黄胜:以5个工业场景应用为例 解密5G将如何驱动工业互联网发展
互联网新闻 2020-09-10 22:00:04
分享到
A+ A-
浏览数: 4

来源:新浪财经

树根互联CTO黄胜

9月4日至9月9日,2020年中国国际服务贸易交易会(以下简称“服贸会”)在北京国家会议中心举行。本届服贸会的主题是“全球服务,互惠共享”。作为全球第一个集中展示服务贸易发展成果、促进国际服务贸易交流合作的综合性交易会,2020服贸会为最新前沿技术成果“百花齐放”提供了展示应用平台,也为观众呈现了一场集聚“新技术、新模式、新体验”的科技盛宴。

树根互联CTO黄胜博士应邀出席9月7日下午举行的“智能革命+5G商用”分论坛并发表了题为“5G驱动工业互联网蓬勃发展”的演讲,结合树根互联在“5G+工业互联网”方面的探索,描述了5G将为中国制造带来怎样的广阔前景与无限想象。

以下是演讲全文:

尊敬的各位嘉宾、各位媒体的朋友,我是来自树根互联的黄胜。今天我拿到的是一个“命题作文”——5G驱动工业互联网蓬勃发展,就这个题目在这里向大家介绍树根互联在“5G+工业互联网”方面的思考以及参与过的一些尝试。

首先,简单介绍一下树根互联。树根互联成立于2016年,是中国第一批工业互联网平台之一,一直致力于工业互联网平台的打造,并基于ROOTCLOUD根云工业互联网平台,为我们的客户输出价值应用。

当前,树根互联已经连接了69万台活跃在线设备,总价值达到5000亿,打造了包括工程机械、环保、铸造、注塑、纺织和定制家居等在内的20个行业云平台,去年有幸成为中国十大“跨行业跨领域工业互联网平台”之一,也有幸成为了中国第一家进入Gartner IIoT魔力象限的中国工业互联网平台公司。

树根互联ROOTCLOUD工业互联网平台主要的特点是能落地,直接给客户创造价值,服务了大量的大中小型企业,覆盖的细分行业达到81个。

除了在中国服务以外,我们一直积极的响应国家一带一路的战略路线。 当前我们已在全球6大云计算站点部署了工业互联网平台,可支持为包括一带一路沿线在内的百余个国家和地区提供工业互联网平台服务,并已经在为45个国家和地区的企业提供服务。

基于根云平台,我们主要提供五类价值服务:

- 智能产品

- 智能研发

- 智能制造

- 智能服务

- 产业链金融

其中,因为智能制造板块需要高效实时地将海量IoT数据和IT数据结合在一起,在生产过程中与人、机、料、法、环结合共同提高设备、产线的生产效率,达到对企业的降本增效,所以该板块跟5G关系最密切。除此以外智能服务也有不少地方需要用到5G。

因此,今天我会重点从相关方向分享树根互联在“5G+工业互联网”方面的尝试和探索。

我们先分析一下5G主要有哪些特点:

第一:高带宽。增强型移动宽带(eMBB)技术,可以在每秒钟传输10Gbit/s的数据,让工业中大量基于视频的及时分析变得可行。

第二:超多的联接能力。海量机器类通讯(mMTC)可以在1平方公里以内支持上百万设备稳定可靠的连接。大家可以想象,对于一个厂域来说,可能就是平方公里级别,这个厂域内所有的设备、摄像头都可以连起来,形成联动。

第三:毫秒级的超低时延(uRLLC)。当前在厂域的5G MEC网络,做到10毫秒级别的时延是没有问题的。这意味着我们在云端、边侧和端侧的分析时延和设备的总线速度相接近。这会让我们整个云边端的计算协同效率变得非常高。

再看一下技术架构。如果5G和工业互联网结合在一起,架构可以分为4层:

最下面一层是数据采集层,通过把5G模组放进去设备进行连接;

往上通过5G网络层,数据进入工业互联网的平台层

最后应用层基于工业互联网平台和5G的融合能力加持,可以去做5类事情:

1)高并发。有了高并发后,可以把企业的整个厂域,如果MEC跨厂域甚至可以把全国的分厂所有设备都联在一起,当然可能因MEC区域不一样而网络延时不一样(10—100毫秒级别),可以形成很好的数字孪生,把所有设备的实时工作状态抓出来。

2)大带宽。有了大带宽以后可以实现一个真正的“透明工厂”。稍后我们会讲解。

3)低延时。有了低延时后,可以把MEC云中计算能力贴近设备,当成是设备侧计算的实时延伸,于是可以把大量高成本的端侧计算推到MEC云中去完成并且可以实现V2X的互动。

4)高可靠。让远程的VR、AR、MR变得可实现、可应用。

5)移动性。让AGV小车变成一个真正的自治智能设备。

下面我们来分别举一些应用5G+工业互联网的场景案例。

第一个是“5G+透明工厂”。

我们在工厂里面希望把人、机器设备、物料、环境、质量数据通过各种各样的精密仪器去采集、测量并连在一起进行分析。但是过往的采集,因为网络速度的原因导致相互关联关系是有很大的延迟或者错配的,没法形成真正的“透明工厂”。

有了5G以后可以把“人、机、料、法、环”全部连在一起,形成一个真正的“透明工厂”。通过视频去识别人脸、行为模式,更好地调度人员、设备进行更好的生产,提高效率。

举个小例子,我们可以把设备的状态、工况通过传感器采集起来,保证时延的精准性在毫秒级别。同时,通过摄像头可以把整个生产过程中的设备状况匹配在一起。

我们可以请老师傅去看,这样的一个实时视频所反应的老师傅所认知的设备状态,其对应的设备采集的IOT数据是怎样的状态曲线。通过标注每一个设备的状态曲线模式和它的配置程序参数,对应到该程序段的产品的质量,通过这样的关联分析,我们可以去调整应该做什么样的参数配置、什么样的程序控制让质量更好。这是智能制造很关键的一部分。

再来看下一个例子:AGV。

AGV需要做到实时感应、安全识别、多重避障、自动决策,最后自动执行。但是AGV当前面临一个问题——大量的计算需要放在本地做,这样很难标准化,从推广角度来说其实还不够好。同时它也需要做到跟物料、MES等的调度协同,需要大量的本地计算和云端的协同。由于过往本地计算的计算能力有限,成本很高,通讯时延比较大,所以AGV还有很大的价值发挥余地。

但如果说,我们基于这样的5G架构,把AGV需要的计算能力放在MEC(移动边缘计算)网络里面。因为MEC网络和AGV之间的时延只有10秒,这相当于我们可以把边云的MEC计算能力与工厂里的MES等各种信息系统进行联动,基于这样的协同可以很容易可以把AGV进行标准化,如此高成本的计算都在云端,并且形成了一个很好的实时协同。最终我们可以让AGV变成一个自适应的方式去协同,变成真正的自治智能机器人。当然,AGV只是个例子,更多的机器设备都可以结合“5G+工业互联网”去做这样的应用。

再看下一个例子,数字孪生。

大家平时讲数字孪生,很多都是讲3D建模或者2D建模,把数据采集起来和2D、3D的模型构造数字孪生,建模成本不低而且也不是“所见即所得”。我们这里的数字孪生,是基于机器视觉的数字孪生,直接把孪生投影在实时厂区视频上。包括这里拍到的各种各样的与人相关、与机器相关、车相关、拖车相关等等实时视频。有了这样一个实时视频数字孪生以后,可以解决很多问题。比如在生产的过程中往往需要巡检,巡检对象包括人、车、机器、环境等,看这些对象是否达标,是否存在违规操作。过往只能通过人工巡检,会带来几个问题:

1. 检查人员可能懒惰,忘掉;或是写在纸上,信息不能实时同步处理,可能会出很大的风险。

2. 人去巡检是有时延的,人在这儿,那边没有巡检,总会存在时延。

3. 又或者只去了这个地方、没去那个地方,会漏掉。

但通过5G安装各种摄象头,通过机器识别技术,可将相应的人、料、车、环境全部抓取出来,形成很好的数字孪生。这样的数字孪生建立方式,比做3D建模、从头到尾建模省力,效果也更好、更直接。对于工厂管理者而言,可以很好地看到工厂当前状况。

举一个例子,在这样一个5G摄象头下面,可以看到一个在工位上的员工,他在规定的区域作业,没有违规;视频中有一些材料,包括原材料、半成品、最后的成品,通过AI技术、5G可以识别出产品原料多少、半成品多少、成品多少,但工人并没有合理摆放这些东西。这样的作业过程,如果靠人工巡检很容易漏掉。通过这种方式,就不太容易漏。

再看下一个,是厂外的无人驾驶。

大型施工企业和重点工程对路面机械数字化、无人化施工需求日益迫切,但目前市场上TOPCON、MOBA等国外企业提供的控制系统价格昂贵,且存在国家地理信息泄密风险,给我们带来了新的发展机遇。其中一个重要应用就是通过5G结合自动驾驶。我们可以看到这里已经实现了,当然这里还坐一个人,还不敢说完全不坐人,但实际上看这个视频司机的脚是没有放在刹车和油门上的。当前通过5G远程自动驾驶,已经在中国一些工地上在使用了。

最后再介绍一个场景,就是结合AR、MR做旋挖钻机的模拟驾驶。

大家知道,在很多的工地上,工人作业是很辛苦的,且十分危险,特别是矿山等各类施工场景,可能会有坍塌的风险。我们首先可以通过一个模拟环境去培训工人,通过AR、MR和远程的设备环境真正混合到一起,由于通过5G的网络时延是10毫秒级别的,所以在本地远程操作设备,是可以及时响应实时的状态,这样可以让工人吹着空调、在更为舒适、安全的状态下去操作这些危险的作业场景。

最后总结一下今天的发言。5G 与工业互联网融合,打造云边端一体化工业大脑。从目前的进展来看,主要有三个层面:一是在边缘智能层面,5G 有利于就近提供算力,将提高设备端的数据处理能力, 实现设备的实时响应;二是在无线下沉层面,5G 逐步下沉与 TSN、工业互联网等融合,促进PLC、DCS等工业控制器通信能力的提升,让机器之间的互通更加扁平化;三是在应用升级层面,利用 5G 搭建更宽、更广、更快和更可靠的通信基础设施,同时利用云端的超强计算能力和 AI 技术对海量数据进行分析和学习,可以打造云、边、端一体化的工业大脑。

最后回到今天的“命题作文”。我们认为5G将是新基建中数字基建的中枢纽带。刚才李总(富士康工业互联网股份有限公司董事长,李军旗)也讲过,新基建有好几个关键技术基础设施要素,包括网络技术基础设施(物联网、工业互联网、5G)、计算技术基础设施(人工智能、云计算、区块链),算力技术基础设施(数据中心)。

大家可以想象一下,在刚才我描述的场景故事里面,在边缘侧采集传输的时候是需要5G来完成的,计算的时候是需要把工业互联网平台放在MEC数据中心做到边云实时一体化,最后通过工业互联网(云)平台的人工智能、大数据分析能力,去响应边缘侧采集上来的数据,最后通过工业互联网平台上各种各样的技术组合提供价值服务。这些技术结合在一起,一定会带来一些新的突破性创新以及新的经济模式。工业互联网是本轮新型基础设施建设的主战场,5G的加持一定可以把工业互联网发展推向下一个阶段、把工业4.0推向更广阔的未来。

谢谢大家。

本文地址:#
转载请注明出处,谢谢!