半岛观察 | 5G+工业互联网到底怎么加?青岛蹚路“无人区”释放乘数效应

2021-07-23 15:36 大众报业·半岛网阅读 (56843) 扫描到手机

半岛全媒体首席记者 娄花

5G和工业互联网,一个关系着数字经济的基础,一个代表着实体经济的升级,二者对经济社会发展的意义非同一般。用好5G和工业互联网,不仅是为了加速数字中国、新型工业化进程,更将为高质量发展创造新机遇、注入新动能。

工业互联网被认为是5G的主战场, 当前,“5G+工业互联网”已成为产业热情最高、创新最活跃的5G应用领域,无论是《“5G+工业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践》的发布,还是5G应用杨帆计划的推出,足以看出国家对于两者融合的重视。那么“5G+工业互联网”到底处于什么样的应用期,两者碰撞能产生什么样的化学反应,澎湃着怎样的动力,又有哪些痛点,想要大规模的应用还需要多长时间,记者进行了调查。

工人戴上”眼镜“,”专家“实时指导

5G+工业互联网在家电行业已经先行先试。

在位于西海岸新区的海尔中德园区总装环节,工人戴着AR眼镜正在进行家电的装配, 通过5G+AR应用,首件封样可通过AR作业指导书的方式指导检验人员进行精准检测,检验周期由原来的2个小时缩短到1小时左右,检测过程可实时回传留存在MEC上,5G网络解决了WIFI传输不稳定、干扰大的问题。另一方面当生产现场出现问题,可通过AR呼叫远程专家进行“零距离”指导 ,专家可将指导信息、设备操作说明书、图纸、文件等也可以通过5G网络实时同步到现场AR终端,指导现场维修或装配人员,装配效率、维修效率提升。该案例入选工信部发布的《“5G+工业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践》。

而在外观检测环节,网线辫子没了,工控机取消,取而代之的是内嵌5G模组的工业相机以及一体化视觉检测设备。不同于其他产品,由于家电产品体积大,传统方式下都是通过机器人带动工业相机检测识别,整个过程对于网络速率的要求比较高,线缆容易损耗,造成停机;同时工控机的孤岛检测结果数据无法得到充分有效的利用;且算法在本地易破解,无法实现共享。

海尔工业智能研究院创新应用总监 黄玉宝介绍,5G+机器视觉应用后,工业现场实现轻量化部署,部署周期由原来的1个月缩短到1周;算法上移到MEC可以根据各场景实际处理情况统一配置计算能力,实现数据、算法的多工位共享,整体投资降低约40%,同时输入样本量大,也保证了检测算法的不断优化,质量检测准确率也大大提升。而这一场景应用主要是利用了5G带宽大,以移代固、低延时等优势。

采集动车调试数据,不再登顶目测

不仅在家电行业,作为大国重器的高速列车也在探索5G+工业互联网的应用,  工业互联网的重要基础是通信基础网络,5G作为新一代通信技术网络对于无线通讯发挥着重要作用,5G与Wi-Fi、有线的关系是基于工业场景互补融合关系,而不是替代关系。中车青岛四方机车车辆股份有限公司信息技术部基础支持室主任曲峰认为目前主要“解决‘痛点’为主,‘创新’应用为辅”推进5G技术的应用。

“动车厂区试验环线距离长、车内环境复杂,WiFi难以实现全覆盖,调试信息双向交互频繁,对无线网络要求可靠性高(99.9%)。”中车青岛四方机车车辆股份有限公司信息技术部基础支持室主任曲峰说出动车调试的一大痛点,并且找到了5G+环线动调车载网络数据采集应用解决方案,在试验环线进行5G信号覆盖,研发支持5G的动态调试试验装置,采集的数据通过5G网络上传至数字化调试平台,为车辆牵引和制动性能的验证提供更加可靠、及时的数据支撑。

而在动车车顶检测方面,痛点在于人工登顶目测方式存在安全风险,效率不高,机器视觉检测要求网络带宽大于50Mbps,时延小于20ms。曲峰介绍,5G+机器视觉的车顶检测第一视角通过5G网络展现,检查人员远程进行车顶检查。同时基于机器视觉技术,实现车顶检查问题的自动识别、标记、告警等,最终形成检修工单及检修知识库,人工检测+机器视觉检测双重措施,对产品质量检测提供更加有效的检测保障,减少作业人员的登顶次数、规避登顶风险,提升检查效率。

司机室三维曲面窗口采用三维技术检测,车体长、宽、高等大尺寸使用光笔进行数据采集,而痛点为数据采集量大于500M,仅通过WiFi上传检测报告,点云数据本地保存且定期删除,未能对点云数据进行深度利用。“基于5G+大数据的动车组三维检测,可对现有三维检测设备及光笔等设备加装5G模块,将采集的点云数据通过5G网络上传。对点云数据进行归档、建模和分析,实现测量数据全寿命周期质量追溯;数据挖掘多维度利用,指导工艺优化。”曲峰说。

中车四方正在利用5G技术实现制造装备的全面感知、泛在互联和智能控制,在智能制造、智慧物流、智能服务等领域开展典型场景的网络化应用创新,“轨道交通装备制造业5G创新应用项目”入选山东省5G试点示范项目。

赋能码头、园区,迎来智慧化

山东港口青岛港自动化码头一次次刷新着码头装卸世界纪录,离不开新一代信息技术的应用。

一艘艘巨轮满载货物行驶在航道上,工作人员通过电脑远程控制轨道吊、桥吊,24小时不间断抓箱、放箱,装载在无人驾驶集卡上的货物,来往于堆场和码头之间……5G以其传输速率高、时延小、海量连接三个特性,解决了港口海量信息传输的问题,实现了数据实时回传。

传统的5G轨道吊、桥吊控制主要借助人工,桥吊司机要在码头和船舱之间转运集装箱,这一过程是影响装卸效率的核心环节。操作室与集装箱之间有超过20层楼的距离,连接两者的是不断晃动的钢缆,集装箱角柱上的挂孔仅有6厘米的宽度,准确对准挂孔是抓取的最大难度。放下集装箱也不是一件容易的事情,集装箱的最大重量达3万公斤,桥吊司机必须估计好钢索的弹性和惯性才能避免撞击,对操控者视力、反应能力要求高,且装卸易受天气影响。现在在桥吊、轨道吊等核心设备上安装了高清摄像头和PLC控制器,接入5G网络,司机在中控室观看多路实时视频进行远程操作,完成吊车吊具精准移动、抓举集装箱等所有操控,装卸作业也不再受昼夜更替和人员熟练程度影响。作业设备与后台的控制系统连接,系统对设备实时上传的数据进行快速运算,再将指令下达给各个设备。

青岛港国际股份有限公司郭乙运主任介绍,龙门吊、无人集卡、监控移动巡检等是智慧港口的三大典型应用场景。

“传统理货需人工在室外手动采集信息,劳动强度大,易产生人为误差,需要视频+AI的智能理货。”深圳信通院青岛中心高级工程师李韩军说。

除了智慧港口,青岛也在探路5G智慧园区,海克斯康平台架构师汤连杰介绍,在高新区新建11万平方米代表最先进技术水平的智慧园区智能工厂,是其全球最大的生产基地,目前正在建设的“海克斯康智慧产业园”包括了一万三千平米的办公楼,九千平米的展示厅,和三万七千平米的厂房。新工厂主要用于海克斯康制造智能产业单元进行先进计量系统制造,将利用海克斯康智能制造技术来生产和校准系统。

选树标杆,走在前列

经过对青岛的初步调研,在北京邮电大学信息与通信工程学院电子信息工程系主任 孙松林看来,青岛在“5G﹢工业互联网”应用方面已经走在了全国的前列。

青岛持续开展“5G﹢工业互联网”试点示范,抓好创新模式的应用推广,推动制造业高质量发展,2020年,全市共有2个项目入选国家试点、44个项目获批山东省试点、10个项目被评为市级5G“十佳场景示范”。国家电网青岛供电公司“5G赋能智能电网,构建5G行业专网先行示范区”获全国第三届“绽放杯”5G 应用征集大赛三等奖,青岛银行“5G智慧银行项目”、青岛港“5G智慧港口应用项目”获优秀奖。在工信部收录的15个第三届“绽放杯”5G优秀案例汇编中,山东黄金(莱西)公司“金矿井下全流程智能化,下井人员减半”、青岛海尔的“自动化精细化的家电产品质量管理”两个项目选录为全国优秀案例。

青岛市工信局相关负责人介绍,近年来,青岛市将工业互联网作为数字化转型的路径和方法论,积极落实国家5G发展战略部署,规划先行、典型引领,加快推进“5G+工业互联网”赋能应用和产业发展。

加快网络建设,紧跟国家战略规划,优先布局5G、大数据中心等带动性强的项目,截至今年4月底,我市已建成开通5G基站11735个,开通数量居全省第一,全市5G网络已实现主城区全面覆盖、区市城区连续覆盖,青岛5G网络质量全国领先,在移动集团的5G NSA网络测评中青岛移动位列全国第一,在联通集团的5G网络测评中青岛联通位列全国第三。

青岛抓好规划引导,出台《青岛市2020年5G基础设施规划建设实施方案》《青岛市5G移动基站设施专项规划(2020-2035年)》等规划建设文件。

青岛出台支持5G建设与应用的财政鼓励政策,对入选“5G十佳场景示范”的项目,按照智能软硬件投资额的10%,给予项目申报主体最高不超过200万元的一次性奖励,2020年,市级财政奖补超过1200万元。并明确各级政府机关、事业单位、国有企业,免费开放办公场所、公共交通枢纽及大型公共服务区域,鼓励区市对新建并开通运营的5G园区,在基站及配套设施建设费用、运行用电费用等方面给予支持。今年1-5月份,青岛市共为5G基站运营商完成直供电改造117个,完成电费压降227处,减轻电费负担150万元。

勇闯”无人区“,击破个性化痛点

无论从国际还是国内来看,5G处于导入期,工业互联网是 5G应用的主战场,5G﹢工业互联网正处于探索期,没有成熟的经验,需要一步一步探索。

记者调查发现,目前“5G﹢工业互联网”的应用,多是在电子设备制造业、装备制造业、钢铁行业、采矿行业、电力行业等行业的应用,主要改善着信息数据采集、传输和控制,多是点上的应用。”4G的应用场景相对比较简单,不管是看视频还是购物、交通,能很快找到通用的可复制的推广解决方案,而5G+工业互联网的应用场景个性化比较强,比较复杂,不仅不同的行业解决方案不同,企业之间也是千差万别。“北京邮电大学信息与通信工程学院电子信息工程系主任 孙松林教授说,因此很难快速找到通用的解决方案。

在目前的应用中,很多企业反应终端设备存在开发不足、体验感有待提升等情况,“不同于4G的终端设备,比如,一部手机就能解决使用者的各种语音、通信、拍照等需求,5G+工业互联网的设备很难通过一个终端来解决不同的应用场景。”孙松林说,“5G+工业互联网”跨界融合的难度和融通成本、细分市场的专业性要求都更高,运营商、设备商、工业互联网企业间的行业壁垒仍然较高,企业间融合融通、相互促进、共生共赢的产业生态尚未形成,因此需要各方不断的沟通磨合,以需求促研发,突破关键技术,在应用中不断升级。

此外,5G+工业互联网应用,对于网络上行速率要求比较高,比如,700兆在日常生活应用中很难用到,而在港口码头车间对高上行速率要求高,低速率反而用不上,因此也需要做出个性化的定制。

工业互联网协议多,5G技术介入非常困难,需要一个长期磨合的过程,5G能够快速介入的是企业层,如建设5G企业专网。2020年德国和日本先后建设了5G企业专网,中国目前还在做试点,孙松林认为这是一个不错的切入点。

“5G+工业互联网”商业模式也不够清晰,5G 在工业互联领域的应用模式与传统 2C市场模式有较大差别,企业运营模式呈现多样性,双方或多方合作的商业模式仍需进一步探索。

根据产业发展的规律,5G+工业互联网应用需要深耕场景,才能一步一步突破,形成可复制可推广的解决方案,作为领先者的青岛有希望打出全国样板,其中,定期举办5G应用沙龙,搭建交流平台,让供需双方面对面共同提出问题、探讨问题解决方案,也是青岛的一个尝试,近日,青岛市首场“5G+工业互联网”行业应用沙龙活动在青岛移动“5G城市展厅”成功举办,行业内企业专家在轻松的环境中进行头脑风暴,破解行业之问,“我们将助推典型场景的网络化应用创新,依托已选树的行业标杆,探索形成场景平台化复制能力,依托龙头示范项目的带动效应,逐步扩大市场规模,带动5G应用成本降低。“青岛市工信局相关负责人说。

在新的技术革命浪潮下,5G+工业互联网一定是未来的趋势,抢抓新一代信息技术与实体经济深度融合的重大机遇,供需深度打通,从场景应用痛点中来反哺场景应用,最终走向大规模应用,拓展更多经济发展空间,青岛的探索值得期待。