5G+智能制造的體系架構(gòu)

5G網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)中心由人變?yōu)槲铮?G網(wǎng)絡(luò)憑借其大帶寬、低時延、高可靠等優(yōu)勢，推動了無線技術(shù)在遠程維護及操控、現(xiàn)場設(shè)備實時控制、工業(yè)高清圖像處理等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，為未來建立柔性車間和柔性生產(chǎn)線提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

隨著我國實施制造強國戰(zhàn)略的步伐加快，5G將在智能制造領(lǐng)域被充分應(yīng)用。在總體架構(gòu)上，5G+智能制造的架構(gòu)體系主要包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層4個層面。5G+智能制造總體架構(gòu)如圖2-1所示。

（1）數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層可以對智能制造領(lǐng)域的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集，例如生產(chǎn)過程中的車間工況、設(shè)備狀態(tài)等。從本質(zhì)來看，其是利用傳感技術(shù)實時對工廠內(nèi)的人員、運營環(huán)境、多源設(shè)備、異構(gòu)系統(tǒng)等要素信息進行采集和云端匯集，進而建立起一個精準(zhǔn)、高效、實時的數(shù)據(jù)采集體系。

同時，數(shù)據(jù)層借助邊緣計算技術(shù)和協(xié)議轉(zhuǎn)換，在邊緣側(cè)分析處理采集到的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，并將分析結(jié)果直接傳到設(shè)備上；對傳到云端的另一部分?jǐn)?shù)據(jù)進行綜合分析處理，根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化決策。數(shù)據(jù)層能夠使整個制造流程中的隱性數(shù)據(jù)顯性化，提供大量的數(shù)據(jù)源，支撐制造資源不斷優(yōu)化，為實時分析、科學(xué)決策和創(chuàng)建智能制造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺奠定了基礎(chǔ)。

（2）網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層能夠確保給平臺層和應(yīng)用層提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，擁有海量連接、低時延特性的5G能夠連接工廠內(nèi)大量的生產(chǎn)設(shè)備和關(guān)鍵部件，及時采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化生產(chǎn)流程和能耗管理。

借助5G網(wǎng)絡(luò)，工廠中的傳感器能在非常短的時間內(nèi)完成信息狀態(tài)的傳輸，幫助管理人員精準(zhǔn)調(diào)控工廠內(nèi)的環(huán)境。不僅如此，工廠中高分辨率的監(jiān)控錄像也能借助5G網(wǎng)絡(luò)同步傳輸?shù)娇刂浦行模咔宓囊曨l能夠再現(xiàn)各個區(qū)域的生產(chǎn)細節(jié)，工廠的監(jiān)控和管理將會更加精細化。

在精密測量、精細原材料識別、產(chǎn)品缺陷檢測等環(huán)節(jié)中需要應(yīng)用視頻圖像識別技術(shù)，而5G網(wǎng)絡(luò)能實時傳送大量的高分辨率視頻圖像，提高機器視覺系統(tǒng)識別的精度和速度。不僅如此，5G網(wǎng)絡(luò)還能對不同工廠、不同地區(qū)的生產(chǎn)設(shè)備在全生命周期內(nèi)的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，及時診斷和維修跨工廠、跨地域的遠程生產(chǎn)設(shè)備故障。

（3）平臺層

智能制造完成再次升級的關(guān)鍵是以5G為基礎(chǔ)的平臺層建設(shè)，主要包括基于5G的云服務(wù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)和解決方案庫3個部分。其中，基于5G的云服務(wù)以GPU、海量存儲和彈性計算為主；大數(shù)據(jù)服務(wù)以數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)預(yù)測為主；解決方案庫以圖像識別、模式識別和智能決策為主。

首先，以5G為基礎(chǔ)的云服務(wù)能夠為工業(yè)App的開發(fā)、測試、部署等環(huán)節(jié)提供便捷，使工業(yè)App快速升級和應(yīng)用。其次，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和5G的大數(shù)據(jù)服務(wù)，能夠構(gòu)建實時的數(shù)據(jù)分析模型，并指導(dǎo)相關(guān)運營和決策。最后，將國內(nèi)外先進的人工智能技術(shù)和5G進行融合，在工廠的解決方案庫中加入圖像識別、模式識別、智能決策等應(yīng)用，完善解決方案。

（4）應(yīng)用層

在5G環(huán)境中，各種行業(yè)解決方案和典型產(chǎn)品等智能制造技術(shù)的轉(zhuǎn)化工作是由應(yīng)用層負(fù)責(zé)的。應(yīng)用層以5G網(wǎng)絡(luò)的高并發(fā)、大帶寬、低時延、高可靠、移動性等優(yōu)勢為基礎(chǔ)，成系列地開發(fā)行業(yè)應(yīng)用App，進而滿足企業(yè)對數(shù)字化和智能化的需求。

目前相對多見的應(yīng)用場景有狀態(tài)監(jiān)控、VR透明工廠、VR遠程交互、AR遠程協(xié)助、AGV協(xié)同、數(shù)字孿生、視頻分析、雙目相機同步、輔助裝配、物料跟蹤等。5G和工業(yè)各領(lǐng)域持續(xù)保持深度融合，研發(fā)“5G+”的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)、終端和配套軟件，在各個不同的場景中為用戶提供精準(zhǔn)化、個性化、智能化的服務(wù)，為智能制造賦能。