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5G賦能工業互聯網,“寒冬”將逝,“春日”已來
時間:2019-07-10 11:36:50來源:千人雜志
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提要:“要根據企業自身情況開發定制化的服務和應用。有些企業可能第一時間并沒有發現5G的潛力,但我相信這只是時間問題,終有一天5G技術會被‘賞識’。 ”羅為如是說。
5G賦能工業互聯網,“寒冬”將逝,“春日”已來

文/本刊記者 張玉潔

5G來了!有人說,5G能為現有能源產業的生產、傳輸、分配及使用帶來新的解決方案;有人說,5G可以促進物聯網設備在農業上的應用;還有人說,5G能夠通過多種方式改善全球醫療保健……

眾所周知,5G的出現給各行各業的發展帶來了新的機遇。那么,5G在這些行業中扮演著什么角色?5G到底能給具體行業的發展帶來哪些影響?對此,本期雜志專訪了富士康科技有限公司深圳5G研究所所長、富華科精密工業公司總經理羅為,請他從制造業角度出發,談談5G在工業互聯網中的應用。

工業互聯網,將信息技術賦予工業現場

工業互聯網(Industrial Internet)有時與工業物聯網相交叉。具體來說就是把人、設備和材料三個主要的要素相結合,以達到提高工業制造生產效率的目的。“工業互聯網相對工業物聯網來說,涵蓋的范疇比較廣,相對于我們平常理解的互聯網,它更多的是指信息技術在工業制造中的應用。”

就工業互聯網的發展水平而言,羅為認為我國工業互聯網有著天然的優勢和良好的基礎,但與一些發達國家相比還有一定差距。“工業互聯網以制造為基礎,我國是制造大國,在制造這一塊積累了不少的經驗,尤其是在3C電子等方面,所以我國在工業互聯網上有一些天生的優勢。相比很多其他國家來說,我們有比較好的制造業基礎。但相對于德國、日本或者美國而言,我們的制造更多是屬于制造業中技術含量稍微低一點的地方,所以從工業互聯網的應用上來講,德國、日本和美國在提高產品質量上深度要比我國更深一點。”

目前,我國工業互聯網發展特點是:在推動過程中起引導作用、占據較多話語權的是BAT(百度、阿里巴巴、騰訊)等互聯網公司,移動、電信、聯通等運營商,以及政府。“我覺得在工業互聯網這一塊,制造企業也在參與,但是在推動方面它們更多的是處于配角地位。”

羅為提到,工業互聯網在我國制造業上應用前景廣闊。“因為工業互聯網主要是設備連接,然后將智能化的信息融入到工業智能制造中,這在提高產品質量、促進產業升級等方面潛力巨大,所以很多制造企業都非常愿意嘗試工業互聯網,嘗試將大數據和通信技術應用到他們的工廠中去。”

有人說,工業互聯網核心層的功能是采集工業數據,因此這個“核心層”應該屬于邊緣層。對此羅為解釋道:“核心和邊緣是相對的,視角不一樣稱呼就不一樣。對于網絡公司而言,設備端離得較遠,核心網離得最近,所以設備端是邊緣,核心網是核心。但對于制造業來說,例如富士康工廠,工業現場離得最近,所有的通信計算、大數據的采集,都是圍繞著工業制造現場來運轉的,所以靠近工廠的設備就是核心層。因此,核心層邊緣層取決于說話人的出發點在哪,并不是說有個絕對的核心或邊緣。”

工業互聯網的核心層包括制造的設備、數據采集傳感器的網關、邊緣的一些PLC控制器,以及把這些數據的不同格式轉化成一個通用標準格式,能夠供后端邊緣計算、云端的信息處理的一些網關設備。

核心層包含的工業設備問題,如刀具、物流、網關等方面,富士康有良好的解決方案。

刀具問題的解決主要是在傳感器方面做振動檢測、電流檢測,各種方面的傳感器進行數據采集,采集完之后進行數據建模,來分析刀具的使用壽命。“富士康在刀具的預測性維護方面做了相當多的工作,比如前不久富士康開放了刀具的大數據,舉辦了工業互聯網大數據競賽,鼓勵單位和個人來參加數據分析等等。”

在物流方面富士康引入了無人導引車AGV。“在AVB的物流運營方面我們也做了很多嘗試,比如將視覺的、自然導航的AGV集成在工業生產的整個系統規劃中,來提高生產的效率。”

核心層網關的主要問題在于如何將各種設備的傳感器所產生的數據整合。在生產過程中有的設備可能用了好幾十年,有的設備可能是新的,它們所采取的數據的制式標準不同。“我們在這一塊做了不少工作,讓網關能夠采集到這些數據,然后把這些數據整理成后端或者云端能夠理解的數據格式,統一進行數據處理,發掘這些數據的關聯性,建立模型,從而更好地進行生產規劃以及解決一些實際問題。”

富士康的這些解決方案的創新點在于,通過網關、軟件、工業互聯網平臺BEACON等,更好地把工業制造經驗提煉出來固化到工業平臺上,進行自動化處理。“而不是通過有經驗的工人,或者一些人員的規章制度,口口相傳”。

5G賦能工業互聯網,任重道遠

工業互聯網平臺需要5G技術的加持,主要是因為5G作為第五代無線通信,在技術方面有所創新。“5G最主要的特點是有很寬的頻率帶寬,使通信能以更高的速度進行傳輸,能夠支持更多的用戶,也能夠有更低的延遲和更高的可靠度。”

總的來講,5G在工業的實際應用方面,主要有以下兩點優勢:第一,無線通信相對于有線來講,布線更容易,連網更方便, 更有利于滿足“少量多樣”的現代制造要求。第二,對于移動的設備,無線是唯一的通信選擇。“在工廠里,如果是固定的生產線,有線就夠了,但是現在的生產線很多時候需要比較靈活的部署。而且有時候生產線里面更多的是使用移動的終端設備,這種情況下5G能為我們帶來有線不能提供的通信優勢。”

在工廠使用5G技術的過程中,邊緣計算作用重大。羅為表示:“這個邊緣是相對于網絡端來說的,對于工廠來說邊緣計算實際上發生在生產制造的核心層,邊緣計算使我們能夠把更多生產制造的智能能力部署到生產現場。”

邊緣計算帶來的優勢是很明顯的。第一,提高計算通信的效率。很多數據能夠靠近設備端進行處理,這樣不僅能夠降低通信的延遲,還能提高可靠度。“不需要經過一大串的網絡才到基層端,所以通信的環路、計算的環路能夠大大地縮小”。第二,防止信息泄露。工廠對數據的安全非常看重,邊緣計算能夠保證數據在本地處理,處理之后能夠有效地歸還到數據中,不需要經過核心網來進行數據傳輸。“這樣有效地保證了本地數據不出本地廠區,所以安全性會更好。”

5G在工業領域的應用分工廠內和工廠外兩個大的方面,工廠內從以太網到下面的操作網絡是難度逐漸加深的過程。5G賦能工業互聯網,可以說是任重道遠。羅為提到,在工廠內,5G在工業部署方面還有一些門檻需要跨過。在工廠外,問題主要在于目前5G設備的成本比較高。

“5G在工業制造現場更多的是起到像WiFi這樣的無線局域網的作用。相對于WiFi來講,5G頻寬比較寬,速率延遲,可靠性遠遠高于WiFi,所以在技術上有很多優勢。但是從部署來講,還需要跨過一些政策、頻譜這方面的一些問題。”目前5G所用的頻譜大都是授權頻譜,對于企業來講,部署WiFi比較容易,部署5G網絡在手續上會更復雜一些。

在工廠外,5G的部署跟公網的5G網絡類似,目前設備成本較高。羅為認為這個問題只是暫時的,“我們可以預期隨著技術的發展,工藝會更加成熟,生態環境會更加完善,5G成本會因此迅速下降,給5G未來的發展帶來更大的推動力。”

5G在工廠的應用,能促進工廠實現自動化。羅為解釋道,工廠自動化并不是簡單地機器替代人,而是更多地強調人與機器的協同。“確實有一些無人工廠,從原材料輸入到產品輸出,整個生產過程中不需要人。但是在實際的生產領域,大多數情況還是需要人。當機器出現問題,或者在有些少量多樣的情況下不大可能設置一個生產線,去生產一個少量的產品,這個時候就需要人的靈活配置。”

在機器與人的協同過程中,5G發揮了重要作用。“人是移動的,5G會給人帶來更高速的、低延時的通信能力。比如在一些應用場景中讓現場的工人使用AR眼鏡,這樣一來他們不僅能看到實際的生產現場,還能將遠端的指示通過AR眼鏡顯示在視野中間,然后結合遠端的指示跟現場的實際場景有效地進行操作。如果沒有5G,工人可能就是拿著一個手冊,操作的時候需要一邊看著設備,一邊翻看手冊。這樣的一種操作方式既不直觀,也容易出問題。”

5G可以給制造業實際應用助力,一旦在工廠普及,將會帶來哪些影響?對此,羅為有自己的看法:首先,能給智能生產提供非常有效的通訊工具,建立一個像有線通信一樣可靠、高速、可控的無線通信機制。其次,工廠使用5G會給其移動和部署帶來優勢。“設備移動性會更高,而不是像有線那樣需要經常固定在場景里,而且設備可以做更多模塊化的設計,進行更自由的組合來提高生產的靈活度。”最后,對富士康人才招聘方面也會帶來影響。招聘人數也許會變少,但是對于工人的要求可能會提高。

“我們在招聘重復性比較高的工種上面遇到了一些困難,像90后的工人,對重復性高的這種工作類型興趣普遍偏低。對于這種重復性高的工作,我們通過5G與工業互聯網自動化的設備相融合,能夠降低這種重復性工種的需求數目,也會降低對重復性高的工種的依賴性。隨之而來,技術性工種需求會有所提高。技術性工種能夠利用5G技術使用智能化設備,以此來改進生產效率。”

作為5G服務的重點領域之一,工業互聯網與5G相融合可能會產生新的商業模式。“目前來講5G的頻譜還是由運營商所有,所以5G目前的商業模式由運營商來推動。5G與工業互聯網融合,強調的是一個端到端的解決方案,是這個解決方案能夠給客戶帶來怎樣的價值。所以工業互聯網領域的商業模式不僅僅提供一個通信連接,還要提供包括軟件和硬件的一個解決方案,與5G的連接能夠有效地結合。只有對垂直行業和技術(不光是5G,還包括大數據、邊緣計算等)的生產機理進行深刻理解以形成一個更加專門的知識,才能提供這樣一個解決方案。所以從商業模式來講,更加碎片化的一些服務需求和服務模式會涌現出來,通過小碎片化的企業來提供這種垂直的解決方案,而不是由覆蓋范圍廣的大企業來提供這樣一個服務。”

富士康的5G之路

因為富士康在人流、物流、金流、過程流、訊流和技術流方面都有涉及,因此有人戲稱“富士康是一個六流的公司”,對此羅為表示:“這個‘流’從英文來講,既有flow的意思又有process的意思,這些生產要素包括物質的流向和流程。富士康被稱為‘六流的公司’,跟富士康發展這么多年來能夠管理100多萬人的企業特質有關。比如說在人流方面,在用人高峰期,一個工廠每天進來的大概就有兩三千人,一天八個小時,每小時招聘進來的人數可能就有三四百,而且還是個平均數。要想有效地將這么多人招聘進來,必須要有一個非常穩定可靠的流程。所以富士康不光是生產產品,其在人員招聘、原材料的質量管控、產品和財務管理等方面,都有非常多的經驗積累。在工業互聯網上,富士康希望能把這些經驗通過軟件固化到模型中,以達到經驗傳承的目的,也希望把這些經驗開放給除了富士康以外的其他企業。”

在2018年(暨第六屆)IMT-2020(5G)峰會上,富士康第一次展示了自己的5G通信系統。8K的視頻流通過5G的無線傳輸到另一端,然后在電視上進行播放。當記者問及8K和5G的結合意味著什么,羅為表示:“8K是目前顯示圖像技術的最高點,5G是目前通信技術的最高點。8K的傳輸需要5G的承載,5G也在尋找這樣一個高帶寬需求的應用,所以8K和5G是相互依賴的。不管是在個人消費品還是在工業領域的應用,視覺部分都占據一個非常大的比重,大部分的數據傳輸和數據存儲都是視頻、照片之類。在工業應用中,視覺信息的信息含量相對于其它的傳感器來說,信息豐富度遠遠高于其他傳感器,但想要挖掘這些數據,讓機器能夠理解,需要更高計算機的算率服務器來處理,然后應用到具體實踐中去。8K和5G提供了這個技術支撐,能將更清晰的影像數據通過5G傳輸到有計算能力的算率服務器進行處理,然后能夠把處理后的數據歸還到消費者手中或設備中。”

羅為認為富士康在5G技術上的發展有兩條路走:第一,挖掘5G在工業中的應用。“5G是一種較理想的支持視頻傳輸的技術,舉個例子,我們可以把一些視覺的信息通過移動傳輸到邊緣服務器,然后通過邊緣計算引導這些機器做一些動作。這是5G在應用方面的一個提升。希望富士康能乘5G的東風,開發出更多5G的應用。”第二,生產5G通訊設備。“比如像適合工廠應用的5G基站或者終端能夠將這些5G通訊設備開發出來,然后應用在工廠和其它的領域里。”

針對5G技術的普及應用,富士康也有自己的的戰略計劃。“一方面跟各大運營商、設備商合作,將5G技術應用到工廠里,我們希望能夠成為首批將5G技術應用到工廠的企業。另一方面也希望在應用中進一步提升技術能力。這個技術能力既包括5G的應用能力,又包括5G如果在應用中出現問題,能夠最快地在設備應用中得到解決的能力。”

在5G技術日益興盛的大背景下,從富士康的5G之路出發,羅為認為中國的企業要想與時俱進,獲得新商機,需要把握好以下兩點:第一,企業要用開放的心態對待新技術,準確判斷新技術能給自身發展帶來哪些助力;第二,企業切勿有一旦擁有新技術就能馬上降低成本、提高產品質量等不切實際的想法。“要根據企業自身情況開發定制化的服務和應用。有些企業可能第一時間并沒有發現5G的潛力,但我相信這只是時間問題,終有一天5G技術會被‘賞識’。 ”羅為如是說。

羅為,富士康科技有限公司深圳5G研究所所長,富華科精密工業公司總經理

標簽
5g 工業 互聯網 寒冬 春日

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作者系張玉潔

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