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5G如何解决困扰纺织化纤行业几十年的难题 [复制链接]

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      文/ 科工力量 柳叶刀
      
      近日,科工力量分别参访了中国移动和中国铁塔,对目前中国的5G建设和发展进行了深入的了解。前面笔者已经就5G的建设成本和运营成本进行了相关的说明,与4G相比,5G需要建设密度更高的基站,再加上5G基站的高能耗,5G的建设需要投入更多的资金。
      
      大量的5G投入,需要有更多的规模应用才能收回成本。为此,运营商目前也在应用端不断尝试,将5G应用到不同的场景下。除了建设5G的高速公路,运营商也承担起5G应用的开拓者,主动联合各行各业,孵化5G市场。
      
      实际上,未来5G的应用场景可能更多的还是在工业互联网领域。一个月前,工业和信息化部部长苗圩在国务院新闻办新闻发布会上谈及5G未来的应用场景时就表示,未来5G应用场景的80%会在工业互联网。
      
      在此次参访的过程中,笔者探访了很多5G应用场景,从无人驾驶、远程医疗到无人机送餐等,相关试点畅想丰富,实际落地不多,成规模的应用较少。虽然实际情况如此,但这些尝试是必要的。
      

      

      
      给企业带来效益是5G建设推广的关键所在,在此次行程中,中国移动与新凤鸣集团在5G应用的切实落地令笔者印象深刻,为此笔者也进行了深入了解。
      
      新凤鸣集团位于中国化纤名镇——嘉兴桐乡洲泉镇,是一家集聚酯、纺丝、PTA、加弹、进出口贸易为一体的现代大型股份制企业。运营商在这里利用5G的独特性能,真正地解决企业的需求,而且给企业带来效益。
      
      5G在工厂中的应用切实落地
      
      在新凤鸣集团的长丝生产车间内,一台又一台IGV小车沿着规定的路线运送丝饼,这些移动的IGV小车是由无线网控制。在使用5G网络之前,车间内的IGV小车是利用WiFi无线网控制连接。但是,基于WiFi网络的IGV小车面临调度不灵活,反应速度慢等问题,而且IGV小车所在的车间面积较大,WiFi是分开覆盖的,补充配置的WIFi也会面临信号断点的情况。
      

      
      移动公司对车间进行了5G的升级改造,使得整个的IGV小车的调度更加迅速,小车的调度系统之前是已经编程好的,等于说5G之后,移动公司给它加入自动驾驶的概念,通过实时通讯,实现小车运输速度的灵活实时变化和运输路线的灵活按需调整,车间作业的车流量极大提高,也克服了大车间内WiFi信号盲区的问题。
      
      除了对IGV小车的升级,移动公司利用5G还解决了困扰纺织化纤行业几十年的难题——飘丝、漂杂。车间的每个工位上,72根直径7微米的细丝拧成一股,再以每秒60米的速度盘成一盘盘丝饼。72根细丝中,就算只有一根断裂,都会使丝饼变成残次品。如果断裂的细丝卷入旁边工位的丝饼中,就会出现两个残次品。而飘丝、漂杂现象靠人眼识别困难。
      

      
      在使用5G技术解决该问题之前,新凤鸣集团也讨论过其他方案,比方说在它工位上安装固定摄像头,这样做的好处是摄像头固定,回传的图像稳定清晰,但是该方案被否定掉了。因为要实施全面覆盖的话,公司需要几万个摄像头,部署成本和维护成本都非常大。摄像头在特定的温湿度环境下可能会起雾或沾染灰尘,经常需要维护,这样使得人工成本没有降低,反而提高。
      
      移动公司介入后,通过与机器人企业合作,确定了“8K高清摄像头+巡检机器人+5G”的方式。巡检机器人顶部携带8K高清摄像头,高清连续拍摄每个工位的作业图片,在200毫秒之内完成图像传输及在云端的计算(图像识别),再将结果呈现出来。该系统在几百根微米级的细丝以每分钟4000米的下丝速度通过多孔轨道过程中,利用快速地图像识别技术发现飘丝、漂杂现象。
      

      
      以往一个生产车间需要几十名工人三班倒巡检,但无法检出全部的飘丝、漂杂现象。采用“8K高清摄像头+巡检机器人+5G”的方式后,用2-3个机器人就可以完成巡检任务。
      
      实际上,在工厂内,5G的应用是一个逐步迭代的过程,针对生产的每个环节进行优化。相关负责人向笔者介绍,后续移动公司将针对车间内对温湿度的要求提出5G解决方案,温湿度是比较困扰的问题,生产车间对温湿度要求高。温度是两方面,一是车间的温度需要恒温,二是设备的温度需要监控。大部分设备上都带有温控仪表,目前的温控仪表是靠人工记录,后面将通过5G的改造,利用机器人巡检和图像识别技术,对八万多个采集点数据进行智能化采集。
      
      5G在工业互联网中如何收费
      
      5G在消费者手机端按流量收费高的问题,读者肯定早有耳闻。今年4月份韩国的5G开始商用,其三大电信运营商分布向为消费者推出了5G服务,不过资费并不便宜。
      
      以韩国最大的电信运营商SK为例,其提供的5G套餐分为四类。第一类:套餐月资费5.5万韩元(折合人民币约325元),包含8GB数据流量。第二类:套餐月资费5.5万韩元(折合人民币约443元),包含150GB数据流量。第三类:套餐月资费9.5万韩元(折合人民币561元),包含200GB数据流量。第四类:套餐月资费12.5万韩元(折合人民币738元),包含250G数据流量。
      
      但这种按流量收费的模式肯定不适合工业互联网领域,据移动公司方面介绍,目前针对工业互联网的5G收费模式还在探讨之中。在工厂内的移动网络结合网络切片组成局域网,切片的业务是专门为每个工厂定制的,包括网络安全,路由怎么走,哪些服务器允许登录,哪些设备允许接入,全部是定制的。在这样情况下,不是收取流量费,因为5G和4G网络是完全不一样的,通信运营商收取的应该是整个网络的服务费。
      
      5G在工业互联网领域的应用前景
      
      在整个5G技术的应用场景中,工业互联网的场景肯定比个人手机使用5G的场景更加丰富。在因为手机上面,使用5G最重要是大带宽,对低时延要求不高,有低时延要求场景要求的游戏算一种,其他的对低时延要求不是那么迫切,而大连接是在高密度场景,比方说演唱会现场。
      
      在工业互联网情况下,应用场景相比手机端就非常丰富。网络切片和MEC(MEC作为边缘云技术最大的功能是本地计算和数据处理,采用灵活的分布式网络体系结构,把服务能力和应用推进到网络边缘,极大地缩减了等待时间,使之与5G相匹配)本身就是为工业互联网的场景设计的。整个应用可以覆盖到工业互联网的所有环节,包括生产环节,仓储,供应链等。
      
      5G本身就是一个云化的解决方案,工业互联网的云化是一个大的方向。5G无线网、5G承载网、5G核心网三部分,全部是通过云化之后,再进行进一步的网络切片,5G和云是天然结合的。
      
      工厂里面建设5G,是通过5G的MEC下沉,以及网络的切片实现的。在MEC上,一方面是控制数据,一方面是用户数据,控制数据传输到运营商的核心网络,工厂内部数据就近传输到MEC服务器上(也就是工厂内部的服务器),保证了工厂内部数据的安全,但是控制信令还是与核心网交互的。
      
      在工厂内工作的员工的手机上肯定有一些互联网应用,这些应用也可以通过厂内的5G基站享受局域网以外的互联网服务。
      
      无论是工厂内部运行数据还是厂内员工个人数据,在无线阶段都是要接入5G基站,在进入基站后,信号是分开的,在不同的通道内进行传输,互相之间是隔离的。而且通过网络切片,提供不止一套网络,在工厂的内网中还有可能进一步区分,比方说:一套网络是办公用的,一套网络是生产用的,互相之间是隔离的。
      
      在4G的时代,技术上没办法做到,不支持。对于4G与5G的区别,一个形象的比喻“原来的4G就相当于一个烤鸡,整个的给顾客,现在的5G网络服务,顾客喜欢鸡翅给鸡翅,喜欢鸡腿给鸡腿”,按照用户的需求,将用户最需要的部分给用户,这样的网络可以达到最大利用率。4G时代对所有的用户提供的服务都是一样的,至少在同一个基站下面,是相同的速率,相同的接入速度,提供的服务是一模一样的。而在5G时代,用户的需求是定制的。
      
      结束语
      
      目前国内的运营商,除了在积极规划建设5G网络,还在不断推动5G与各垂直行业结合,大范围推广5G在各种场景下的试点应用,这也是因为各垂直行业内部对5G这个新生事物还处在探索阶段。
      
      不过就目前情况来看,大部分场景的5G应用还在畅想阶段,成规模的应用较少。就笔者看来,在运营商推广的5G试点应用之中,有些畅想还是过于超前,如无人机送餐等。而利用5G的独特性能解决实际工业问题才是应用推广的关键,在上文介绍的移动公司与新凤鸣集团的5G合作案例,就属于就有实际意义的落地项目,这样的模式可能会成为未来推广5G的突破口。
      
      
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