- 企業(yè)管理
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- 2020年6月17日 00:18
工聯(lián)網(wǎng)消息(IItime) 隨著新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速推進(jìn)，作為其主要領(lǐng)域的5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)備受關(guān)注、持續(xù)升溫。
5G是新一代移動(dòng)通信技術(shù)，不僅可以帶來(lái)良好的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)，還將成為智能制造、智能醫(yī)療、智能政務(wù)、智慧城市以及自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的關(guān)鍵支撐技術(shù)；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)則是代表了新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合創(chuàng)新大方向的頂級(jí)生態(tài)系統(tǒng)，既包括生產(chǎn)設(shè)備、材料和產(chǎn)品等硬件領(lǐng)域，也包括各種管理軟件、數(shù)據(jù)和服務(wù)領(lǐng)域。
5G開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)的數(shù)字化新時(shí)代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是5G最主要的應(yīng)用場(chǎng)景，“5G＋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”將是產(chǎn)業(yè)融合的重要方向，可進(jìn)一步促進(jìn)各生產(chǎn)要素間的高效協(xié)同，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。
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-THE FIRST-
場(chǎng)景一：感知式管理生產(chǎn)過(guò)程
傳統(tǒng)工業(yè)時(shí)代，生產(chǎn)設(shè)備、原材料和能源是工業(yè)生產(chǎn)的三個(gè)基本要素。傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展歷史，其實(shí)就是企業(yè)利用生產(chǎn)設(shè)備、原材料和能源進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史，每一次生產(chǎn)設(shè)備、原材料和能源領(lǐng)域的技術(shù)革命都催生了生產(chǎn)方式的變革和生產(chǎn)力的飛躍。
但是，近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的生產(chǎn)設(shè)備及零部件以無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或其他終端設(shè)備之間的互聯(lián)，由此衍生出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
隨著信息技術(shù)與制造業(yè)日益深度融合，工業(yè)生產(chǎn)朝向數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的趨勢(shì)愈發(fā)明顯，數(shù)字化的知識(shí)和信息數(shù)據(jù)已成為企業(yè)的關(guān)鍵生產(chǎn)要素（如圖1所示）。
5G可支持每平方公里內(nèi)百萬(wàn)級(jí)別“物”的連接，并提供工業(yè)級(jí)的可靠性和實(shí)時(shí)性，這些能力使得5G能夠成為支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略順利實(shí)施的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。正是這種“大規(guī)模連接”能力的升級(jí)，才使得生產(chǎn)資源、信息數(shù)據(jù)、物品物料、生產(chǎn)設(shè)備和員工能夠全面實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)。
未來(lái)，通過(guò)全面的互通互聯(lián)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈等新技術(shù)將與自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合，使得生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)縱向集成，設(shè)備與設(shè)備之間、員工與設(shè)備之間的協(xié)同合作將整個(gè)工廠內(nèi)部全部連接起來(lái)，可以相互之間發(fā)出請(qǐng)求并及時(shí)響應(yīng)，還可以調(diào)整利用資源的多少及產(chǎn)品的生產(chǎn)率，開(kāi)展個(gè)性化的柔性生產(chǎn)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，企業(yè)必須確�；旧a(chǎn)工序與物品物料和設(shè)備之間的互聯(lián)互通，以感知實(shí)時(shí)決策所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。
一方面，傳感器遍布企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備之中，系統(tǒng)可不斷從各個(gè)流程感知數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新；
另一方面，通過(guò)整合來(lái)自企業(yè)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)（ERP等）、業(yè)務(wù)系統(tǒng)（MES等）以及供應(yīng)商和客戶的數(shù)據(jù)，可全面、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地掌控供應(yīng)鏈上下游各個(gè)環(huán)節(jié)的所有流程，從而提高企業(yè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的整體效率。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，在設(shè)備/產(chǎn)線原有的自動(dòng)化控制功能基礎(chǔ)上，通過(guò)附加“感知”這一新功能，即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全和產(chǎn)品生命周期管理等智能化指標(biāo)要求。
這些附加于生產(chǎn)設(shè)備的“感知”功能指通過(guò)為設(shè)備/產(chǎn)線配置眾多物聯(lián)網(wǎng)傳感器或5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信模塊，將所感知的信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)背后的數(shù)據(jù)中心或智能計(jì)算中心，再通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)智能決策，使得設(shè)備/產(chǎn)線具有可視化、可控化、自動(dòng)化和自我優(yōu)化等功能，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備/產(chǎn)線的智能化，形成感知式的管理生產(chǎn)過(guò)程（如圖2所示）。
通過(guò)感知數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的挖掘分析，未來(lái)的生產(chǎn)過(guò)程可實(shí)現(xiàn)高可靠性、高穩(wěn)定性運(yùn)轉(zhuǎn)，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見(jiàn)，最大限度地降低人工干預(yù)，使整個(gè)企業(yè)有序高效地自動(dòng)運(yùn)營(yíng)。
形成感知式管理生產(chǎn)過(guò)程之后，企業(yè)可以實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)資源狀況；同時(shí)隨著產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)化，原材料使用和能源消耗也會(huì)更加節(jié)約，從而進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)降本增效。
通過(guò)感知，企業(yè)可以識(shí)別生產(chǎn)過(guò)程的各種異常情況，監(jiān)控生產(chǎn)安全，及時(shí)進(jìn)行設(shè)備維修、儲(chǔ)備并補(bǔ)充庫(kù)存、發(fā)現(xiàn)并提前解決質(zhì)量問(wèn)題；通過(guò)感知，企業(yè)能夠基于歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，預(yù)測(cè)產(chǎn)量和銷量，從而提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)調(diào)度和供銷存體系，同時(shí)預(yù)防生產(chǎn)安全等問(wèn)題。
基于上述特征，企業(yè)可全面、實(shí)時(shí)掌控生產(chǎn)管理系統(tǒng)及各類資源，有效應(yīng)對(duì)內(nèi)外部各種不確定因素帶來(lái)的挑戰(zhàn)，更加靈活地響應(yīng)多樣化和個(gè)性化的市場(chǎng)需求，更加柔性地應(yīng)對(duì)不斷變化的上游供應(yīng)商和下游客戶的需求。
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-THE SECOND-
場(chǎng)景二：預(yù)警式管理設(shè)備狀態(tài)
以自動(dòng)化為標(biāo)志的工業(yè)3.0時(shí)代，企業(yè)在降低勞動(dòng)力成本的同時(shí)，加大了設(shè)備資產(chǎn)的占比，這使得設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷與運(yùn)維服務(wù)面臨巨大的挑戰(zhàn)。因?yàn)樵O(shè)備無(wú)論如何自動(dòng)化，也回避不了磨損與老化等問(wèn)題；同時(shí)，制造業(yè)是以一個(gè)個(gè)零部件組裝為主要工序的工業(yè)領(lǐng)域，由于機(jī)械加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其技術(shù)復(fù)雜程度較高，設(shè)備維修難度較大，致使設(shè)備故障頻繁、損壞程度嚴(yán)重，這些都制約了企業(yè)設(shè)備管理水平的提升。
通過(guò)“5G＋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，企業(yè)能夠進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)設(shè)備狀況的把握，并通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控追蹤、報(bào)警等手段，確保生產(chǎn)調(diào)度等決策更加合理、精準(zhǔn)，管理系統(tǒng)可預(yù)見(jiàn)即將出現(xiàn)的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，并提前主動(dòng)應(yīng)對(duì)，而非等待問(wèn)題發(fā)生后再被動(dòng)響應(yīng)。
據(jù)報(bào)道，德國(guó)博世公司已經(jīng)與諾基亞合作開(kāi)展工廠無(wú)線化試驗(yàn)。數(shù)據(jù)顯示，相對(duì)于Wi-Fi以及4G，5G更具低時(shí)延和高穩(wěn)定性。博世公司稱，相對(duì)于工廠生產(chǎn)線大規(guī)模停止，部分關(guān)鍵工序短時(shí)間停止的損失更大，而那些精度要求較高的工序，關(guān)鍵就在于快速響應(yīng)（低時(shí)延）。也就是說(shuō)，關(guān)鍵生產(chǎn)任務(wù)需要保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性、靈敏度以及大流量數(shù)據(jù)分析和處理所需的高網(wǎng)速。
傳統(tǒng)的工廠很難敷設(shè)光纖，而無(wú)線通信技術(shù)Wi-Fi難以擴(kuò)展，速率以及抗干擾性能都不強(qiáng)。制造車間因Wi-Fi的延遲可能導(dǎo)致高昂的代價(jià)，如限制了生產(chǎn)力的提升，并降低了利潤(rùn)。
在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的企業(yè)中，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接已經(jīng)比Wi-Fi使用更廣。為了利用更高的數(shù)據(jù)速度及可靠性，許多企業(yè)正在考慮建設(shè)5G局域網(wǎng)絡(luò)。相比于4G，5G除了網(wǎng)速提高10倍（或更多）、延遲降低50倍之外，還可以支持更多的設(shè)備。
隨著5G時(shí)代的到來(lái)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)?huì)有更多的5G局域網(wǎng)。與其他本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)相比，5G局域網(wǎng)主要優(yōu)點(diǎn)是：更高的容量支持更多設(shè)備，高帶寬應(yīng)用、更廣的范圍、無(wú)縫移動(dòng)性、工業(yè)級(jí)可靠性、一致的延遲、更高的服務(wù)質(zhì)量及安全性，還有與產(chǎn)業(yè)鏈上游多個(gè)供應(yīng)商之間的互操作性。
Wi-Fi是一定范圍內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信，電波有效覆蓋范圍一般只有幾十米，可以收發(fā)大容量數(shù)據(jù)且不發(fā)生費(fèi)用，所以在企業(yè)、公園、車站、商場(chǎng)、酒店等各種場(chǎng)所廣為使用。但是，與移動(dòng)通信相比，Wi-Fi存在安全性問(wèn)題，只要掌握Wi-Fi上網(wǎng)用戶名和密碼，任何人都可以接入網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，Wi-Fi不夠穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間使用經(jīng)常會(huì)發(fā)生掉線情況，這決定了企業(yè)關(guān)鍵工序不能全面使用Wi-Fi。4G時(shí)代，最高下載速率為100Mbit/s、上傳為50Mbit/s，傳輸還會(huì)延時(shí)，音頻、視頻和高清圖像等大容量數(shù)據(jù)難以實(shí)時(shí)發(fā)送。而5G局域網(wǎng)不僅擁有“不發(fā)生通信費(fèi)用”的Wi-Fi優(yōu)勢(shì)，還可以采用SIM認(rèn)證，不經(jīng)由公眾網(wǎng)，就可以實(shí)現(xiàn)安全、專用和高速、高可靠性及低時(shí)延。
例如，德國(guó)博世公司采用5G局域網(wǎng)后，將電動(dòng)螺絲刀接入專用網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)自動(dòng)記錄擰螺絲的轉(zhuǎn)數(shù)、順序等數(shù)據(jù)信息。博世公司借助5G對(duì)工業(yè)工程管理等解決方案進(jìn)行測(cè)試或驗(yàn)證，不僅使得所制造的全部產(chǎn)品保持質(zhì)量均衡，還能夠在擰螺絲順序發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)實(shí)時(shí)提醒改正。而且，電動(dòng)螺絲刀同時(shí)將工業(yè)工程數(shù)據(jù)全部反饋到服務(wù)器上，除了有利于工業(yè)工程管理之外，還可以為其他產(chǎn)品提供可用信息。
