5G改進(jìn)完善蜂窩連接，成工業(yè)4.0革命的關(guān)鍵技術(shù)

近些年來(lái)，很少有制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)像工業(yè)4.0那樣引人注目了。這場(chǎng)由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)革命有望使工廠成為一個(gè)更安全、更高效的地方，但是在今天的技術(shù)還無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。雖然目前連接的工廠有了顯著的進(jìn)展，但是制造業(yè)需要更好的蜂窩連接來(lái)形成更好的工業(yè)4.0規(guī)模。

世界上有超過(guò)500億的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，當(dāng)下的連接器很快就會(huì)不足，制造商已經(jīng)將許多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成到他們的設(shè)施中，但現(xiàn)代連接可能無(wú)法支持更大的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。這就是5G物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的用武之地。

5G將使物聯(lián)網(wǎng)更上一層樓。這種升級(jí)對(duì)制造商來(lái)說(shuō)是十分有利的，下面我們來(lái)看看新網(wǎng)絡(luò)將如何改變工業(yè)4.0。

硬線連接的缺點(diǎn)

一些人可能不太認(rèn)可5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。畢竟，美國(guó)需要八倍的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)支持這些新的連接，這是一個(gè)巨大的不便。既然硬線連接已經(jīng)提供了如此高的速度和可靠性，為什么還要切換到工業(yè)4.0的蜂窩網(wǎng)絡(luò)呢？

固定連接相對(duì)無(wú)線連接來(lái)說(shuō)確實(shí)有一些優(yōu)點(diǎn)，但它們相對(duì)也存在著缺點(diǎn)。在一個(gè)工廠里，人和機(jī)器都在不斷地移動(dòng)，物理電線就成了一個(gè)阻礙。有人會(huì)拔掉以太網(wǎng)線，這就會(huì)危及到任何依賴它的關(guān)鍵任務(wù)操作。

硬線連接也限制了靈活性，這是許多工廠存在的問(wèn)題。如果一個(gè)工廠需要充足或者調(diào)整它的運(yùn)作，它將會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間和資金。由于許多新技術(shù)只支持無(wú)線連接，堅(jiān)持使用硬線連接系統(tǒng)就會(huì)將設(shè)備限制為傳統(tǒng)工具。

對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)，物理連接是可靠的，但無(wú)線連接式必要的。

5G如何改善蜂窩連接

以太網(wǎng)無(wú)線連接的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，但為什么5G是必要的呢？第五代蜂窩網(wǎng)絡(luò)主要從三方面受益：速度、延遲和寬帶。這三項(xiàng)都是5G的改進(jìn)，也都是IIoT工作的必要條件。

專家預(yù)計(jì)，5G的速度至少是目前4G LTE連接速度的10倍。有些人甚至預(yù)測(cè)它將比現(xiàn)在快100倍。如此巨大的增長(zhǎng)速度幾乎可以讓任何在線操作成為可能。

由于延遲接近零，這些連接在處理任務(wù)關(guān)鍵型工作負(fù)載時(shí)也會(huì)更加可靠。但是許多企業(yè)會(huì)擔(dān)心當(dāng)前使用的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷問(wèn)題，從而由于是否將企業(yè)功能轉(zhuǎn)移到云端。但5G出現(xiàn)之后，他們就可以不用擔(dān)心這個(gè)問(wèn)題了。

大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要相當(dāng)大的寬帶支撐，這是目前IIoT運(yùn)作最大的障礙之一，而5G驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)就可以很大程度上解決這個(gè)問(wèn)題。

萬(wàn)物互聯(lián)

寬帶升級(jí)是5G在制造業(yè)中的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。它可以在同一領(lǐng)域支持更多的設(shè)備，制造商可以大規(guī)模地實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

萬(wàn)物互聯(lián)，所有東西——包括進(jìn)程，有時(shí)還有人——都是在線的，而不是一些物理設(shè)備。想象一下，在一個(gè)工廠里，每臺(tái)機(jī)器、產(chǎn)品、實(shí)用程序和功能都可以在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信。如果沒(méi)有5G的帶寬改進(jìn)，這種連接水平將不可能實(shí)現(xiàn)。

從某種意義上說(shuō)，工廠里的每件事都已經(jīng)聯(lián)系在一起了，因?yàn)槟骋稽c(diǎn)上的錯(cuò)誤會(huì)擾亂整個(gè)過(guò)程。萬(wàn)物互聯(lián)將使設(shè)施能夠在故障發(fā)生之前看到并對(duì)這些錯(cuò)誤做出反應(yīng)。

預(yù)測(cè)性維護(hù)

IIoT的好處之一就是可以執(zhí)行預(yù)測(cè)性維護(hù)。在機(jī)器發(fā)生故障之前，傳感器就可以進(jìn)行提醒或者內(nèi)部維修。這種做法在今天已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)了，但是5G可以在設(shè)施的每臺(tái)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

即使是定期的維護(hù)計(jì)劃也不總是對(duì)機(jī)器有利的。太多的因素會(huì)影響系統(tǒng)的狀態(tài)，維護(hù)需求即使頻繁，也很少按計(jì)劃發(fā)生。持續(xù)的監(jiān)控和分析是最好的解決方案，但是在多個(gè)設(shè)備上運(yùn)行這些傳感器需要大量的帶寬支持。

在5G網(wǎng)絡(luò)上，制造商可以使用廣泛的預(yù)測(cè)性維護(hù)而不必?fù)?dān)心。由于這使機(jī)器一年的可用性有效增加了，這將大大提高生產(chǎn)率。僅從這一應(yīng)用中節(jié)省的成本就可以彌補(bǔ)5G基礎(chǔ)設(shè)施的成本。

遠(yuǎn)程監(jiān)控和服務(wù)

一臺(tái)機(jī)器內(nèi)的傳感器并不是監(jiān)測(cè)和維護(hù)的唯一一部分，在5G網(wǎng)絡(luò)中，工作人員可以隨地查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。這種無(wú)障礙性不僅方便，而且可以節(jié)省工人步行到每臺(tái)機(jī)器檢查的時(shí)間。

也不僅僅適用于遠(yuǎn)程維護(hù)。數(shù)據(jù)分析是當(dāng)今許多業(yè)務(wù)實(shí)踐的基石，能夠遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析使數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)流程更加靈活。公司可以向投資者顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在大樓外與分析師分享信息，等等。

他們不僅可以遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)，還可以遠(yuǎn)程操作數(shù)據(jù)。5G物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以運(yùn)行故障排除甚至基本維修，而無(wú)需工人親自到場(chǎng)。有了這些優(yōu)勢(shì)，制造商可以使服務(wù)成為一個(gè)更有效的過(guò)程，減少停機(jī)時(shí)間和節(jié)省資金。

自動(dòng)駕駛

城市中的5G網(wǎng)絡(luò)最終可以讓自動(dòng)駕駛汽車成為現(xiàn)實(shí)，這要?dú)w功于它的速度、帶寬和低延遲。制造商可以在市政當(dāng)局之前利用這一優(yōu)勢(shì)，在其設(shè)施中啟用更多的自動(dòng)引導(dǎo)車輛（AGV）。一些工廠已經(jīng)在使用AGV，但是Wi-Fi無(wú)法支持太多agv，限制了它們的實(shí)用性。

隨著5G在制造工廠的投入，將有可能運(yùn)行一個(gè)完整的AGV車隊(duì)。撇開(kāi)數(shù)字不談，這些車輛的延遲越低越好，因?yàn)槿魏尉W(wǎng)絡(luò)中斷都可能阻礙它們的導(dǎo)航。如果這些設(shè)備要安全地與人們一起工作，他們需要一個(gè)可靠的網(wǎng)絡(luò)。

盡管AGV具有效率和安全性優(yōu)勢(shì)，但在制造業(yè)中，AGV的采用率并不高。截至2018年，非制造環(huán)境部署的AGV是制造商的12倍多。5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)可能使這些技術(shù)在更多的設(shè)施中可行。

操作靈活性

靈活性對(duì)制造商來(lái)說(shuō)越來(lái)越重要，但該行業(yè)歷來(lái)缺乏靈活性。今天的市場(chǎng)期望按需、個(gè)性化服務(wù)和產(chǎn)品，這就要求制造商迅速適應(yīng)變化。由于蜂窩連接能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的自動(dòng)化，因此由于更高的效率，它帶來(lái)了更大的靈活性。

自動(dòng)化比5G早了幾十年，但5G使其更加可靠和高效。它在維護(hù)、通信和無(wú)障礙方面的優(yōu)勢(shì)使制造商能夠更有效地使用更多的機(jī)器人。因此，設(shè)施可以朝著更隨需應(yīng)變的模式發(fā)展，減少內(nèi)部庫(kù)存，實(shí)現(xiàn)靈活性。

在沒(méi)有庫(kù)存的情況下，設(shè)施可以在沒(méi)有太大干擾的情況下調(diào)整運(yùn)營(yíng)，這在當(dāng)今的數(shù)字世界至關(guān)重要。由于5G還允許制造商在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行所有機(jī)器，因此他們可以更快地發(fā)布更新。如今，自動(dòng)化機(jī)器是出了名的不靈活，但5G的連通性優(yōu)勢(shì)可能會(huì)改變這種情況。

新的蜂窩網(wǎng)絡(luò)支持并改進(jìn)了工業(yè)4.0

盡管缺乏5G網(wǎng)絡(luò)，但向工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)變已經(jīng)開(kāi)始。然而，如果沒(méi)有這些新的蜂窩連接，制造商將無(wú)法將工業(yè)4.0推向最大的潛力。今天的系統(tǒng)速度太慢，不可靠，而且有限，無(wú)法處理制造商需要的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的規(guī)模。

制造業(yè)的5G將有助于該行業(yè)超越物聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)。當(dāng)設(shè)施中的所有設(shè)備都能在單一網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行并且運(yùn)行可靠時(shí)，制造商將變得更安全、更高效、更有利可圖。5G物聯(lián)網(wǎng)將有助于該行業(yè)成為它所需要的，以滿足現(xiàn)代世界的需求。

廣泛的5G網(wǎng)絡(luò)距離成為現(xiàn)實(shí)還需要幾年的時(shí)間。當(dāng)它們成為現(xiàn)實(shí)時(shí)，它們可能會(huì)徹底改變制造業(yè)。
責(zé)編AJX