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淺談5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)MES行業(yè)應(yīng)用

作者：Hanthink 發(fā)布時(shí)間：2023-06-13 14:43:44 3020

 導(dǎo)語(yǔ)

隨著中國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展
，智能化制造產(chǎn)業(yè)已不可阻擋
，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、全新工業(yè)生態(tài)和新型應(yīng)用模式
，正在不斷改變傳統(tǒng)的制造模式
、生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)
，加速新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大
。
5G作為“新基建” 的領(lǐng)頭羊，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面的投資與建設(shè)也將加快我國(guó)智能制造步伐
，激發(fā)新型消費(fèi)和投資
、促進(jìn)就業(yè)創(chuàng)業(yè)、解放生產(chǎn)力
、打造經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能
。
同時(shí)，5G在工業(yè)領(lǐng)域作為剛剛興起還未完全成熟的一項(xiàng)技術(shù)
，在應(yīng)用過(guò)程中還需要一定的發(fā)展和升級(jí)
，這里就簡(jiǎn)單對(duì)當(dāng)前在MES系統(tǒng)建設(shè)中可能遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行探討。

典型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

，就是把人
、數(shù)據(jù)和機(jī)器連接起來(lái)。也就是說(shuō)
，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三要素
，是人、數(shù)據(jù)
、機(jī)器
。人和人的連接
，就是傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)；物和物（機(jī)器）之間的連接
，就是近來(lái)發(fā)展迅速的物聯(lián)網(wǎng)；而網(wǎng)絡(luò)存在的核心
，自然就是數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的巨大價(jià)值
。可以看出
，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)其實(shí)并太多沒(méi)有新的技術(shù)
，更多的是架構(gòu)的整合，從而把互聯(lián)網(wǎng)中成熟的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)移植到工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用中
，用于效率的提升
。

設(shè)備集成網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：

圖.典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

典型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，就是通過(guò)建立多個(gè)局域網(wǎng)

，然后通過(guò)交換機(jī)
、路由器將各個(gè)子網(wǎng)匯聚到企業(yè)核心交換機(jī)，從而打通設(shè)備與設(shè)備之間
，設(shè)備與系統(tǒng)服務(wù)之間的網(wǎng)絡(luò)
，做到數(shù)據(jù)集成共享。

這種架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)相對(duì)穩(wěn)定

、安全
，缺點(diǎn)就是布線施工以及運(yùn)維管理成本較高。

 

MES集成網(wǎng)絡(luò)的要求：

對(duì)于MES而言

，由于是直接服務(wù)于車(chē)間的系統(tǒng)
，與設(shè)備之間存在大量的、直接的數(shù)據(jù)采集交互
，所以穩(wěn)定高效的網(wǎng)絡(luò)是必須的
。

這其中就涉及到以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

  • 設(shè)備自身網(wǎng)絡(luò)接口：工廠網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)都是基于以太網(wǎng)的，所以設(shè)備想要接入這個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)

    ，必須具備以太網(wǎng)接口
    ，現(xiàn)在大多數(shù)設(shè)備也都已經(jīng)具備該接口或可通過(guò)配置以太網(wǎng)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入。

  • 局域網(wǎng)的搭建：工廠網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

    ，是由多層局域子網(wǎng)匯聚而成的
    ，這其中包含了設(shè)備局域網(wǎng)，線體局域網(wǎng)
    ，車(chē)間局域網(wǎng)
    ，再到機(jī)房局域網(wǎng)，辦公局域網(wǎng)
    ，數(shù)據(jù)逐級(jí)上傳
    ，所以在搭建局域網(wǎng)時(shí)
    ，需要考慮各個(gè)子網(wǎng)之間的交互，避免出現(xiàn)由于前期設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致數(shù)據(jù)限流或無(wú)法通訊的情況
    。

  • 網(wǎng)絡(luò)安全：網(wǎng)絡(luò)安全是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保障

    ，如果沒(méi)有嚴(yán)密的安全保障體系，上層的應(yīng)用就無(wú)從談起
    ，網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的價(jià)值就難以得到良好的應(yīng)用
    ，甚至?xí)p害企業(yè)的核心利益。

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)近年來(lái)熱度不斷上升

，國(guó)家政策不斷利好
，行業(yè)市場(chǎng)增速快，潛力巨大
，對(duì)我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化將起到巨大的推動(dòng)作用
。

5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)：

圖.5G+工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基本架構(gòu)

在當(dāng)前的大浪潮下，企業(yè)紛紛準(zhǔn)備投入到5G工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中去

，網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商也紛紛亮出自家的建設(shè)方案
，這其中的基礎(chǔ)架構(gòu)均包含了以下幾點(diǎn)：

  • 5G基站：企業(yè)在規(guī)劃工廠5G網(wǎng)絡(luò)前，需要考慮所要實(shí)施的廠區(qū)是否在對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商的5G信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)

    ，還要考慮所選擇的模式是否被當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施所支持
    ；

  • 設(shè)備接口：在選擇接入5G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景時(shí)，需要考慮業(yè)務(wù)所涉及的各類設(shè)備是否支持5G傳輸協(xié)議

    ，否則還需額外配置5G接口轉(zhuǎn)換設(shè)備
    ；

  • 場(chǎng)景選擇：對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前在工廠車(chē)間能夠使用5G的場(chǎng)景還比較受限

    ，更多的偏向于管理層系統(tǒng)或硬件
    ，對(duì)于直接控制生產(chǎn)的工業(yè)設(shè)備，由于其本身的特殊性
    ，在5G應(yīng)用方面還未較為普及
    。

5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景：

圖.5G+工業(yè)互聯(lián)應(yīng)用平臺(tái)架構(gòu)思路

當(dāng)前5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，更多的集中在如整車(chē)制造

、機(jī)加工
、能源電力等自動(dòng)化、信息化程度較高的行業(yè)
，這里以汽車(chē)制造業(yè)為例進(jìn)行簡(jiǎn)單分析
。

沖焊車(chē)間：在沖焊車(chē)間的生產(chǎn)過(guò)程中，主要以機(jī)器人

、機(jī)運(yùn)線
、沖壓機(jī)床等設(shè)備為主，且當(dāng)前這些設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口大都是傳統(tǒng)的串口或以太網(wǎng)形式
，并不具備5G無(wú)線傳輸?shù)哪芰?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，同時(shí)這些設(shè)備都直接關(guān)乎生產(chǎn)
，在新技術(shù)尚未成熟之前，直接接入5G網(wǎng)絡(luò)仍存在一定的風(fēng)險(xiǎn)
；

涂裝車(chē)間：與焊裝車(chē)間類似

，大量的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，當(dāng)前來(lái)看并不太適合5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)
，但涂裝車(chē)間也存在較多能源儀表
，這些設(shè)備可能經(jīng)過(guò)更換為智能儀表，再接入5G網(wǎng)絡(luò)
，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控能源消耗
，分析能源數(shù)據(jù)的效果
；

圖.能源監(jiān)控

總裝車(chē)間：總裝車(chē)間除了機(jī)運(yùn)線

，多數(shù)是人工組裝工位以及檢測(cè)設(shè)備，設(shè)備更加偏向輕量化以及系統(tǒng)化
，所以通過(guò)改造升級(jí)更容易實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的接入
，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程運(yùn)維等
；

其他方面：如AGV小車(chē)

、ANDON呼叫、工控機(jī)站點(diǎn)
、各類移動(dòng)端系統(tǒng)等
，均在各個(gè)車(chē)間尤其是裝配車(chē)間，更適合接入5G網(wǎng)絡(luò)
，實(shí)現(xiàn)車(chē)間內(nèi)部的智能化配送
、質(zhì)量檢測(cè)、生產(chǎn)管理
、設(shè)備保養(yǎng)等工作
。

圖.AGV配送

 

5G在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)：

正如人們所熟知的，5G的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：高速度

、低功率
、低延遲，這些在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中是十分需要的
，對(duì)于工業(yè)數(shù)據(jù)的采集效率會(huì)有很大的提升
，在工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，也更加具有優(yōu)勢(shì)
。

同時(shí)與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布線相比

，更加方便靈活，節(jié)約布線成本
。當(dāng)前加上國(guó)家政策扶持
，也正是企業(yè)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的大好時(shí)機(jī)
。

 

5G在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的挑戰(zhàn)：

工廠5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，由于是起步階段

，所以也面臨著諸多挑戰(zhàn)
，在真正的落地實(shí)施時(shí)，局限性較大
。

  • 設(shè)備接口：當(dāng)前大多數(shù)設(shè)備都是只能具備傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

    ，并不兼容5G模塊，所以目前主要方案就是進(jìn)行接口的外接改造
    ，從而滿足組網(wǎng)要求
    ，但這樣的改造，存在一定的成本
    ，在改造規(guī)模較大時(shí)
    ，并不比傳統(tǒng)布線的成本低；

  • 條件限制：由于5G屬于高頻信號(hào)

    ，它的波長(zhǎng)相對(duì)較短
    ，因此企業(yè)建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)必須在附近建立5G基站或者靠近5G基站，否則將會(huì)影響5G信號(hào)的強(qiáng)度
    ，而無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果
    ；

  • 安全性：5G面向企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的建設(shè)大概有3種模式：專網(wǎng)模式、企業(yè)自建核心網(wǎng)

    ，基站與公網(wǎng)共享模式和核心網(wǎng)用戶面功能下沉模式
    。其中專網(wǎng)最為安全可靠，但是目前中國(guó)沒(méi)有專用頻段
    ；企業(yè)自建模式
    ，相對(duì)安全，但成本較高
    ；下沉模式
    ，是目前使用最多的建網(wǎng)模式，也就是核心網(wǎng)和基站都是與運(yùn)營(yíng)商共享的
    。

在這種模式下

，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與5G、邊緣計(jì)算等新技術(shù)的融合以及第三方協(xié)作服務(wù)的深度介入增加了信息泄露
、數(shù)據(jù)竊取的風(fēng)險(xiǎn)
。同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備種類多
、數(shù)量多
，安全能力參差不齊，由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備軟件更新緩慢
、用戶及廠商通常無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)或修復(fù)漏洞
，導(dǎo)致設(shè)備漏洞較多
，這也使得工廠控制安全受到威脅，網(wǎng)絡(luò)攻擊可從IT層滲透到OT層
，會(huì)造成工業(yè)系統(tǒng)中斷等風(fēng)險(xiǎn)
。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從單點(diǎn)局部的特色業(yè)務(wù)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧苫⑾到y(tǒng)化的應(yīng)用

。雖然面臨著諸多挑戰(zhàn)
，但相信通過(guò)不斷的發(fā)展與完善，運(yùn)營(yíng)商
、工業(yè)方案提供商
、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化裝備提供商等一起合作，制定相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)
，必然可以發(fā)揮5G 優(yōu)勢(shì)
，使之真正服務(wù)于工業(yè)企業(yè)，從而促進(jìn)中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)
。

與此同時(shí)

，漢思作為專業(yè)的MES系統(tǒng)提供商
，特別是在汽車(chē)制造行業(yè)中
，十幾年的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)讓我們更加專業(yè)，對(duì)于車(chē)間自動(dòng)化設(shè)備集成
、數(shù)據(jù)采集分析等也已形成較為完整的體系
。我們注重行業(yè)最新的發(fā)展趨勢(shì)，跟隨時(shí)代步伐
，不斷升級(jí)自身產(chǎn)品
，在數(shù)據(jù)采集、IOT平臺(tái)方面也已擁有較為成熟的產(chǎn)品
，并在先后為廣汽
、北汽、吉利
、奇瑞捷豹路虎
、五十鈴、國(guó)金
、東風(fēng)
、長(zhǎng)安等大型車(chē)企提供智能制造解決方案，贏得客戶的廣泛認(rèn)可
。

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