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5G時代的智能制造

浏覽次數: 日期:2019-05-24 20:30

制造業在國家層面乃至整個人類社會扮演著至關重要的角色,智能制造已然成爲全球化課題和國家級戰略課題,很多國家都在智能制造領域進行了規劃和部署,如中國“中國制造2025”、德國“工業4.0平台”、美國“工業互聯網計劃”等。5G的出現對于智能制造會産生什麽樣的影響?

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智能制造是具有信息感知获取、智能判断决策、自动执行等功能的先进制造过程及系统与模式的总称。具体来看智能制造体现在制造过程的各个环节与信息技術的融合,如大数据、云计算、人工智能、物联等技術。

在智能制造自动化控制系统中,低时延的應用尤为广泛,比如对环境敏感高精度的生产制造环节、化学危险品生产环节等。智能制造闭环控制系统中传感器(如压力、温度等)获取到的信息需要通过极低时延的网络进行传递,最终数据需要传递到系统的执行器件(如:机械臂、电子阀门、加热器等)完成高精度生产作业的控制,并且在整个过程需要网络极高可靠性,来确保生产过程的安全高效。

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研究表明,當倒立擺運行在4G模式下時,4G的過高時延,使得倒立擺的控制指令不能得到快速執行,倒立擺起擺到穩態的時間過長,達到13.2秒。

當運行在5G模式下時,5G的1ms超低時延,使倒立擺的控制指令快速執行,起擺到穩態只用4秒。通過對比,可以看到5G低時延網絡在自動控制的巨大價值,網絡端到端時延從4G的50ms減低至5G的1ms。

自动化控制是制造工厂中最基础的應用,核心是闭环控制系统。在该系统的控制周期内每个传感器进行连续测量,测量数据传输给控制器以设定执行器。典型的闭环控制过程周期低至ms级别,所以系统通信的时延需要达到ms级别甚至更低才能保证控制系统实现精确控制,同时对可靠性也有极高的要求。如果在生产过程中由于时延过长,或者控制信息在数据传送时发生错误可能导致生产停机,会造成巨大的财务损失。

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5G技術已经成为支撑智能制造转型的关键使能技術,能将分布广泛、零散的人、机器和设备全部连接起来,构建统一的互联网络。5G技術的发展可以帮助制造企业摆脱以往无线网络技術较为混乱的應用状态,这对于推动工业互联网的实施以及智能制造的深化转型有着积极的意义。

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