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2019汉诺威工业展|5G发令枪已打响,将给工业界带来怎样的变革?

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2019汉诺威工业展|5G发令枪已打响,将给工业界带来怎样的变革?

人工智能和5G技术两大主题是实现工业4.0的关键技术,占据了展会最黄金的位置。

4月1日9时,展会方始,5G竞技场就吸引了众多访客。摄影 钱伯彦

记者 | 钱伯彦 发自德国汉诺威

“现在正值变革时刻!”

伴随着诺基亚通讯业务(Nokia Networks)副总裁Thorsten Robrecht的宣言而来的,是诺基亚为世界最大工业展览会送上的厚礼:5G网络。

2019年4月1日至5日,一年一度的汉诺威工业展再度拉开帷幕。不同于往年“人机协作”、“创造价值”等充满工业味的主题,今年的展会紧跟时代潮流,人工智能和5G技术两大主题被列为实现工业4.0的关键技术,并占据了展厅最黄金的位置。

在别称“5G竞技场”的16号展厅,诺基亚和高通联合建设了一个足以覆盖整个展厅区域的5G网络。这是德国境内第一个覆盖5G网络的展厅。诺基亚则计划在2020年将5G网络覆盖整个汉诺威展区。

与4G网络单纯提升消费者移动端的网络体验不同,5G网络除了将服务于消费端,它的巨大潜力还将给整个工业界带来深刻变革。

从智能工厂到工业物联网,甚至是自动驾驶,工业数字化时代的几乎所有应用场景,都对实时无线通讯提出了极高的要求。如果没有高性能、低延迟、高容量的5G网络,这些技术只能永远停留在试验室之内。

通过5G网络切片而划分出的eMBB(增强移动宽带)、mMTC(大连接物联网)和URLLC(低时延高可靠通信)三大应用类型,更是为需求极为多元化的工业界提供了更广阔的选择。

“5G通信标准推动了工业技术的创新浪潮,唯有通过5G才能发掘工业4.0的潜力,”汉诺威工业展主办方德国会展公司(Deutsche Messe AG)董事长科克勒(Jochen Köckler)在开幕前的预热环节上说,他将工业界比喻为5G世界的半壁江山,“现在,来自世界各地的访客可以在汉诺威亲身体验5G给工业世界带来的可能性。”

借助诺基亚建立的5G网络,包括蔡司、博世力士乐在内的多家工业数字化先驱在“5G竞技场”内,向公众展示了八个5G网络的工业应用场景。

“汉诺威工业展展示的不仅是5G网络在工业领域的巨大潜力,本次展会也将打响工业5G的发令枪。”这不仅是会展主办方的官方表态,诺基亚副总裁Robrecht也深信,“5G竞技场”中的技术将是两年后工业世界的缩影。

光学传感器得以实时数据处理和可视化

在“5G竞技场”的入口处,是蔡司公司(Zeiss,下称蔡司)带来的基于5G、针对汽车白车身的在线过程控制(inline process control)解决方案。

与以往汽车生产线上的抽样检测不同,蔡司力求通过全样本分析,为汽车制造商带来100%的产品合格率。利用多个不同的在线光学传感器,产线上白车身关键部位的钣金厚度、钣金接缝宽度、表面粗糙度、激光焊接点质量等多个指标被详细记录在案,而这些传感器被蔡司整个封装到名为Zeiss AICell的光学传感器模组之中。

该模组中最核心的点云传感器ZEISS AIMax,更是能构建高精度的复杂三维形体。

为了传感器模组,特别是点云传感器记录下的大量高精度数据,能够实现实时的数据处理和可视化,5G是最佳也是唯一的解决方案。

Zeiss AICell配备的5G模组可以通过5G网络,将所有数据实时传输至便携式监测平台APP。质量工程师不仅可以实时监控流水线上每一个部件的性能参数,还可以将数据和数据趋势反馈给产线上包括冲压、激光焊接等所有的前序工位。

蔡司展示的在线过程控制解决方案。       摄影:钱伯彦

正如蔡司工业质量解决方案业务负责人之一的Kai Udo Modrich所言:“得益于5G网络的高带宽和高速性,工厂内可连接设备的数量将大大提高。传感器数据、质量数据和流程控制指令数据的互联,不仅使机器能互相交流,也促使我们客户生产更弹性化、更高质量化、更个性化以及更智能化。”

蔡司的展台负责人员向界面新闻记者表示,如今传感器模组的5G主要用于数据可视化,下一阶段的目标是通过边缘计算,对传感器数据进行深度分析。除了将质量指标进行全产线共享外,传感器模组甚至将有能力进行深度学习,通过自适应标定来不断优化传感器自身的参数设置。

提高3D打印机器人精度、降低成本

与蔡司专注于汽车领域的大批量生产不同,博世力士乐(Rexroth,下称力士乐)则将5G技术应用于个性化生产上。

在力士乐展台展出的是该公司和著名3D打印机厂商BigRep公司合作的、配备5G模块的3D打印机器人。

力士乐一直视3D打印的增材制造工艺为工业4.0时代的核心技术。该技术除了省却大量的模具开发时间外,匹配个性化需求、节省材料等优点都完美契合了新时代特点。

但3D打印与一次成型不同,层层增材的制造特点,对3D打印枪头的精度要求很高。去年年末,力士乐和BigRep已合作研发了配备CNC控制系统和驱动器的3D打印机,以解决高精度问题。如今,凭借5G网络,两家公司的高精度之路又往前迈了一大步。

博世力士乐带来的APAS打印机器人原型。      摄影 钱伯彦

与以往将控制器、驱动器和运算设备一并集成在机身的3D打印机器人不同,该款3D打印机器人配备了图像传感器,并能通过基于5G网络的工业以太网,将传感器数据传输至云端(边缘云),之后通过云端的控制算法进行图像识别,再对控制器进行微调。该微调量作为控制系统本身算法的补充,能够最大程度压缩制造误差的产生。

此外,通过将数据处理功能转移至云端而节省下的空间,也为安装更多模块化的传感器留下了空间,不仅能够进一步提高精度,还可大幅降低3D打印机器人的复杂程度和采购成本。

3D打印机器人所收集的数据,还可以通过5G网络传输至便携式控制单元,除了实现和蔡司解决方案类似的数据可视化之外,图像识别功能也使这款3D打印机器人日后升级为一款协作式机器人成为可能。

让协作机器人不到3秒作出反馈

真正意义上的协作机器人(Cobot)则来自本次展会主宾国瑞典5G设备制造商巨头爱立信。

在前两届工业展上,日本欧姆龙公司展示了一款名为Forbheus的兵乓球教练机器人。但此次具备5G模块的协作式机器人却是首次亮相。

在8号展厅的爱立信展台,曾经单调的迎宾任务,现在交由这样一位协作式机器人来完成。当访客向迎宾机器人伸手时,机器人身上的传感器会将采集到的数据,通过5G网络实时传输至计算设备,再利用人工智能算法确认访客手部的位置,并为访客递上一颗薄荷糖。

默克尔和爱立信协作机器人的互动。图源:德国商报

这个看似极其简单的功能背后,却对实时性提出了极高的要求:不到3秒的机器人反应时间,加上无时无刻待传输的图像数据,目前的LTE网络显然无法胜任这个要求。

这个简单的功能同样引起了汽车巨头的极大关注。

作为合作伙伴,奥迪汽车的代表也出现在了爱立信的站台之上。2018年8月,奥迪和爱立信签署了谅解备忘录,计划在位于因戈施塔特(Ingolstadt)的奥迪总厂测试5G网络。

目前,奥迪已在生产试验室试点基于5G的工业物联网以及协作机器人,并希望以此替代生产线上的部分人工操作。

奥迪公司CIO Frank Loydl之前表示:“这个项目带来了巨大的可能性,在汽车产线上引入5G网络,能够提升效率、创造新的价值,如果一切顺利,5G网络很快将覆盖整个厂区。”

除协作机器人外,爱立信还在27号展厅和16号展厅分别展示了欧司朗智能工厂的案例以及未来5G城市模型。

在欧司朗位于巴伐利亚的Schwabmünchen工厂,爱立信正和德国电信合作,计划在明年建成覆盖全厂的5G网络。此前,欧司朗借助LTE网络已经实现了部分厂区内无人驾驶的零件物流运输系统。爱立信的5G城市模型则展示了4G/5G混合组网模式以及未来可能的5G接入网(RAN)架构。

爱立信的5G城市模型。    摄影 钱伯彦

对于以“隐形冠军”为傲的德国人而言,5G网络不会也不应成为仅有大企业才能掌握的技术。

展会上,德国的中型企业Weidmüller也展示了该公司过去两年以来研发的自动实时焊接监控系统。该系统可以将检测到的焊缝质量数据,通过5G网络实时上传至边缘计算模块和便携式可视化APP。现场工程师可根据数据挖掘的结果,调整激光焊接的功率,以确保焊缝质量。

此外,5G产业自动化联盟5G ACIA(Alliance for Connected Industries and Automation)和德国帕德博恩大学(Uni Paderborn)也在“5G竞技场”详细介绍了新版的《5G工业化白皮书》。白皮书中除了展示十余个5G工业应用的潜力,还针对中小企业的实际需求,着重强调了5G小基站、波束赋形、端对端等技术优点,以期5G技术能够为中小企业带来更大的竞争优势。

主场作战的西门子也带来了自己的5G工业应用。借助5G网络,配备CP 1545工业以太网通讯模块的SIMATIC S7-1500,可以实时和西门子的MindSphere进行数据传输。         摄影:钱伯彦

 

未经正式授权严禁转载本文,侵权必究。

蔡司

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2019汉诺威工业展|5G发令枪已打响,将给工业界带来怎样的变革?

人工智能和5G技术两大主题是实现工业4.0的关键技术,占据了展会最黄金的位置。

4月1日9时,展会方始,5G竞技场就吸引了众多访客。摄影 钱伯彦

记者 | 钱伯彦 发自德国汉诺威

“现在正值变革时刻!”

伴随着诺基亚通讯业务(Nokia Networks)副总裁Thorsten Robrecht的宣言而来的,是诺基亚为世界最大工业展览会送上的厚礼:5G网络。

2019年4月1日至5日,一年一度的汉诺威工业展再度拉开帷幕。不同于往年“人机协作”、“创造价值”等充满工业味的主题,今年的展会紧跟时代潮流,人工智能和5G技术两大主题被列为实现工业4.0的关键技术,并占据了展厅最黄金的位置。

在别称“5G竞技场”的16号展厅,诺基亚和高通联合建设了一个足以覆盖整个展厅区域的5G网络。这是德国境内第一个覆盖5G网络的展厅。诺基亚则计划在2020年将5G网络覆盖整个汉诺威展区。

与4G网络单纯提升消费者移动端的网络体验不同,5G网络除了将服务于消费端,它的巨大潜力还将给整个工业界带来深刻变革。

从智能工厂到工业物联网,甚至是自动驾驶,工业数字化时代的几乎所有应用场景,都对实时无线通讯提出了极高的要求。如果没有高性能、低延迟、高容量的5G网络,这些技术只能永远停留在试验室之内。

通过5G网络切片而划分出的eMBB(增强移动宽带)、mMTC(大连接物联网)和URLLC(低时延高可靠通信)三大应用类型,更是为需求极为多元化的工业界提供了更广阔的选择。

“5G通信标准推动了工业技术的创新浪潮,唯有通过5G才能发掘工业4.0的潜力,”汉诺威工业展主办方德国会展公司(Deutsche Messe AG)董事长科克勒(Jochen Köckler)在开幕前的预热环节上说,他将工业界比喻为5G世界的半壁江山,“现在,来自世界各地的访客可以在汉诺威亲身体验5G给工业世界带来的可能性。”

借助诺基亚建立的5G网络,包括蔡司、博世力士乐在内的多家工业数字化先驱在“5G竞技场”内,向公众展示了八个5G网络的工业应用场景。

“汉诺威工业展展示的不仅是5G网络在工业领域的巨大潜力,本次展会也将打响工业5G的发令枪。”这不仅是会展主办方的官方表态,诺基亚副总裁Robrecht也深信,“5G竞技场”中的技术将是两年后工业世界的缩影。

光学传感器得以实时数据处理和可视化

在“5G竞技场”的入口处,是蔡司公司(Zeiss,下称蔡司)带来的基于5G、针对汽车白车身的在线过程控制(inline process control)解决方案。

与以往汽车生产线上的抽样检测不同,蔡司力求通过全样本分析,为汽车制造商带来100%的产品合格率。利用多个不同的在线光学传感器,产线上白车身关键部位的钣金厚度、钣金接缝宽度、表面粗糙度、激光焊接点质量等多个指标被详细记录在案,而这些传感器被蔡司整个封装到名为Zeiss AICell的光学传感器模组之中。

该模组中最核心的点云传感器ZEISS AIMax,更是能构建高精度的复杂三维形体。

为了传感器模组,特别是点云传感器记录下的大量高精度数据,能够实现实时的数据处理和可视化,5G是最佳也是唯一的解决方案。

Zeiss AICell配备的5G模组可以通过5G网络,将所有数据实时传输至便携式监测平台APP。质量工程师不仅可以实时监控流水线上每一个部件的性能参数,还可以将数据和数据趋势反馈给产线上包括冲压、激光焊接等所有的前序工位。

蔡司展示的在线过程控制解决方案。       摄影:钱伯彦

正如蔡司工业质量解决方案业务负责人之一的Kai Udo Modrich所言:“得益于5G网络的高带宽和高速性,工厂内可连接设备的数量将大大提高。传感器数据、质量数据和流程控制指令数据的互联,不仅使机器能互相交流,也促使我们客户生产更弹性化、更高质量化、更个性化以及更智能化。”

蔡司的展台负责人员向界面新闻记者表示,如今传感器模组的5G主要用于数据可视化,下一阶段的目标是通过边缘计算,对传感器数据进行深度分析。除了将质量指标进行全产线共享外,传感器模组甚至将有能力进行深度学习,通过自适应标定来不断优化传感器自身的参数设置。

提高3D打印机器人精度、降低成本

与蔡司专注于汽车领域的大批量生产不同,博世力士乐(Rexroth,下称力士乐)则将5G技术应用于个性化生产上。

在力士乐展台展出的是该公司和著名3D打印机厂商BigRep公司合作的、配备5G模块的3D打印机器人。

力士乐一直视3D打印的增材制造工艺为工业4.0时代的核心技术。该技术除了省却大量的模具开发时间外,匹配个性化需求、节省材料等优点都完美契合了新时代特点。

但3D打印与一次成型不同,层层增材的制造特点,对3D打印枪头的精度要求很高。去年年末,力士乐和BigRep已合作研发了配备CNC控制系统和驱动器的3D打印机,以解决高精度问题。如今,凭借5G网络,两家公司的高精度之路又往前迈了一大步。

博世力士乐带来的APAS打印机器人原型。      摄影 钱伯彦

与以往将控制器、驱动器和运算设备一并集成在机身的3D打印机器人不同,该款3D打印机器人配备了图像传感器,并能通过基于5G网络的工业以太网,将传感器数据传输至云端(边缘云),之后通过云端的控制算法进行图像识别,再对控制器进行微调。该微调量作为控制系统本身算法的补充,能够最大程度压缩制造误差的产生。

此外,通过将数据处理功能转移至云端而节省下的空间,也为安装更多模块化的传感器留下了空间,不仅能够进一步提高精度,还可大幅降低3D打印机器人的复杂程度和采购成本。

3D打印机器人所收集的数据,还可以通过5G网络传输至便携式控制单元,除了实现和蔡司解决方案类似的数据可视化之外,图像识别功能也使这款3D打印机器人日后升级为一款协作式机器人成为可能。

让协作机器人不到3秒作出反馈

真正意义上的协作机器人(Cobot)则来自本次展会主宾国瑞典5G设备制造商巨头爱立信。

在前两届工业展上,日本欧姆龙公司展示了一款名为Forbheus的兵乓球教练机器人。但此次具备5G模块的协作式机器人却是首次亮相。

在8号展厅的爱立信展台,曾经单调的迎宾任务,现在交由这样一位协作式机器人来完成。当访客向迎宾机器人伸手时,机器人身上的传感器会将采集到的数据,通过5G网络实时传输至计算设备,再利用人工智能算法确认访客手部的位置,并为访客递上一颗薄荷糖。

默克尔和爱立信协作机器人的互动。图源:德国商报

这个看似极其简单的功能背后,却对实时性提出了极高的要求:不到3秒的机器人反应时间,加上无时无刻待传输的图像数据,目前的LTE网络显然无法胜任这个要求。

这个简单的功能同样引起了汽车巨头的极大关注。

作为合作伙伴,奥迪汽车的代表也出现在了爱立信的站台之上。2018年8月,奥迪和爱立信签署了谅解备忘录,计划在位于因戈施塔特(Ingolstadt)的奥迪总厂测试5G网络。

目前,奥迪已在生产试验室试点基于5G的工业物联网以及协作机器人,并希望以此替代生产线上的部分人工操作。

奥迪公司CIO Frank Loydl之前表示:“这个项目带来了巨大的可能性,在汽车产线上引入5G网络,能够提升效率、创造新的价值,如果一切顺利,5G网络很快将覆盖整个厂区。”

除协作机器人外,爱立信还在27号展厅和16号展厅分别展示了欧司朗智能工厂的案例以及未来5G城市模型。

在欧司朗位于巴伐利亚的Schwabmünchen工厂,爱立信正和德国电信合作,计划在明年建成覆盖全厂的5G网络。此前,欧司朗借助LTE网络已经实现了部分厂区内无人驾驶的零件物流运输系统。爱立信的5G城市模型则展示了4G/5G混合组网模式以及未来可能的5G接入网(RAN)架构。

爱立信的5G城市模型。    摄影 钱伯彦

对于以“隐形冠军”为傲的德国人而言,5G网络不会也不应成为仅有大企业才能掌握的技术。

展会上,德国的中型企业Weidmüller也展示了该公司过去两年以来研发的自动实时焊接监控系统。该系统可以将检测到的焊缝质量数据,通过5G网络实时上传至边缘计算模块和便携式可视化APP。现场工程师可根据数据挖掘的结果,调整激光焊接的功率,以确保焊缝质量。

此外,5G产业自动化联盟5G ACIA(Alliance for Connected Industries and Automation)和德国帕德博恩大学(Uni Paderborn)也在“5G竞技场”详细介绍了新版的《5G工业化白皮书》。白皮书中除了展示十余个5G工业应用的潜力,还针对中小企业的实际需求,着重强调了5G小基站、波束赋形、端对端等技术优点,以期5G技术能够为中小企业带来更大的竞争优势。

主场作战的西门子也带来了自己的5G工业应用。借助5G网络,配备CP 1545工业以太网通讯模块的SIMATIC S7-1500,可以实时和西门子的MindSphere进行数据传输。         摄影:钱伯彦

 

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