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5G全连接工厂:工业互联网迭代升级重要抓手

发布时间:2022-09-16 08:58:38  |  来源:中国电子报  |  作者:  |  责任编辑:孙新


本报记者姬晓婷


“我们一条生产线上有几百万种组合。”9月3日,在位于宁波市的极氪智慧工厂,极氪智能科技园制造总监戴龙才向记者展示着定制化新能源车辆的生产过程:用户在手机APP上下单,参数传输到MEC服务器上,生产指标便被下发到生产制造系统中。此时,一辆辆物流小车出发,穿行于厂房中,将车主挑选的零件配送到生产线上。


如何使生产更自动化、更安全可靠,如何在满足客户个性化定制需求的同时保证生产效率,如何改善工人工作环境……这些问题的解决离不开5G技术的应用。5G技术为工业互联网提供了更快的速度、更可靠的连接、更全面的覆盖,成为工业互联网迭代升级的重要抓手。


5G保障生产可靠


几块钢材整整齐齐地堆叠在小车上,沿着轨道缓缓驶向下一道工序。记者在中集物流生产车间看到,5G+RGV物流小车已经成为集装箱材料运输的关键环节,物流小车借助联通RGV物流转运系统给到的信息,便能够与下一道工序进行精准对接。


然而,在5G应用之前,现场的生产并没有如此顺畅。中集物流的工作人员告诉记者:“在没有5G专网以前,需要通过WiFi传递,曾经发生过一边的货物已经在等料,但另一边负责传输物料的RGV运输车却没有收到信号的情况。”这样的情况在集装箱多面板材拼接过程中也出现过。网络不可靠,从小处说降低了生产效率,往大处说,则可能造成生产失误而返工,甚至为生产带来安全隐患。而当应用5G专网进行改造后,数据传输失误的情况便再也没有出现过,极大地提高了设备自动化运行的可靠性。


在中集物流的喷涂阶段,长长的机械喷嘴正在为集装箱喷漆,现场几乎看不到工人的身影。工作人员表示,90%的集装箱喷涂操作都是自动化的。随着使用时间延长,喷漆的喷嘴会被磨损,喷嘴喷出的涂层厚度也会发生变化。在没有实现自动化的时候,每个集装箱喷了多少无法精准把控。“我们原来的方法是油漆工每两个小时到现场检查一下,通过两个小时之内油漆的消耗状况,判断喷嘴工作状况。”工作人员称,“但这一方法并不能实现喷涂质量的全流程管控,喷涂环节易返工,喷涂浪费严重。”


而通过部署涂料监控系统,安装智能流量计,借助5G技术对涂料耗量实时监控,根据控制目标自动调整喷枪压力和拉箱速度,可以实现耗量恒定。工人在工控机、手机和电脑端便能借助5G网络实时查看每台箱每道漆的耗量及相关参数,有效监管异常信息的报警情况。经过这样一番操作,在涂层总膜厚度不变的情况下,不仅喷涂质量得以提升,涂料流挂缺陷递减50%以上,企业还实现了涂料用量递减3%,实现年增收益额150万元。


“5G应用前,网络延时会给生产带来很大的误差。”新能源汽车品牌极氪汽车工程师同样对设备网联数据传输不及时感受颇深。他表示,4G网络并不能满足生产对网速和时延的要求,甚至有时还会出现传输过程中数据丢失的情况。而使用了5G后,数据得以快速传递到云、边、端进行数据处理,再反馈数据到相应的网关和设备,大大提升了设备数据交互速度。


5G助力柔性生产


“在使用5G+互联网技术之前,我们生产一件定制化的西装需要15天。而现在,只要5天就能完成。加急情况下两天就能搞定。”在雅戈尔5G全连接工厂,工作人员骄傲地介绍道。在服装市场由批量生产走向个性化定制的过程中,生产联网、数字化的意义变得越来越显而易见。对于服装制造这种生产工艺成熟的行业来说,制造已经不存在难点,难点在于如何将顾客纷繁多样的尺寸数据准确、快捷地落实到产线上。


要解决数据准确的问题,就需要一个智慧的大脑。站在雅戈尔总部5G西服智能工厂数据运营中心的显示屏前,雅戈尔服装制造信息总监顾跃君介绍,现如今雅戈尔整个工厂已经形成了一个智能化的调度中心,用户订单数据在中心“大脑”汇总后,被分析、拆解成一道道工序,布局到雅戈尔辅料运送、剪裁、缝制、熨烫、装箱的多道产线上。


记者在雅戈尔制造车间的大屏上看到,完成与待完成服装数量的字符不断跳动。这些数字连接的是厂房内每一台缝纫机,代表每一位员工的工作完成情况。根据“大脑”传递的数据,布料、服装吊挂系统准确地将布料传送到相应的工人手中。而当工人完成自己负责的工序后,也只需要按一个按钮,这批布料便会借助吊挂系统传递给负责下一道工序的工人。工厂也无需担心员工会忘记传送到手上的每块面料需要裁减的大小和形状。因为伴随吊挂系统上的布料而来的,还有该批布料在该工序需要完成的要求。这些数据就像布料的裁剪说明书,清清楚楚地被呈现在工人面前。


在极氪智慧工厂,同样有一个聪明的“大脑”,只不过这个“大脑”控制的并不是吊挂系统,而是随行小车。极氪为车主提供了纷繁多样的个性化选择,使得一条生产线上的配置组合高达157万种。在极氪001前1万辆车的订单中,配置完全相同的车最多不超过5辆。为了防止搞乱组合,极氪采用了随行小车的方式,将涉及选装的零件提前按每辆车的订单配送到随行小车上,随行小车与生产车辆一一对应,避免错装漏装。


5G提升生产效率


而要真正实现柔性生产模式的可复制、可持续,不仅需要准确无误的数据管理,还需要生产过程更高的自动化,以保证生产效率。


在极氪智慧工厂,车间的全线自动化率已经超过90%。在这里,汽车生产可实现一键换模,换模时间少于180秒。记者看到,巨大的焊装车间中,数百条机械臂在流水线上工作,不时放射出电火花。一番操作后,焊接好的车身便被运输出来,整个过程没有一位工人参与。这里的员工告诉记者,焊装车间装有382台柔性机器人,焊接自动化率已经达到了100%。令记者更为惊讶的是,整个焊装车间内完全闻不到刺鼻的味道,与以往焊装车间留给人的刻板印象形成了鲜明的对比。现场工作人员告诉记者,之所以没有异味,是因为车间采用了实时空气质量控制系统,能够过滤有害气体。


汽车生产的检测工序也更多地采用了5G+AI技术。极氪工厂采用了涂胶视觉引导、在线涂胶视觉检测、在线精度尺寸测量、CMM测量、超声波检查等监测系统。极氪工程师向记者展示了宁波联通为极氪打造的5G+轮毂监测的使用过程。当待出厂的汽车行驶到该设备的摄像头监控区域时,监测大屏上便呈现出汽车轮毂的各项参数,整个检测过程不超过10秒钟。


宁波中集同样致力于提升设备的数字化、自动化水平。当前,车间关键设备数控化率达到了90%以上,关键设备联网率达到85%以上;生产进度、现场操作、质量检验、设备及工艺状态、物料传送等生产现场95%以上的数据实现自动上传,并实现可视化管理;IoT实时数据采集500台以上,联网率98%以上。


通过利用5G技术进行厂房改造,工厂实现生产效率提升30%,产品研制周期缩短30%以上。中集员工自豪地告诉记者:“在这里,每80秒便有一个集装箱出厂。”


打造100个标杆工厂


2019年,工信部印发了《“5G+工业互联网”512工程推进方案》。自该方案公布以来,现已在十大重点行业培育形成了20个典型应用场景。其中既包括以中集物流为代表的传统制造工业的智能化改造、以极氪工厂为代表的新兴行业应用、以雅戈尔为代表的传统轻工业改造,还包括以三一重工、宝钢集团梅山钢铁公司、晋南钢铁等为代表的重工业改造等诸多领域。在上述案例中,5G已经成为助力产业升级、优化生产效能的重要抓手,已成为工业互联网建设的重要组成部分。而在未来,5G与工业互联网的结合将继续扩大应用范围,继续优化应用成效。


9月4日,在2022年“5G+工业互联网”现场工作会上,工信部发布了《5G全连接工厂建设指南》,宣布将进一步积极开展5G全连接工厂建设,以期在“十四五”时期,在原材料、装备、消费品、电子等制造业各行业以及采矿、港口、电力等重点行业领域,推动万家企业开展5G全连接工厂建设,建成1000个分类分级、特色鲜明的工厂,打造100个标杆工厂,推动5G融合应用纵深发展。


建设5G全连接工厂,并不是将5G技术与工业互联网进行简单叠加,而是一个对边缘计算、数据安全、网络建设等多方面有着多重要求的系统工程。工信部信息通信管理局一级巡视员张鹏在接受《中国电子报》记者采访时表示,5G全连接工厂包含几个关键词。“5G”是指以5G为重要基础,但不限于5G,要有机集成新一代信息通信技术;“全连接”要求能连尽连,但不是样样都连,要根据实际情况因地制宜。


总而言之,建设5G全连接工厂,5G的应用和设备联网都不是其最终目的。技术应用的最终目的是服务生产,是使信息(IT)与运营(OT)深度融合,使数据要素充分利用,使创新应用真正提升企业的生产效能。


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