作為新一代移動通信技術(shù)，5G技術(shù)切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對無線網(wǎng)絡的應用需求，能滿足工業(yè)環(huán)境下設備互聯(lián)和遠程交互應用需求。在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化控制、物流追蹤、工業(yè)AR、云化機器人等工業(yè)應用領(lǐng)域，5G技術(shù)起著支撐作用。

5G時代的智能工廠將大幅改善勞動條件，減少生產(chǎn)線人工干預，提高生產(chǎn)過程可控性，最重要的是借助于信息化技術(shù)打通企業(yè)的各個流程，實現(xiàn)從設計、生產(chǎn)到銷售各個環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，并在此基礎上實現(xiàn)資源的整合優(yōu)化。

5G技術(shù)場景支撐智能制造

作為新一代移動通信技術(shù)，5G技術(shù)切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對無線網(wǎng)絡的應用需求，能滿足工業(yè)環(huán)境下設備互聯(lián)和遠程交互應用需求。在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化控制、物流追蹤、工業(yè)AR、云化機器人等工業(yè)應用領(lǐng)域，5G技術(shù)起著支撐作用。

物聯(lián)網(wǎng)：隨著工廠智能化轉(zhuǎn)型的推進，物聯(lián)網(wǎng)作為連接人、機器和設備的關(guān)鍵支撐技術(shù)正受到企業(yè)的高度關(guān)注。這種需求在推動物聯(lián)網(wǎng)應用落地的同時，也極大的刺激了5G技術(shù)的發(fā)展。

工業(yè)自動化控制：這是制造工廠中最基礎的應用，核心是閉環(huán)控制系統(tǒng)。5G可提供極低時延長、高可靠，海量連接的網(wǎng)絡，使得閉環(huán)控制應用通過無線網(wǎng)絡連接成為可能。

物流追蹤：從倉庫管理到物流配送均需要廣覆蓋、深覆蓋、低功耗、大連接、低成本的連接技術(shù)。此外，虛擬工廠的端到端整合跨越產(chǎn)品的整個生命周期，要連接分布廣泛的已售出的商品，也需要低功耗、低成本和廣覆蓋的網(wǎng)絡，企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)之間的橫向集成也需要無所不在的網(wǎng)絡，5G網(wǎng)絡能很好的滿足這類需求。

工業(yè)AR：在智能工廠生產(chǎn)過程中，人發(fā)揮更重要的作用。由于未來工廠具有高度的靈活性和多功能性，這對工廠車間工作人員有更高的要求。為快速滿足新任務和生產(chǎn)活動的需求，增強現(xiàn)實AR將發(fā)揮很關(guān)鍵作用，在智能制造過程中可用于如下場景：如：監(jiān)控流程和生產(chǎn)流程。生產(chǎn)任務分步指引，例如手動裝配過程指導；遠程專家業(yè)務支撐，例如遠程維護。在這些應用中，輔助AR設施需要最大程度具備靈活性和輕便性，以便維護工作高效開展。

云化機器人：在智能制造生產(chǎn)場景中，需要機器人有自組織和協(xié)同的能力來滿足柔性生產(chǎn)，這就帶來了機器人對云化的需求。5G網(wǎng)絡是云化機器人理想的通信網(wǎng)絡，是使能云化機器人的關(guān)鍵。

5G技術(shù)已經(jīng)成為支撐智能制造轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵使能技術(shù)，能將分布廣泛、零散的人、機器和設備全部連接起來，構(gòu)建統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)絡。5G技術(shù)的發(fā)展可以幫助制造企業(yè)擺脫以往無線網(wǎng)絡技術(shù)較為混亂的應用狀態(tài)，這對于推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施以及智能制造的深化轉(zhuǎn)型有著積極的意義。

智能制造的核心是智能工廠

信息化革命愈演愈烈，機器設備、人和產(chǎn)品等制造元素不再是獨立的個體，它們通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)緊密聯(lián)系在一起，實現(xiàn)更協(xié)調(diào)和高效的制造系統(tǒng)。

當前制造業(yè)的轉(zhuǎn)型可以看作是自動化升級和信息技術(shù)的融合提升，這不僅僅是自動化和機器換人，而且工廠能實現(xiàn)自主化決策，靈活生產(chǎn)出多樣化的產(chǎn)品，并能快速應對更多的市場變化。

人工智能和制造系統(tǒng)的結(jié)合將是必然的，利用機器學習、模式識別、認知分析等算法模型，可以提升工廠控制管理系統(tǒng)的能力，實現(xiàn)所謂的智能制造，才能使企業(yè)在今天競爭激烈的環(huán)境獲得更好的優(yōu)勢。

智能制造過程主要圍繞著智能工廠展開，而人工智能在智能工廠中發(fā)揮著重要的作用。物聯(lián)網(wǎng)將所有的機器設備連接在一起，例如控制器、傳感器、執(zhí)行器的聯(lián)網(wǎng)，然后，AI就可以分析傳感器上傳的數(shù)據(jù)，這就是智能制造的核心。

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用發(fā)展，網(wǎng)絡和實體系統(tǒng)將緊密聯(lián)系在一起，也就是物聯(lián)網(wǎng)將生產(chǎn)現(xiàn)場的處理器、傳感器連接起來，使得機器人之間可以進行通信，可以互相溝通，而機器和人的工作將不再會嚴格分工，未來制造系統(tǒng)把人和機器融合在一起。

數(shù)字雙胞胎是重要的角色，智能制造的整個流程都有一個數(shù)字孿生模型，系統(tǒng)里包括了現(xiàn)實世界的任何東西，可以是應用或者操作指南手冊等。

此外，智能制造系統(tǒng)里還有人機交互，即人和機器人之間的互動。還有用人工智能驅(qū)動、優(yōu)化產(chǎn)品和流程等。工廠需要做一些預測性維護或者是預測機器的能耗等等，越來越多的這些功能都可以在智能工廠里實現(xiàn)。

5G時代智能工廠前景展望

從2016年到2018年，我國的5G基礎研發(fā)測試分為三個階段。第一階段是5G關(guān)聯(lián)技術(shù)試驗，第二階段是5G技術(shù)方案驗證，第三階段是5G的系統(tǒng)驗證。

我國于2016年1月啟動了5G技術(shù)試驗，為保證實驗工作的順利開展，IMT－2020（5G）推進組在北京懷柔規(guī)劃建設了30個站的5G外場。在5G第二階段試驗完成之后，第三階段試驗將于2017年年底或2018年年初啟動；預計5G第一個標準版本將于2018年6月完成，完整版本或?qū)⒂?019年9月完成，并有望在2020年實現(xiàn)大規(guī)模商用。

面對第三階段試驗，為了做好配合，進一步豐富場景，我國未來計劃在6個城市開展更多的試驗，包括5G技術(shù)與智慧城市的核心規(guī)劃結(jié)合，助力智慧城市的建設；借助5G的試驗推動雙創(chuàng)，以及在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造方面充分利用5G技術(shù)。

智能工廠是5G技術(shù)的重要應用場景之一。利用5G網(wǎng)絡將生產(chǎn)設備無縫連接，并進一步打通設計、采購、倉儲、物流等環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，從而構(gòu)造一個面向未來的智能制造網(wǎng)絡。在此，編者整理了業(yè)界對5G時代智能工廠的前景展望，讓我們一同期待新時代的到來。

助推柔性制造 實現(xiàn)個性化生產(chǎn)

全球人口正在接近80億，中產(chǎn)階層消費群不斷擴大，有望形成巨大市場，進而對消費布局產(chǎn)生影響。帶有客戶需求和產(chǎn)品“信息”功能的系統(tǒng)成為硬件產(chǎn)品銷售新的核心，個性化定制成為潮流。為了滿足全球各地不同市場對產(chǎn)品的多樣化、個性化需求，生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部需要更新現(xiàn)有的生產(chǎn)模式，基于柔性技術(shù)的生產(chǎn)模式成為趨勢。國際生產(chǎn)工廠研究協(xié)會的定義為：柔性制造系統(tǒng)是一個自動化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少人的干預下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族，系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設計時所考慮的產(chǎn)品族的限制。柔性生產(chǎn)的到來，催生了對新技術(shù)的需求。

一方面，在企業(yè)工廠內(nèi)，柔性生產(chǎn)對工業(yè)機器人的靈活移動性和差異化業(yè)務處理能力有很高要求。5G利用其自身無可比擬的獨特優(yōu)勢，助力柔性化生產(chǎn)的大規(guī)模普及。5G網(wǎng)絡進入工廠，在減少機器與機器之間線纜成本的同時，利用高可靠性網(wǎng)絡的連續(xù)覆蓋，使機器人在移動過程中活動區(qū)域不受限，按需到達各個地點，在各種場景中進行不間斷工作以及工作內(nèi)容的平滑切換。

5G網(wǎng)絡也可使能各種具有差異化特征的業(yè)務需求。大型工廠中，不同生產(chǎn)場景對網(wǎng)絡的服務質(zhì)量要求不同。精度要求高的工序環(huán)節(jié)關(guān)鍵在于時延，關(guān)鍵性任務需要保證網(wǎng)絡可靠性、大流量數(shù)據(jù)即時分析和處理的高速率。5G網(wǎng)絡以其端到端的切片技術(shù)，同一個核心網(wǎng)中具有不同的服務質(zhì)量，按需靈活調(diào)整。如設備狀態(tài)信息的上報被設為最高的業(yè)務等級等。

另一方面，5G可構(gòu)建連接工廠內(nèi)外的人和機器為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)，最終使任何人和物在任何時間、任何地點都能實現(xiàn)彼此信息共享。消費者在要求個性化商品和服務的同時，企業(yè)和消費者的關(guān)系發(fā)生變化，消費者將參與到企業(yè)的生產(chǎn)過程中，消費者可以跨地域通過5G網(wǎng)絡，參與產(chǎn)品的設計，并實時查詢產(chǎn)品狀態(tài)信息。