工业5G信息化引领煤机行业智能制造转型发展研究及实践

工业5G信息化引领煤机行业智能制造转型发展研究及实践

王相亭

（安徽省矿业机电装备有限责任公司，安徽淮北235000）

摘要：本文通过介绍“5G融合网络改造工厂生产数据传输”案例，探讨园区5G相关技术对于煤机行业智能制造转型发展的意义、剖析了目前煤机行业两化融合现状，对行业智能制造转型发展路径进行了预测，以期对行业智能制造转型提供一定的借鉴。

关键词：工业5G；信息化；智能制造；转型发展

引言

5G技术的出现，使得智能制造的转型变得更加容易，它可以将各种不同的设备、人员、物流等连接起来，构建一个完整的互联网系统，从而大大降低生产成本，提高生产效率。5G的创新应用和成功的商业实践也正在不断地被实施，从而推动着智能制造的发展。5G与工业的结合可谓是一种完美的融合，工厂里的生产线、设备和机器，以及它们产生的大量数据，为5G技术的普及提供了良好的基础；同时，5G技术“大带宽”、“低延时”、“多连接”的独特优势也为解决传统制造业的数据采集传输问题提供了有效的解决方案。

1方案与技术

本案例采用5G融合网络改造工厂生产数据传输，实现生产数据的实施传输和远程监控。该项目的主要目的是实现基础网络的集成，提供5G专网的覆盖，进行园区边缘计算下沉，打通5G公网与专网数据连接，并通过5G+AI技术实现各类切割机、焊接机器人的远程编程与控制，同时提供私有云平台和分布式存储并完成“办公上云”。具体方案如下：

1.1通过5G融合网络的改造以及“5G+AI+云计算+工业互联网”的应用，工厂通过多年在智能化建设领域与行业知名企业的深度合作，探索出一种全新的合作模式，并不断优化合作机制，以构建一个牢固的、持久的联盟，促进高层次的人才交流，并加大对基础研究的投入，从而极大地提高了研发项目的效率。以工厂为核心，结合各类企业的优势，采取联合开发、共同建设实验室等措施，加速研发成果的落地，以及整合创新链的上下游资源，推动工厂的技术创新和关键共性技术的应用，以期达到“成套化、大型化、智能化、高端化”煤机装备的提升。

1.2通过“5G+MEC（含UPF）+边缘智能化应用”的建设，为智能化建设提供强有力的网络支撑，打造一个安全、稳定、可靠的5G虚拟企业专网。为了实现从仓库原材料管理到在制品物料流转配送的全面连接，虚拟工厂的端到端整合必须具备高效率、低功耗、大连接、低成本的特性，以及覆盖面广、横向集成的特性，而5G网络正是一种完美的解决方案，可以有效地实现这些需求。5G下行稳定速率维持在875Mbps，延迟维持在1ms以内，为远程控制、工业机器人、视频监控等应用提供最优网络支持；通过MEC平台分流模块实现生产和管理数据的本地分流，启用“数据不出园区”模式，保障企业数据安全性和私密性。

1.3在智能化建设中，为满足各类信息化系统、工控设备的不同集成方式，综合运用了多类型数通技术，包括vlan、虚接口、ACL、DHCPsnooping、三层通信、二层隔离、核心堆叠、端口聚合、生成树协议等技术来解决运维远程、访问控制、带宽受限问题、环路控制、网络安全、设备冗余等功能，并且对交换机、路由器、交换路由器、负载均衡、防火墙、IP节点等网络设备进行集中管理。

2建设效果

工业5G实施以来，有效解决了工控设备数据和移动设备连接问题，各类自动化生产线和工作站的“自动识别、数据采集、自动报工、离线编程、远程下发”等应用得以顺利开展，170台各类自动化设备实现联网采集和控制，3个重要生产车间实现运营管控全覆盖，公司有效掌握了“设备实时状态、工件加工实时状态、产品设计实时进度、业务流程实时进展”等信息数据，发挥数据作为核心生产要素参与价值创造和分配的能力，持续推动企业管理效率提升，支架产线车间累计减少用工近90人，人均劳动效率提高70%以上，产能提高33%以上，自制配套能力进一步提升。

该项目涉及的技术均为主流成熟技术，具有明确的技术路线，公司内部技术储备充足，方案具有先进性，建立“5G+工业互联网”的工业网络和云计算基础，结合多套系统，大大减少了未来在线路和设备上的投资。该系统的建成，为工厂“5G+工业互联网”发展奠定了坚实的基础，符合国家产业发展政策和工厂发展战略，可以在同类中大型机械制造业企业中实现规模化复制。

经过本次项目的建设和实施，工厂的基础设施智能化水平将取得显著改善，其承载各种信息化应用的能力也将得到显著增强。该方案具有先进的理念，能够为煤机行业提供完善的网络和私有云服务，并且能够与多种系统相结合，为工厂“5G+工业互联网”的发展提供坚实的基础。“5G+工业互联网”的内网建设改造示范将成为5G网络的重要支撑，它不仅能够有效地将外部环境转化为内部环节，而且还能够为工业应用提供一个可以复制、可以推广的典范。

3现状与分析

3.1  5G技术现状及其对智能制造转型发展的意义

5G技术已经成为一种革命性的移动通信技术，可以实现设备之间的无缝连接，实现远程控制，从而大大推动传统制造业的智能化转型，它不仅可以应用于物联网、自动化控制、物流跟踪、工业AR、云化机器人，还可以极大地改善企业的运营效率，极大地提升企业的竞争力。随着科技的飞速进步，物联网已成为企业实现自动化生产的重要手段，它既可以将人、机器、设备联系起来，又可以有效地控制它们之间的交互，从而满足企业的各项需求。5G技术为工业自动化控制提供了极大的便利，它可以实现极低的时延、高可靠性和海量连接，使得闭环控制系统可以通过无线网络实现，从而大大提高了制造工厂的效率和质量。因此，增强现实AR技术在这方面扮演着极其重要的角色，它能够帮助我们更好地监测和管理工厂的运营情况。

3.2行业智能制造转型方向分析

（1）智能生产系统已经从单一的点转变为全局协作的网络化。

随着5G、IoT、专线等网络的普及，数字制造系统可以更加有效地连接人、设备、系统和产品等要素，使得多层次的制造系统和信息集成系统之间的数据能够实现高效的流动，从而使得网络化的生产系统能够更好地响应订单需求、库存水平变化以及突发故障，并且可以通过数据协同实现计划排程、资源调度、生产作业和运营管控的集成联动，从而提高生产效率和质量。通过统筹调度、资源组织、集中控制、高效衔接和动态优化，实现生产全流程的有效运行。

（2）全生命周期数字化带动全新运作模式

通过整合生产、销售、上市等环节，将客户需求迅速反映并实现完美的体验，从而改变传统的生产模式、经营方式和商业模式，提高制造企业的整体资源配置和合作效率，不断推出更加高质量的产品和服务，从而获得更大的竞争优势。

（3）价值链的协同一体化正在推动整个行业的进步。

供应链协同平台可以帮助制造企业实现跨部门协作，从采购到生产再到销售，或者从供应商到企业再到客户。通过这个平台，企业可以与外部伙伴进行合作，共享统一的接口，建立供应链协作入口，连接采购、库存、物流和销售等前后端环节，实现数据联动，提高内外部协作效率。

4结语

本文以“5G融合网络改造工厂生产数据传输”为例，分析5G制造融合应用的外部环境，并且深入探究了煤机行业智能制造的发展趋势，探索出一条可以规模化推广的复制路径，以促进智能制造的发展。我们建议通过加大技术研发力度，降低应用投入成本，加速推进5G应用标准的建立和完善，以适应数字化、网络化、智能化的要求，同时希望本文为煤机行业智能制造的转型提供有益的参考和借鉴。

参考文献

[1]5G下的智能制造未来充满机遇和挑战[J].张顺亮.高科技与产业化,2020(12)

[2]基于5G边云协同的柔性智能制造技术方案[J].沈云;丁鹏;薛裕颖;罗亮亮;杨勇.移动通信,2021(02)

[3]鼓励企业数字化融合创新[N].房惠玲.甘肃经济日报,2021-01-26