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5G赋能智慧工厂,三一重工勇立潮头

G赋能智慧工厂,三一重工勇立潮头"

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5G深耕,共荣共生,行业应用扬帆起航

5G商用两年以来,基础设施建设成效显著,技术能力不断提升,网络和用户规模全球领先,应用探索日益活跃。5G行业融合应用已成为促进经济社会数字化、网络化、智能化转型的重要引擎。

在近期工信部发布的《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》中提到的5G行业融合应用深化行动中,首先被提及的就是5G+工业互联网,着力于打造5G全连接工厂标杆,加快利用5G改造工业内网,不断强化示范引领,推动成熟模式在更多行业和领域复制推广。

2021年8月底,新一届世界5G大会在北京盛大召开,以“5G深耕,共融共生”为主题,聚焦智能制造、医疗健康、能源等多个热点领域,展现行业领域的创新应用场景、成功落地案例和重点发展方向,诠释垂直行业与通信行业的深化协同。

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在世界5G大会的“行业应用创新论坛”上,推出了2021年十大重点创新应用案例,展现行业赋能最佳实践。三一重工携手中国电信、华为,倾力建设的北京桩机工厂5G智能制造项目,因系统架构完善、应用场景丰富、示范价值突出等优势,成为了诸多应用案例中的翘楚。

02

5G全连接工厂,赋能智能制造,加速数字化转型

三一重工是中国最大的工程机械制造商,也是世界最大的混凝土机械制造商。我们熟悉的三峡工程、“鸟巢”体育馆、新加坡世界最高摩天轮、以及上海中心大厦、广州小蛮腰、阿联酋迪拜塔等高楼,都有三一的设备参与建设。

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以三一重工为代表的工程机械企业的生产模式是典型的离散制造模式,其主要特点是:离线为主、流程为辅、装配为重点,普遍面临着数字化工厂发展缓慢,生产物流效率低下等问题。

工程机械产业由于产品系列多,批量小,制造工艺复杂,装备和工具繁多等特点,使其相对电子制造、汽车制造等其他离散制造行业的智能化水平存在一定差距。整个制造过程中,各零部件的加工相互独立,工艺离散,生产环境难以有效衔接,造成各生产环境的库存积压。

另外,由于现场设备种类多,互联难度高,很难实时获取设备运行数据。加之MES与ERP、PLM等系统的集成度低,数据流很难贯通,设备巡检等维护工序依赖人工介入,数字化管理进展不畅,缺乏故障分析模型,难以开展预测性维护工作。

因此,工程机械制造向网联化、智能化、共享化的发展成为新一轮科技和产业变革的主攻方向。工程机械行业的“数字化转型”和“智造升级”已迫在眉睫。

三一重工基于对行业自身现状的深刻认识,积极在全国多地布局5G全连接工厂,赋能智能制造,加速数智化转型。北京桩机工厂,正是三一重工携手中国电信和华为联手打造的面向“互联网+”协同制造的5G虚拟专网建设标杆样板点,建成后可向行业开放,复制推广到其他企业。

为了优化5G网络资源使用效率,保证无线空口资源高效使用,提升上行带宽能力,保证以最小的建设成本满足多场景的工业互联需求及网络可靠性要求,三一重工携手中国电信建成了”1+4”的新型5G+工业互联虚拟专网架构。其中,“1”为5G虚拟专网,“4”为5G虚拟专网中将运用的5G网络切片、5G超级上行、5G边缘计算、5G专线等核心技术。

5G虚拟专网技术将用户面流量分流到三一内部网络,提供高性能计算,执行时延敏感的数据处理,并将机器视觉、低速移动驾驶等功能下沉到MEC边缘计算平台,并使用网络切片来保障网络不同业务的性能要求。

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整个网络架构包括各种功能的5G终端、华为建设的5G定制化基站、基于MEC和5G工业网关在内的边缘基础设施层、工业互联网平台、包含多种智能制造核心业务的工业应用层、以及工业园区统一管理中心和工业制造管理中心等多个模块。

这个系统的全景逻辑功能架构以5G连接为神经,整个工业制造全流程所涉及的各种功能各得其所,运转有序,就像把肌肉、骨骼、大脑协调起来一样,组成了智能制造的有机整体。

现阶段工厂设备除了对时延要求在15ms以下极为严苛的PLC控制外,其余都用5G网络接入,要求上行容量在1Gpbs/万平米以上、单终端达到300Mbps以上; 时延在20ms左右,园区专网可自运维。

整个5G全连接工厂目前已经上线了多种场景下的多种5G+融合创新应用,通过5G+云+AI能力,构建可灵活部署、泛在接入、智能分析的全云化、数字化工厂,5G技术将为智能制造带来巨大动能。其中以5G+智能网联AGV、5G+高清视频+云端AI识别、5G+机器视觉+工艺联动、以及5G+设备互联及数据采集等4大类业务最具代表性。

5G+智能网联AGV:通过5G双AGV联动构建自动重载物流系统,实现超重、超大、超长物料自动配送及自动上下料,并和设备控制系统集成实现自动生产,通过5G牵引车自动驾驶和远控,实现了生产园区物流无人化。

5G+高清视频+云端AI识别:基于5G的高清视频结合云端AI识别技术,可对工厂人、机、料、法、环进行实时监控,自动识别危险施工、不规范作业、人员离岗、产线怠工、物料转运轨迹等,提升效率。

5G+机器视觉+工艺联动:通过5G机器视觉实现智能下料拣选、智能坡口、小件无人机加、智能焊接、视觉自动组对、自适应喷涂、大型工件自动装配等创新应用,可安全、高效的无人化作业。

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5G+设备互联及数据采集:基于5G的设备互联,建立管理驾驶舱,现场人、机、料数据实时回传,应用AI技术进行资源优化配置,还可通过监控设备开机率和作业率,发现制造黑洞,消除冗余浪费, 减少设备等待浪费,优化设备工艺参数。通过这些措施,设备作业率提升了20%,并实现了设备OEE管理、设备健康诊断与预测性运维、生产辅料成本智能核算、刀具寿命预测、机加自适应控制等应用。

三一重工通过建设上述的5G全连接工厂来实现智能制造,具有剪辫子、去机房化、数据驱动智能应用等三大特色,实现了以复杂作业过程智能分析、自动物流、少人化/无人化作业等应用场景为特色的5G+工业互联网制造新模式,制造全过程可追溯,极大地改善工作环境,提高生产效率,降低废品率,降低人工使用量,实现了能源集中管理。

03

打造智慧灯塔,引领时代大潮

面对第四次工业革命以及数字经济时代的到来,如果不能实现数字化转型,就会面临被淘汰的命运。三一重工,正是以“不翻身就翻船”的坚定决心,走在制造业数字化转型的风口浪尖之上。

本次在世界5G大会上亮相的在三一重工北京桩机工厂落地的5G全连接工厂,将作为三一集团倾力打造的又一“灯塔工厂”,具有标杆示范效应,建成后可作为样板点向行业开放并实现能力外溢,赋能整个行业的数字化转型。

去年12月底,工信部在印发的《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》中,提出了在近三年初步建成覆盖各地区、各行业的工业互联网网络基础设施,并在10个重点行业打造30个5G全连接工厂的目标。

今年7月份,工信部《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》中,进一步明确地指出了5G+工业互联网推进措施:发展重点行业,打造典型应用场景,持续开展试点示范,支持5G在质量检测、远程运维、多机协同作业、人机交互等智能制造领域的深化应用,不断强化示范引领,推动成熟模式在更多行业和领域复制推广。

三一重工的“灯塔工厂”,无疑是对这两份行动计划的良好践行,为整个行业的数字化转型做出了榜样。相信在业界的共同努力下,将来会在更多的行业出现更多的5G全连接工厂,推进5G+工业互联网应用的扬帆起航。

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