聚焦“5G+工业互联网”智能生产 促进质量效益双提升

制造业是技术创新和效率提升的重要领域,“5G+工业互联网”是推动制造业数字化转型的重要抓手。近年来,在制造业领域,“5G+工业互联网”的应用场景不断拓展,大大推动了行业的数字化转型,企业的生产效率和产品质量得以提高,为行业发展注入了新动能。

生产设备出故障怎么办?操作员戴上5G+AR(增强现实)眼镜,采集现场视频,远程联系专家就能得到实时指导。想保证产品质量,需要人工挨个检查吗?通过安装在设备上的摄像头,直接检测产品是否有表面缺陷,同时检测装配质量,精确度高、速度快……在制造业领域,借助“5G+工业互联网”的推广应用,现场辅助装配、机器视觉质检、厂区智能物流等场景不断拓展,为企业生产制造带来的成效逐渐显现,大大推动了行业的数字化转型。

现场辅助装配 产品组装精准高效

“嘀,嘀……”在山东青岛海尔中央空调互联工厂,设备故障警报器响起。产线线长赵连辉迅速登录系统,佩戴起5G+AR眼镜,远程连线技术专家。

“红色指示灯闪个不停怎么办?”赵连辉问。技术专家看着眼镜端采集的视频,全程语音指导,配合AR图像标记,顺利排除了故障。

“过去,在装配电子设备的过程中,如果出现故障,我们需要联系专家,请他们到现场检修,沟通效率低,人工成本高。这期间,设备停机等待,还会耽搁装配进度。”赵连辉说。

针对这一痛点,海尔提出5G+AR远程协作方案,依托5G网络和自身的实时远程协作平台,实现设备故障快速远程诊断处理、虚拟装配辅助指导,不需停机等待,省心又高效。“AR生产场景需要较高的网络带宽、较低的网络时延,5G网络恰好满足需求。”工厂制造总监杨伟欣说。

“近些年,电子设备产品更新迭代速度快,组件更加精密,操作难度更大。之前做装配,我们只能先看指导视频或手册,然后再操作,既要占用不少时间,又容易出错。”赵连辉说,“如今企业员工接受简单培训后,就可以快速上岗。操作指南就藏在眼镜里。佩戴好5G+AR眼镜,操作指南会以3D虚拟画面形式呈现在眼前,想要查询具体安装步骤,只要用手触摸虚拟界面就行。”

“5G+AR方案实施后,不仅缩短了装配时间,还降低了装配错误率,优化了产品质量。”杨伟欣介绍。借助5G网络技术,海尔中央空调互联工厂已经完成8类AR、AI(人工智能)等机器视觉场景的应用,工厂装配效率提升30%、质量优化7%。

机器视觉质检  保障生产安全稳定

偌大的厂房里,控制室显示屏上,各个用于发电机磁路的定子冲片质量数据实时反馈,工作人员紧盯着眼前的各项数据。忽然,一条不符合质量要求的数据报警信息出现在显示屏上。随即,工作人员现场操作,分析原因,调整相应自动化生产机器的各项参数。不一会儿,显示屏上的产品质量数据恢复正常。

在位于四川德阳的东方电机有限公司,这个发电装备行业的智能化车间近来吸引了不少人的注意。

所谓的定子冲片,是指大型发电机的定子铁芯,是电机磁路的重要组成部分。借助“5G+工业互联网”,这个智能化车间集成了机器视觉质检、生产现场监测、设备故障诊断等多项应用场景。

坐在干净整洁的控制室里,东方电机冲剪分厂厂长冷志告诉记者:“以前天天跑生产线,查看生产进度。现在智能化车间的所有工作都由自动化设备完成。员工从过去高强度的手工操作员转型成为‘指挥员’和‘监督员’。”

“对生产线上的所有设备统一联网管理后,可以实时掌握设备和生产情况,跟踪追溯改进产品质量和生产工艺。”冷志说,通过安装在各个设备上的摄像头,可以直接检测定子冲片是否有表面缺陷,比如划痕、凹坑等,还能检测装配质量,具有精确度高、速度快、稳定性高等优点。

在美的微波和清洁事业部广东佛山顺德区生产基地,50万平方米的园区室内外都实现了5G网络覆盖。总装车间里,每道工序上都会安装一个名叫可编程逻辑控制器(PLC)的“机械大脑”,操作员可以通过5G网络对机器远程发出控制指令,一台台烤箱、微波炉在自动化生产线上实现了快速组装。

在炉箱体组装线上,AI质检系统每两秒就可以完成从高清照片拍摄、上传分析到输出质检结果等所有步骤。在5G+AI质检技术应用后,小到漏打螺丝钉这样的细节,都可以第一时间发出提醒,整个质检流程效率提升7%,误检率小于0.5%。

大带宽、广连接、高速率、低时延……5G网络使大量数据畅通流转,各个工厂、车间、生产线的工作流程和数据衔接难度大大降低。美的集团信息技术总监周晓玲说:“这些海量的数据相当于一个虚拟工厂,通过大数据分析,快速监测整个生产中的异常问题,提前进行处理,保障了生产的安全稳定。”

厂区智能物流  优化流程省时省力

在江苏无锡高新区的捷普电子(无锡)有限公司厂区,一摞摞刚到厂的电子原材料依次排布,在传送带上有条不紊地向前“行进”。

随后,物料进入一个装有摄像装置的机器“肚子”里。它们的标签信息——从哪里来、怎么制作的、要到哪里去等,被全部读取出来,并各自被贴上公司独一无二的信息标签,就像一张随身携带的身份证。

有了“身份证”,电子原材料就可以入库了。这个过程同样智能:在系统指令下,它们“换乘”一次或几次传送带,“搭乘”在立体仓库里穿梭的“叉车电梯”,来到各自指定的位置上“休息”。这样的入库过程,比人工快了很多。

根据厂区的生产计划,第二天,蓝白相间的智能运送车,就来接这些电子原材料去生产车间了。这些无人驾驶的智能运送车,是5G应用场景下的新一代产品——不需要轨道、不铺设二维码,通过中央控制和三角定位方法来精准定位,实现各行其道、互不打扰,还能通过激光雷达传感器与障碍物保持安全距离。

等到了出货环节,智能运送车还能大显身手。它们按照设计好的路线,在成品区和出库区之间来回接驳,既能实现成品先进先出等智慧出库,还能将大小、规格、包装一致的标准件货物自动“叉”进大货车装箱,省时省力。

这些应用场景背后的支撑技术,其实并没有那么复杂。捷普电子总经理舒鹏介绍,位于厂区的工厂控制中心是大脑,“5G+工业互联网”是骨骼,利用新技术,能够实时控制并同时处理多路数据,实现厂区质效双提升。

在工厂控制中心,透过大大的玻璃窗,记者看到房间的一面墙镶嵌着16块大屏幕。在这里,通过读取“身份”信息,从原材料进厂到成品出库、出厂售后环节的全生命周期,都能得到有效追踪。

据介绍,应用“5G+工业互联网”后,捷普电子的智能物流环节中,自动搬运效率提升50%、立体存储效率提升30%,带动全厂区效率提升10%以上。

(本文转自人民日报)

责任编辑:Quasimodo

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技术框架和标准体系。 加快推进建筑信息模型(BIM)技术在工程全寿命期的集成应用,健全数据交互和安全标准,强化设计、生产、施工各环节数字化协同,推动工程建设全过程数字化成果交付和应用。 推进BIM技术、物联网、人工智能等现代信息技术在工程监理中的融合应用。在工程总承包项目中推进全过程 BIM 技术应用,促进技术与管理、设计与施工深度融合。强化施工图审查作用,全面推广数字化审查,探索推进 BIM 审查和人工智能审查。 2025 年,基本形成 BIM 技术框架和标准体系。 1、推进自主可控 BIM 软件研发。积极引导培育一批BIM 软件开发骨干企业和专业人才,保障信息安全。 2、完善 BIM 标准体系。加快编制数据接口、信息交换等标准,推进 BIM 与生产管理系统、工程管理信息系统、建筑产业互联网平台的一体化应用。 3、引导企业建立 BIM 云服务平台。推动信息传递云端化,实现设计、生产、施工环节数据共享。 4、建立基于 BIM 的区域管理体系。研究利用BIM 技术进行区域管理的标准、导则和平台建设要求,建立应用场景,在新建区域探索建立单个项目建设与区域管理融合的新模式,在既有建筑区域探索基于现状的快速建模技术 5、开展 BIM 报建审批试点。完善 BIM 报建审批标准,建立BIM辅助审查审批的信息系统,推进 BIM 与城市信息模型(CIM)平台融通联动,提高信息化监管能力。 ——《“十四五”建筑业发展规划》 水利应急领域 在水利应急领域,《“十四五”水安全保障规划》重点提出,要加快已建水利工程智能化改造,不断提升水利工程建设运行管理智能化水平,要推进数字流域、数字孪生流域建设,实现防洪调度、水资源管理与调配、水生态过程调节等功能,推动构建水安全模拟分析模型,要在重点防洪区域开展数字孪生流域试点建设。另外,《“十四五”国家应急体系规划》也提出了,要加强城乡防灾基础设施建设,推动基于城市信息模型的防洪排涝智能化管理平台建设。 推进智能水利建设。积极推进BIM 技术在水利工程全生命周期运用,新建骨干项目鼓励按照智能化要求同步进行规划建设管理,同步构建实体工程和数字孪生工程。加快建设覆盖重大水利工程,联通国家、流域、区域的水利工程控制网和业务网,实现水流、信息流和业务流的互联互通。 推进数字流域建设。以流域为单元、数字地形为基石、干支流水系为骨干、水利工程为重要节点,对物理流域的全要素进行数字化映射。加强自然地理、经济社会等信息数据采集与处理,深化遥感技术和地面监测技术的有机结合,推进建立空天地一体化的流域全覆盖监测。构建覆盖全国主要江河流域的数字化映像,开展长江、黄河、淮河、海河、珠江、松辽、太湖等大江大河大湖数字流域建设。 推动数字孪生流域建设。集成耦合水文、水力学、泥沙动力学、水资源、水工程等专业模型和可视化模型,推进集防洪调度、水资源管理与调配、水生态过程调节等功能为一体的数字孪生流域模拟仿真能力建设。推动构建水安全全要素预报、预警、预演、预案的模拟分析模型,强化洪水演进等可视化场景仿真能力。选择淮河、海河流域重点防洪区域,开展数字孪生流域试点建设。 建设流域防洪管理与调度体系。以数字流域为基础,加快流域水工程防灾联合调度系统建设,在国家防汛抗旱指挥系统的基础上,汇集气象、水情、雨情、工情、墒情、灾情等信息,优化水库、河道、蓄滞洪区等工程联合调度运用,加强对洪水资源的调度、管理与利用,制定动态优化的精细数字预案,开展人机互动的同步仿真预演,形成智慧防洪体系,实现及时准确预报、全面精准预警,提高流域防洪管理和调度运用水平。 按照大系统设计、分系统建设、模块化链接的建设思路,以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径,积极探索构建水利数字孪生应用场景,推动构建水利“2+N”智能业务应用体系,提升仿真、分析、预警、调度、决策和管理支撑能力。 ——《“十四五”水安全保障规划》 推动基于城市信息模型的防洪排涝智能化管理平台建设。 ——《“十四五”国家应急体系规划》 综合交通领域 在综合交通领域,《“十四五”铁路科技创新规划》提出,要推进数字孪生等前沿技术与铁路领域深度融合,加强智能铁路技术研发应用,开展铁路设备智能建造数字孪生平台研发应用。《公路“十四五”发展规划》则提出要建设智慧公路,推动建筑信息模型、路网感知网络与公路基础设施同步规划建设。《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》提出,构建设施运行状态感知系统,加强重要通道和枢纽数字化感知监测覆盖,增强关键路段和重要节点全天候、全周期运行状态监测和主动预警能力。 研究5G成套技术,推进毫米波通信、无线大数据、数字孪生、云网边端协同、感知-通信-计算一体化等技术在铁路通信信号领域的应用。 围绕全生命周期与全业务融合目标,持续加强智能铁路顶层规划研究,构建智能铁路技术体系架构2.0版本。深化智能建造、智能装备、智能运营技术创新,开展智能建造数字孪生平台研发应用。 ——《“十四五”铁路科技创新规划》 建设智慧公路。推动建筑信息模型、路网感知网络与公路基础设施同步规划建设,加快公路基础设施数字化改造,推进公路基础设施全要素、全周期数字化转型发展,加强重点基础设施关键信息的主动安全预警。 ——《公路“十四五”发展规划》 完善设施数字化感知系统。推动既有设施数字化改造升级,加强新建设施与感知网络同步规划建设。构建设施运行状态感知系统,加强重要通道和枢纽数字化感知监测覆盖,增强关键路段和重要节点全天候、全周期运行状态监测和主动预警能力。 ——《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》 标准构建领域 在标准构建领域,《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》提出,要围绕智慧城市建设内容,加强城市数字孪生、城市数据大脑、城市数字资源体系等方面的标准体系建设,规范引导智慧城市发展。 围绕智慧城市分级分类建设、基础设施智能化改造、城市数字资源利用、城市数据大脑、人工智能创新应用、城市数字孪生等方面完善标准体系建设,面向智慧应急、智慧养老、智慧社区和智慧商圈等典型领域加快标准研制。开展标准实验验证与应用实施,以标准化引领和支撑智慧城市建设。 ——《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》 能源安全领域 在能源领域,《“电力安全生产“十四五”行动计划》提出,要基于三维数字信息模型技术进行安全预警;依托互联网推动数字孪生、边缘计算等技术应用。 大力推进新能源智慧电站建设。运用基于三维数字信息模型技术,实现机组设备在线故障诊断和异常情况即时预警功能,提高新能源发电安全管理成效。 打造基于工业互联网的电力安全生产新型能力,组织开展“工业互联网+安全生产”应用试点,推动5G+安全生产、边缘计算、数字孪生、智慧屏、安全芯片等新技术新产品应用和展示。 ——《电力安全生产“十四五”行动计划》 城市发展领域 在城市发展领域,《“十四五”支持老工业城市和资源型城市产业转型升级示范区高质量发展实施方案》提出,要加速推进老工业城市和资源型城市的智慧城市建设,推进数字技术与经济社会发展和产业发展各领域广泛融合,完成城市绿色化改造。 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