探访吉利工厂|看5G如何重构未来工厂

从去年商用至今&＃xff0c;5G大幕徐徐拉开。

不少分析人士认为&＃xff0c;5G的最大应用将是对工业生产的改造&＃xff0c;但5G结合工业4.0打造的“未来工厂”究竟长啥模样&＃xff0c;许多人还是一头雾水。

吉利掌门人李书福曾说过&＃xff1a;“中国制造已经到了十分重要的关键转型时刻&＃xff0c;智能制造是唯一出路和美好未来。”

作为全球最先进的汽车研发中心之一&＃xff0c;吉利汽车研究院杭州湾研发中心已经捷足先登&＃xff0c;利用5G技术开发出了最新的应用场景。

吉利试水5G应用

杭州湾研发中心是吉利汽车研究院总部和研发大本营&＃xff0c;包含研发大楼、动力总成试验中心、整车试验中心、整车试制中心、造型中心等工作区域&＃xff0c;可容纳8000余人办公。包括领克、博瑞、博越、几何、星悦等品牌的新车型都是这里研发的&＃xff0c;可以说这里是整个吉利汽车的心脏&＃xff0c;不仅为全球的吉利工厂供血&＃xff0c;还为吉利输出生产制造的最新解决方案。

据吉利汽车研究院资深总工程师丁华的描述&＃xff0c;吉利的智能工厂有三个大方向——

 C2M个性化定制  即规模化生产条件的个性化定制&＃xff0c;以订单驱动的汽车柔性生产制造技术&＃xff1b;

需求变更O2D 即订单驱动的计划及物流实时变更管理&＃xff0c;实现生产计划与物流的联通&＃xff1b;

全球化协同制造 即基于云服务的远程管理&＃xff0c;实现业务全流程数据的联通&＃xff0c;让客户参与到产品生命周期的全过程。

而5G网络技术&＃xff0c;将为这三大方向提供必要的通信网络支持。

去年9月&＃xff0c;中国电信宁波分公司为该研发中心搭建了SA的5G网络&＃xff0c;成功实现了切片技术和MEC&＃xff08;边缘云&＃xff09;的应用。

切片是5G的特殊能力&＃xff0c;因为高带宽和大连接的特性&＃xff0c;5G可以为不同的需求方单独开辟专属网络&＃xff0c;类似于开出一条专用车道。

“我们从工业应用需求和5G技术优势两个方面出发&＃xff0c;围绕生产制造、物流仓储、质量检测和远程运维等环节&＃xff0c;总结了近40项场景。目前成功测试的5G应用场景有AGV系统信息交互、BOSCH群控系统、工厂的远程管理等6项。”吉利研究院负责人介绍道。

这些汽车工业中的专业工业流程外行人看是一头雾水&＃xff0c;但根据5G的特性&＃xff0c;可以将这些应用总结为四个特点——“多、快、好、省”。

 多 

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“多”指的是5G的大连接特性。如果4G是一条高速公路&＃xff0c;那么5G就是一条车道数量无限&＃xff0c;且不限速的超级高速公路。能够跑在这条公路上的车辆数量便成几何倍数增加。

利用这个特性&＃xff0c;吉利开发了基于5G的BOSCH焊接群控系统。这套系统原本是用了德国博世&＃xff08;BOSCH&＃xff09;的基础&＃xff0c;专门用于汽车各个部位的焊接。

焊接是汽车工业中最重要的工艺环节&＃xff0c;焊接工艺直接关系到汽车的安全和整体质量。以往的数字化焊接&＃xff0c;是由计算机下达数字化的指令&＃xff0c;但指令执行程度和焊接的效果无法实时回传&＃xff0c;如今群控系统解决了这个问题。

监控软件不仅可以统一下发产线焊接参数&＃xff0c;还可以对焊接过程参数实时显示并记录在电脑里中&＃xff0c;加强了焊接工艺的执行&＃xff0c;可追溯焊接质量&＃xff0c;最终提高产品焊接质量。

一个群控服务器可连接50台焊机&＃xff0c;由于需要实时下达指令和实时监控&＃xff0c;对网络要求很高。但接网线成本高、工期长&＃xff0c;关键是焊机没法随便移动&＃xff0c;一旦移动又是大工程。而吉利的试制工厂通常是研发试生产各种新车型&＃xff0c;恰恰经常需要重新组合产线。

5G的应用便让这个问题迎刃而解。采用5G通讯后&＃xff0c;使得群控系统部署灵活&＃xff0c;现场调试不再受地点限制&＃xff0c;方便与其他现场工程师沟通。

未来的工业方向是柔性制造&＃xff0c;个性化订制&＃xff0c;调整同样的一条产线生产不同的产品才能实现“小批量、多批次”的订制化生产&＃xff0c;5G让工业设备挣脱了网线的束缚。未来的工厂也许就能像搭积木一样随意组合。

有异曲同工之妙的还有5G的PTL物流系统。PTL小车负责的仓储物料分拣、搬运。以往&＃xff0c;PTL小车采用WiFi的方式通讯&＃xff0c;WiFi可连接点数少&＃xff0c;300台小车需要同时连接到PTL服务器&＃xff0c;并且应用时比较集中&＃xff0c;容易出现丢包掉线&＃xff0c;造成工厂停产、停线。一旦发生PTL小车与PTL服务器中断&＃xff0c;数据就会出现异常。而处理数据异常就需要大量时间&＃xff0c;严重影响生产效率。如今5G通信&＃xff0c;使这些问题都迎刃而解。

 快 

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“快”是普通人对5G的第一印象&＃xff0c;原本10分钟的电影几秒钟就能下载完&＃xff0c;这是新闻里对5G最常见的描述。而在工厂里&＃xff0c;快不仅仅停留在“高带宽”带来的速度层面&＃xff0c;还体现在“低延迟”所带来的实时响应。

工厂的各种设备&＃xff0c;需要实时响应&＃xff0c;工序一道借着一道&＃xff0c;有一道停滞了&＃xff0c;后面所有的设备就会停。甚至有的材料&＃xff0c;在加热和加压后&＃xff0c;必须在几秒钟内加工&＃xff0c;否则材料的特性就会变化&＃xff0c;犹如著名的蘑菇“见手青”&＃xff0c;不及时烹饪&＃xff0c;就会变色。

吉利研究院利用5G网络更新了车载电脑软件的刷写模式。如今的汽车是计算机化的&＃xff0c;许多物理机械的控制是依靠计算机和软件来完成。通常一辆车根据配置不同&＃xff0c;ECU&＃xff08;车载电脑&＃xff09;的数量一般在30-40个。各模块软件大小不同&＃xff0c;小的有几MB&＃xff0c;大的有几个GB。如果一辆车3GB&＃xff0c;单台车刷写需要超过一个小时&＃xff0c;严重影响产线节拍。而用5G刷写则效率大大提高。因为5G是无线传输&＃xff0c;可实现在5G网络覆盖的区域的无人值守刷写&＃xff0c;也可以在运输途中进行刷写&＃xff0c;大大扩大了刷写的区域范围&＃xff0c;也节省了许多时间。

再如&＃xff0c;试制车间内的5GAGV&＃xff08;无人搬运小车&＃xff09;系统——通过5G信号传输指令&＃xff0c;载重4吨的AGV小车自如地按照地上的磁控线完成转向、运输、泊位、避让等动作。

AGV如今是智能工厂的标配之一&＃xff0c;因为搬运物料是最为简单和机械化的工作&＃xff0c;全面的机器替代已经发生。但吉利研究院试制车间里的AGV小车和其他工厂又有所区别。首先&＃xff0c;试制工厂需要试制各种车型&＃xff0c;因此需要不同设备的频繁组装&＃xff0c;搭建各种生产线满足生产需求&＃xff0c;使用频率高。以往吉利是利用WIFI连接控制AGV&＃xff0c;由于带宽所限&＃xff0c;指挥调度的网络容量不够&＃xff1b;

其次&＃xff0c;焊装车间钢结构复杂&＃xff0c;存在点焊、螺柱焊、激光焊、FDS、Arplas等各种大功率设备&＃xff0c;存在各种电磁干扰&＃xff0c;工业现场环境恶劣&＃xff0c;采用WiFi通讯经常发生AGV小车掉线和AGV调度系统崩溃。而自采用5G无线通讯后&＃xff0c;AGV小车基本不存在掉线的情况&＃xff0c;且AGV调度系统稳定运行&＃xff0c;未出现崩溃的情况。同时&＃xff0c;焊装车间所要搬运的设备吨位大&＃xff0c;达1.8吨&＃xff0c;5G通信的低延迟也让搬运过程更加安全。

 好 

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“好”体现了5G网络对于工业生产整体的提升。

当5G不断深入一个又一个生产环节&＃xff0c;数据开始飞速地在工厂里奔跑&＃xff0c;一个实现远程控制的工厂雏形开始不断完善。这就使吉利的数字双胞胎技术得以进一步提升。

数字双胞胎顾名思义&＃xff0c;就是利用数据在虚拟世界重构一个工厂。如同“盗梦空间”一样&＃xff0c;梦境的真实程度取决于各种细节的精雕细刻。而在数字双胞胎的范式中&＃xff0c;虚拟工厂的真实度来源于对物理世界数据采集的精准和全面。

“从研发到制造、销售所有的多元异构的数据如何实现自动联通&＃xff1f;如何在复杂的过程中针对某个问题快速找到历史相关数据和模型&＃xff1f;如何把不同对象所面向的同一个问题的数据信息进行自动融合&＃xff1f;过去主要靠专家来进行&＃xff0c;现在可以借助大数据技术来完成。”丁华表示&＃xff0c;“其中&＃xff0c;制造业可视化的难点是面向研发和制造过程的决策可视化&＃xff0c;而通过可视化建模和交互性分析&＃xff0c;可提高研发决策效率。”

5G的应用&＃xff0c;使所有的物理时间数据更加精准的被标注&＃xff0c;同时可以实时传输&＃xff0c;实现远程工厂三维场景实时跟踪重现。如果戴上VR眼镜&＃xff0c;就变成了科幻片里钢铁侠能看到的场景一样&＃xff0c;所有设备的运行状态都能被实时监测。如此一来&＃xff0c;相关人员可以更直观地了解工厂状态。同时还能将最近传输的数据记录下来&＃xff0c;完成工厂部分故障原因的诊断。

 省 

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5G的成本高是大家的固有概念&＃xff0c;因为没有大范围普及&＃xff0c;因此硬件和部署的成本居高不下。但5G的颠覆性技术&＃xff0c;替代原先的一些高科技&＃xff0c;却能“省”下不少钱。

在物流仓储领域&＃xff0c;吉利利用5G技术打造了物流仓库堆垛机信息交互系统。偌大的立体仓库&＃xff0c;如何让桁架机器人精准抓取物料是关键。

以往的立体库堆垛机都是采用光通信的方式定位、作业&＃xff0c;光通信设备对安装条件要求较高&＃xff0c;射频设备对射稍微有偏差&＃xff0c;就会造成数据通信终端错误&＃xff0c;影响生产效率。此外&＃xff0c;光通信设备一台将近2万元&＃xff0c;维护更换成本较高。采用5G网络通讯方式将大大提高生产效率&＃xff0c;从而降低人工成本&＃xff0c;减少设备维护及更换成本。

吉利研究院已经开发的6个应用并不算多&＃xff0c;也不算特别具有颠覆性&＃xff0c;却是率先吃螃蟹的人之一&＃xff0c;作为全世界范围内最先进的汽车研发中心之一&＃xff0c;杭州湾的研发中心目前所做的探索将为后人提供样板和启示&＃xff0c;这也是宁波工业向无人区挺近的大胆实验。

根据《宁波市制造业企业智能化技术大改造行动计划&＃xff08;2020-2022&＃xff09;》&＃xff0c;今后&＃xff0c;宁波市将结合最新的5G技术&＃xff0c;打造一批“5G&＃43;工业互联网”示范项目&＃xff0c;开展“5G&＃43;工业互联网”试点示范企业100家以上。

来源&＃xff1a;宁波日报

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