智能制造场景的5G应用展望

摘 要：5G即第五代移动通信技术，5G的出现证明了人们对网络技术的提升，5G具有更快的传输速度，超大的容量接入，因此新的信息时代已经到来。我国的5G技术在全球范围内都占据了重要的地位，尽管如此我国的5G技术仍然没有取得绝对的优势，因此还需要技术人员不断的钻研探索。

关键词：智能制造;场景;5G;应用展望

随着科技的进步和网络时代的到来，从德国的工业4.0开始，人类对数字化，科技化和智能化的工业生产发出了进攻。我国，作为工业大国自然也不能落后，提出了信息化和工业化深度融合的发展战略[1]。而5G的出现，能够更好的推动智能制造的发展，也将是未来智能制造的发展趋势。

1 5G通信技术

1.1 概述

目前，5G时代已经到来，IMT对5G的发展做出了巨大的贡献。但目前ITU 仍然在对IMT-2020进行调整规划。5G作为最新的，最前沿的通信系统，它的出现和发展为下一代更加快速先进的通信技术提供可能。5G的成本更低，安全性更强，因此他的能量效率将非常高。因此，5G将得到更多行业，更多领域和更多人的认可，它也会在未来全面进入人类的生活。

1.2 应用场景

第三代和第四代的移动通信的重点在于给用户提供良好的网络环境，重点在于移动宽带，而5G则能够为人类提供更好的服务。5G技术能够同时同频双向和每一个设备通信，因此5G的出现是对虚拟现实的基础支持，多址的接入能够让5G更加稳定，也能够让5G更加强大。

2 智能制造的信息物理系统架构

随着科技和互联网时代的到来，工业4.0、工业互联网、工业4.1J和中国制造2025战略，这些依靠智能转变工业模式的发展方向被一一提出。从智能连接层传感器收入的数据进行信息转换，转换为基础的信息，然后传递到网络层，网络层通过云计算将数据整合，之后再传递到认知层，用于工对对机器的操控，最后传输到配置层，根据实际情况做出适当的参数配置调整。智能制造的生产是一项艰巨的挑战，设备的连接密度，通信质量，传输速率等，都需要我们去一项项的攻克。而5G作为先进的通信技术能够最大程度的解决这些问题，因此5G的出现，让人们能够迎接进入智能制造时代的挑战。

3 智能制造场景的5G应用

智能制造的五类场景分别是，第一人机界面和生产信息场景;第二流程自动化场景;第三工厂自动化场景;第四物流和仓储场景和第五监控和维护场景。

3.1 人机界面和生产信息系统场景

人与制造设备的交互即为人机界面。人机界面和生产信息场景中技术人员带上AR眼睛就能够获取机器的视觉成像，通过反馈手套就可以进行对机器的操控。此外，对于具有污染性或爆炸等风险的工作环境，远程访问与监控能够降低风险。5G的低延迟和高可靠性能够让人机交互成为可能，并且随着科技的进步，终将有一日让工厂内外实现同步操作。

3.2 流程自动化场景

流程自动化需要对生产过程中的工艺参数进行自动控制和监控，一般面向与水、石油和食品等的加工过程。流程自动化能够将人和设施和机器相连接，5G能够提高流程自动化的效率，减少不必要的劳动力，同时对材料也能精准的控制，避免浪费的情况[2]。同时5G的出现让移动机器人真正走入工厂，减少人力劳动力的资源浪费。

3.3 工厂自动化场景

大规模生产的驱动因素就是工程自动化，机器与机器之间进行通信交互，能够精准的完成工作任务。能完成控制和协调工作，完成切换设备的工作。随着制造过程的深入，机器之间的交互也会更加频繁，终端网络的数据也加大，而5G的出现不仅能够让交互通信变得更加快速，同时也能够提供更加巨大的网络基础。数据和信息通过机器进行传输，而网络层对数据进行分析，配置层对数据作出给予安全的自动化控制。通过5G能够减少通信延迟所带来的不惜要的失误，提供给工程更加可靠快速高效的自动化生产模式。

3.4 物流和仓储场景

制造系统中物料、半成品和最终的产品的配送和存储即使物流和仓储场景。移动机器人的应用已经非常的广泛，已经能够实现对物流资源的配送和分拣。同时物流的动态能够适时地通过互联网进行交互。随着5G的出现，移动机器人将更加灵活，信息交互将更加快速便捷。

4 未来展望

智能制造是一项基于科技和网络的工业改造，随着智能制造的深入工业行业已经发生了天翻地覆的变化。先进的信息感知获取等制造过程系统和模式构成了如今的智能制造[3]。智能制造贯穿于每一个制造活动环节，是一种新型的生产方式。当前全球各个国家都将制造业放在非常重要的战略位置，智能制造将成为高端制造业的竞争战场。我国高度重视智能制造的发展，随着5G时代的到来，智能制造也将迎来一个新的篇章。

5 结束语

在我国政策和技术的大力推动下，中国的智能制造产业得到了空前的发展。中国的智能制造产业规模要高于全球水平，这是所有智能制造技术人员的努力。然而5G时代的到来让全球智能制造进入了新的时代，目前我国的智能制造基础条件已经相当完善，随着相关政策的落地，将极大程度的促进我国智能制造行业的发展。5G将给智能制造行业提供更好的网络基础，更加快速，安全的网络环境是智能制造发展的助力器。相信5G时代的到来不仅能推动科技的发展，更能让我国的智能制造更上一层楼。

参考文献

[1]史彦军，韩俏梅，沈卫明，WANG Lihui，WANG Xianbin.智能制造场景的5G应用展望[J].中国机械工程，2020，31（02）：227-236.

[2]郭克强，程锋.智能制造：范式演进为5G带来机遇与挑战[J].通信企业管理，2019（12）：24-27.

[3]孙柏林.5G技术为智能化社会提供发展机遇[J].自动化博览，2019（11）：8-12.

作者简介

刘真（1979-），女，汉族，湖南邵东人，讲师，硕士，研究方向：工业机器人及电子信息工程技術。