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5G技术点燃“智造火花”

来源:中国工业和信息化  撰稿人:  发布时间:2021年08月09日 浏览:
摘要:

好友娱乐登录地址5G在复杂工业场景下的融合应用蓝图,已经将徐工智造推进到4.0。

  真正的智能工厂究竟什么样?

  在徐工起重机5G智慧工业园,已打造了九条智能生产线、三个智能车间,这样的布局使产能、质量控制、效率等方方面面都大幅提升。车间内,机械手有条不紊高效运转,机器人闪转腾挪动作娴熟……园区内,通过5G技术的赋能和大数据的运用,“万物互联”得以实现,设备、产品车、物流车、生产环节中的各种物料、当前的库存状态……所有表现一览无余。5G在复杂工业场景下的融合应用蓝图,已经将徐工智造推进到4.0。

  在推进智能制造的过程中,徐工采取了“一体两翼”的策略,一体是指智能制造的系统性工作,即依托大带宽、低时延、广连接、高可靠的5G网络进行总体布局;两翼中的“一翼”是自动化,包括传统装备的自动化升级和生产线的改造,另“一翼”是数字化,即设备联网系统、高级计划排程API系统、质量管理系统等全部连接起来,将所有数据汇总至中央集控指挥中心。这些看得见的生产线和看不见的数字化系统,将一座未来智能工厂的模样展现在你我眼前。

  5G的力量

  以徐工“全球最大起重机生产基地”为例,在这里,5G网络正发挥着它最大的优势——工厂少人化、自动化的程度越来越高,设备之间的协同性越来越强。值得一提的是,这样的5G工业内网并不是传统意义上的互联网,由于5G基站都是建在工厂内的,所有终端直接传输数据到5G基站,整个过程不需要经过外部互联网,所以流量费用和成本并不高。

  5G技术将做到从三级生产线到整个工厂,乃至整个公司的数据全部打通。纵向来看,包括一线管理层、中层管理和各职能部门、公司级决策层;横向来看,包括各个业务主题,比如质量主题、财务主题、供应链组及采购主题、库存、制造环节、销售服务……所有这些形成一个矩阵,矩阵中的数据都汇总到集控中心。海量数据的汇总其实是为了完成三件事情——

  首先,是预警,对任务进度和完成质量进行跟踪,通过数据分析得到指标参数,实现预警功能;其次,是实时报警,当设备出现故障,相关信息从生产线反馈过来,后端部门快速响应并进行调度;最后,是全面预测,即结合内外部数据,预测例如市场走势等宏观趋势,这是技术含量最高的功能,也是下一步5G及其相关技术努力的方向。“关键在于,这些功能的实现,大大提升了生产效率,可以做到维护不停工。”徐工重型信息化管理部部长李忠福点出要害。

  5G+制造应用场景方面,通过覆盖全工厂的5G网络,直接从核心设备获取数据,其最重要的意义在于能够实时了解设备的状态。“当工厂内新增设备需要联网时,传统的做法是,花费至少一星期的时间综合布线,而5G网络则可以直接连接,实现在一天之内快速接入网络。”李忠福强调了5G所具备的优势。另外,部分大型设备是通过轨道进行运动的,很容易出现轧断线路的情况。虽然在WiFi环境下,此类问题能够得以缓解,但WiFi网络的连接数和覆盖距离都无法满足工厂作业要求,而5G网络的覆盖易如反掌地解决了这样的问题。

  “在质量控制工艺改进方面,徐工基于‘5G+机器视觉’技术,发现装配环节的错装、漏装等问题,实现了在线质量控制。”徐工重型研发工程师周化龙基于机器视觉的应用实例总结道。

  周化龙指出:“徐工自主研发、基于5G技术打造新产品试验验证平台,对起重机各项性能与可靠性进行严格的试验验证,来保障产品品质。通过该平台,可以远程查看距离总部20公里外的徐工综合试验场里起重机整机、系统、零部件等试验的4K高清画面,实时对试验全过程进行管理,对数据、任务、进度、问题等进行监控,让整个试验验证工作有序、高效协同开展。”

  在5G技术出现之前,新产品测试试验需要在车上安装许多传感器,中间过程派出员工跟踪,实验过程效率很低。现在则可以实现在后台直接把数据全部采集回来,并对数据进行自动处理,从而完成对产品表现的综合评估。不仅如此,在产品测试阶段,可基于产品测试模型在云端做自动化评价。当数据量巨大时,还可以实现终端在现场直接处理数据,处理结果再上传云端,将复杂的数据计算部署在边缘端,会大幅减轻云端的计算压力。

  5G+市场应用场景方面,当用户反馈设备出现故障时,基于故障分析的需求,利用5G+AR/VR技术,通过AR眼镜向云端实时传输数据,它可以像手机一样进行双向交互。位于总部的技术人员通过监控系统,就像在起重机面前一样,分析具体参数,排除故障,实现零距离快速服务。与此同时,通过对历史数据的追溯,发现一些用户难以描述的故障,技术人员可以回调数据、还原现场情况,然后解决问题。

  智能5G技术的应用,保证了产品的领先性、一致性、可靠性,以及技术的迭代更新,从而彻底摆脱了市场竞争中“降价、降成本、降品质”的恶性循环。

  徐工智造4.0

  徐工重型5G智能工厂,是徐工智造4.0的应用实践与实施案例。近日,徐工推出重点工程“徐工智造4.0”,充分展现了我国装备制造业的智能制造发展现状和未来趋势。其理念在于,徐工始终坚持以“创新驱动、智能制造”发展为主线,树立与智能化时代与时俱进的产品观、智造观、用户观、生态观,以“智”赋能产品、研发、制造、营销、服务等全价值链智能工厂。

  面对“徐工智造4.0到底是什么”的问题,徐工机械信息化管理部部长付思敏回答:“徐工智造4.0具备五大特性,一个核心——以客户为中心,坚持客户导向,以提升客户满意度为目标,力求为客户创造更高价值;两个战场——市场和工厂,决战在市场,决胜在工厂,为客户提供高质量、高技术含量的产品,最具竞争优势的产品,按照工厂价值链和规律快速满足市场;三项融合——IT与OT融合,IT与CT(通信技术)融合,IT与BT(业务流程)融合;四大能力——基于正向设计打造智能化产品的能力、精益制造的能力、自主可控的供应链能力、智能服务能力;五大价值链环节智能场景应用——包括徐工重型的5G场景、徐工铲运的自动分拣、OEE提升等。”

  徐工智造4.0既对标了德国提出的工业4.0,也按照工信部智能制造成熟度标准提出能力要求,反映了当前标杆企业所能达到的高度——4级程度,体现了徐工智能制造建设的阶段水平。

  作为徐工智造4.0的缩影,“5G+工业互联网融合应用项目”早在2019年就已启动,项目以徐工重型超大吨位起重机产业基地为依托,致力于打造工程机械行业首个5G端到端切片与边缘计算相结合的智慧园区专网。融合企业5G+研发、5G+制造、5G+市场、5G+园区管理、5G+全产品施工等业务应用需求,综合应用机器视觉、人工智能、高精度室内定位、AR/VR等面向工业互联网特定需求的关键技术,打造30余个“5G+工业互联网”典型应用场景,建设智慧工业园区和5G全价值链智能工厂。

  徐工智造4.0的领先之处在哪里?付思敏回答说:“5G+工业互联网融合应用项目基于徐工最完整、最复杂、最典型的工业场景需求和参数设定,联合联通、华为共同研发出一批工业级5G模组、5G终端,形成一批5G产线设备、5G工程机械的适用改造方案,推动5G+工业互联网技术研究和储备,并形成面向5G工业模组及装备、5G工业控制(CAN、PLC)、5G园区专网、5G工业切片网络的标准或白皮书。”

  “利用‘5G+工业互联网’的协作,不同厂家、不同品牌、不同年代生产的大量设备都可连接在集成平台上,实现了设备之间最大程度的互联互通。”李忠福介绍,这样不仅能对生产设备运行数据实时监测,让产能排布更加精准合理,大幅提高生产效率,还能跟踪回传产品参数,为客户提供远程诊断服务,极大提升了企业的市场口碑。

  不止是设备实时监测、产品在线诊断,在徐工重型,“5G+工业互联网”的融合应用正不断摩擦出更多“智慧火花”——通过5G专网将新产品调试采样数据和调试画面实时传回,并在线分析,有效助力产品研发设计;借助人工智能、AR/VR等新技术,实现智能分析和决策,让管理变得更为科学精准……“5G+工业互联网”的融合应用,打造了全新的工业生产制造和服务体系。

  “利用5G技术跟踪新产品的调试,实时回传调试参数和4K高清现场画面,实现在线调试,较传统调试手段,可降低产品超早期调整类故障反馈率35%,显著提升产品一致性;服务专家远程诊断,利用增强现实(AR)技术与分布在全国的服务人员在线沟通、在线诊断,实现零距离快速服务,24小时完工率可提升2个百分点;产品质量在线控制,在智能工厂内,利用5G+机器视觉+人工智能技术,对装配缺陷在线监测快速干预,按照‘道道工序稳定、件件零部件合格’的指导思想,实现产品质量在线控制,一次质量检验合格率提升5%。”对于5G可以带来的效益,李忠福给出了具体数据。

  “在产品底盘行驶性能试验验证过程中,利用5G技术的低时延特点,数据在后台远程采集、快速回传,并且与数字孪生模型进行实时的数据交互,自动分析,快速评价和预测起重机的行驶安全性、舒适性等关键指标。在产品上车吊装性能试验验证过程中,同样利用5G广连接特点,互通设计数据、仿真数据、装配数据,来实现吊装控制安全性、精准平顺性等关键指标的优化与标定,综合评价产品上车吊装性能。通过零部件、系统、整机科学严谨的三级试验验证体系,确保了起重机研发产品的可靠性与内涵品质。”研发中如何利用5G优势?徐工重型工程中心副主任王帅给出了这样的答案。

  徐工自主研发了基于5G的起重机远程调试技术,通过5G网络,调试人员可以在集控中心远程控制被试车辆,开展起重机上车吊装作业的调试任务。同时,被试车辆的运行数据实时回传到集控中心,并驱动数字孪生模型进行仿真分析。这种调试方式与传统的调试手段相比,能够大大改善调试人员的作业环境和作业安全性。

  智能化作业

  随着清洁能源、交通运输等行业的高速发展,以智能化作业提升起重机安全性和施工效率,成为行业重要发展方向。欧美先进企业均将智能作业作为核心技术重点攻关,但尚未形成系统解决方案,仍然停留在“人力为主,机械为辅”的状态,智能作业是中国企业在全球轮式起重机行业持续领先的关键。

  依托“产学研用”协同创新模式,徐工重型将信息化、智能化与复杂装备施工深度融合,全面攻克了轮式起重机智能作业关键技术,实现了智能作业、智能辅助行驶、智能管理,以智能化施工主动预防风险、提升作业精度和效率,解决了传统技术存在的三大难题,实现了从“经验操作”向“智能作业”的技术突破。

  作业工况自动规划技术——通过对起重机人机交互系统的数千条性能数据自动查询和寻优,实现了最短3秒时间内最优工况推荐,避免吊装作业额外携带相关设备和资料,简化起重吊装操作过程,起重机作业效率提高34%。

  首创起重变幅补偿技术——通过对起重机变幅角度的精准控制及吊臂挠曲的自动预测,实现对因起吊重物引起的吊臂变形的有效补偿,保证起重作业起吊和下落过程中幅度误差低于3%,有效确保起重作业安全性。

  起重机卷扬随动技术——通过对起重状态信息的实施监测及卷扬吊钩位置预先设定,在伸缩和变幅过程中自动启用并控制卷扬动作,从而保证吊钩距离地面或者臂头的位置不变,有效避免吊钩与臂头发生碰撞的现象,节省吊装时间40%以上。

  辅助吊装技术——起重机施工的时候,吊装高度可达140米,且需要完成毫米级的对接,在操作室里很难看清上面的具体情况。通过无人机搭载高清摄像头,能够实时地把微观画面传输下来,用以辅助吊装。借助5G网络传输高清画面,捕捉细节并快速反馈,相当于拥有了第三方的视角,使整个施工过程更加高效,也更加安全。

  作为特种机械,起重机对施工安全的要求非常高,吊装的施工环境很复杂,怎样在障碍物当中寻找一条最佳路径,怎样做到防碰撞,怎样快速吊装到位,怎样提升吊装效率……随着5G技术的日益普及,5G网络的全面覆盖,这些问题都将迎刃而解。

责任编辑:褚赞赞
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