，機器與機器之間進行通信交互，能夠精準的完成工作任務。能完成控制和協調工作，完成切換設備的工作。隨著制造過程的深入，機器之間的交互也會更加頻繁，終端網絡的數據也加大，而5G的出現不僅能夠讓交互通信變得更加快速，同時也能夠提供更加巨大的網絡基礎。數據和信息通過機器進行傳輸，而網絡層對數據進行分析，配置層對數據作出給予安全的自動化控制。通過5G能夠減少通信延遲所帶來的不惜要的失誤，提供給工程更加可靠快速高效的自動化生產模式。

3.4 物流和倉儲場景

制造系統中物料、半成品和最終的產品的配送和存儲即使物流和倉儲場景。移動機器人的應用已經非常的廣泛，已經能夠實現對物流資源的配送和分揀。同時物流的動態能夠適時地通過互聯網進行交互。隨著5G的出現，移動機器人將更加靈活，信息交互將更加快速便捷。

4 未來展望

智能制造是一項基于科技和網絡的工業改造，隨著智能制造的深入工業行業已經發生了天翻地覆的變化。先進的信息感知獲取等制造過程系統和模式構成了如今的智能制造[3]。智能制造貫穿于每一個制造活動環節，是一種新型的生產方式。當前全球各個國家都將制造業放在非常重要的戰略位置，智能制造將成為高端制造業的競爭戰場。我國高度重視智能制造的發展，隨著5G時代的到來，智能制造也將迎來一個新的篇章。

5 結束語

在我國政策和技術的大力推動下，中國的智能制造產業得到了空前的發展。中國的智能制造產業規模要高于全球水平，這是所有智能制造技術人員的努力。然而5G時代的到來讓全球智能制造進入了新的時代，目前我國的智能制造基礎條件已經相當完善，隨著相關政策的落地，將極大程度的促進我國智能制造行業的發展。5G將給智能制造行業提供更好的網絡基礎，更加快速，安全的網絡環境是智能制造發展的助力器。相信5G時代的到來不僅能推動科技的發展，更能讓我國的智能制造更上一層樓。

參考文獻

[1]史彥軍，韓俏梅，沈衛明，WANG Lihui，WANG Xianbin.智能制造場景的5G應用展望[J].中國機械工程，2020，31（02）：227-236.

[2]郭克強，程鋒.智能制造：范式演進為5G帶來機遇與挑戰[J].通信企業管理，2019（12）：24-27.

[3]孫柏林.5G技術為智能化社會提供發展機遇[J].自動化博覽，2019（11）：8-12.

作者簡介

劉真（1979-），女，漢族，湖南邵東人，講師，碩士，研究方向：工業機器人及電子信息工程技術。