专家问答:5G制造

美国和中国之间持续不断的口角华为到疯狂的阴谋论，认为手机天线在某种程度上应该对当前的大流行负责，近几个月来，5G一直因为各种错误的原因登上头条。

但抛开政治和网络挑衅不谈，这项技术进入主流的步伐有增无减，整个经济体的企业都对它的潜力感到越来越兴奋。制造业尤其如此，它被视为所谓第四次工业革命的关键推动者。《工程师》采访了英国该领域的一些顶尖专家，以了解5G有望重塑制造业格局的更多方式。

5G如何提升制造业运营?

Rab史考特:5G增强制造业运营的潜力是该技术能力的结果。5G提供了更大的带宽，在设备数量方面增加了连接性，通过内置安全性减少了延迟。这也是基于在制造工厂中部署专用网络的潜力。通过在工厂内连接更多的设备，工业4.0的“智能车间”的潜力最终可以实现。减少的延迟将允许实时远程控制制造系统，而增加的带宽将允许通过增强现实设备支持线路侧。所有这些都将刺激生产率和竞争力的提高。

Marc战绩:数字化就是从数据中收集情报，最终实现近乎实时的自动化。5G本质上是一个推动者;加速整个制造业的数字化和转型，收获包括提高生产力、效率和产品质量、缩短产品开发和制造周期在内的回报。5G作为一种蜂窝技术，是开启以可控、安全和超可靠的方式连接大量机器当前和未来数据流的能力的一步。

专用、可靠和低延迟的无线解决方案为在恶劣环境中运行的移动和旋转制造系统的监控和实时调整提供了更大的灵活性和机会，为当今大多数设施(即有线和WiFi基础解决方案)中当前最先进的设备提供了替代方案。

尼克·怀特:5G在制造业中的机会是巨大的。5G提供超低延迟、极快的数据速度以及每平方公里同时连接100万台设备的能力。这意味着优化现场和工厂内的生产和流程，提高效率和安全性，并减少停机时间。5G将用于大规模预测性维护和时间关键型危险检测或协作机器人的大规模部署。5G还可以应用于整个供应链的货物监控和管理，与物联网相结合，实现实时资产跟踪，以管理进出货物，使制造商首次了解整个端到端供应链。

5G是一个“网络的网络”，这意味着它可以与传统和未来的网络一起工作。拥有专用专用5G网络的潜力为制造商提供了我们目前依赖有线网络的控制和安全级别。5G将成为实现第四次工业革命的基础技术，因为它可以实现虚拟现实和增强现实、人工智能和物联网等其他先进数字技术。

你能概述一下你在这方面的活动吗?

拉尔夫-舒马赫:谢菲尔德大学先进制造研究中心(AMRC)正在领导5G测试平台，5G未来工厂(5G- fof)与一个工业联盟，包括全球参与者BAE系统公司，IBM和电信和私人5G集成商Three，以及数字弹射器和位于英格兰西北部的中小企业MTT和Miralis Data。这项耗资950万英镑的5G- fof试验台项目由数字、文化、媒体和体育部(DCMS)制定，包括来自工业界的配套资金，是政府在全国范围内投资2亿英镑的5G试验台设施的一部分。该项目将在AMRC西北建立一个主站点，在BAE系统公司沃顿和AMRC谢菲尔德建立一个次要站点。AMRC的目标是建立一个5G测试平台，以评估当前的技术，展示技术，并鼓励公司与我们合作，降低采用这项技术的风险。我是英国5g制造工作组的成员，确保最佳实践、技术和机会的跨部门传播。

Vassilis Seferidis:5G- encode是一个开创性的项目，使5G的好处成为英国制造商的现实。它的成立是为了为5G技术在制造业中的应用建立清晰的商业案例和价值主张。

活动由Zeetta Networks牵头，部分由DCMS资助，于2020年初开始，将持续到2022年3月。关键目标是在国家复合材料中心(NCC)内设计和交付专用5G网络。这将用于在工业环境中探索新的商业模式和5G技术，包括网络切片和拼接。

具体而言，活动将集中在三个领域:

• AR/VR支持设计、制造和培训。
• 对时间敏感的资产进行监控和跟踪。
• 无线实时过程监控和分析。

西北:对于任何正在考虑探索采用5G选择的企业来说，数字弹射器的5G制造报告都是一个有用的资源。https://www.digicatapult.org.uk/news-and-insights/press/made-in-5g-exploring-the-future-of-connectivity-and-5g-in-uk-manufacturing

Digital Catapult正与爱立信(Ericsson)和威瑞森(Verizon)等多家大型企业合作，在真实的制造环境中试验5G。我们的工业5G项目旨在通过提供一系列真实的早期测试案例来证明5G的潜力，向工业服务提供商和最终用户展示5G的可行性和价值，以激励英国制造业早日采用5G。

我们还在协调DCMS的5G试验台和试验计划，该计划通过两个项目:5GENCODE和5GEM UK，广泛关注5G在制造业和物流环境中的实施。

我们也对最近宣布的5G未来工厂项目感到非常兴奋。我们将与包括谢菲尔德大学先进制造研究中心(AMRC)、IBM、Three和BAE系统公司在内的一系列合作伙伴合作，在兰开夏郡创建一个开放接入的工业5G测试平台。

制造商如何利用5G功能?采用5G有哪些挑战?

拉尔夫-舒马赫:英国各地正在建立许多5G测试平台UK5G集团。这样做的目的是刺激英国5G生态系统的发展，无论是在技术提供商方面还是在采用方面。这些测试平台演示了许多不同部门(包括制造业)中的各种用例，并将提供关于采用过程的指导和经验教训，以及如何克服采用的障碍。这些采用的障碍或挑战包括采用5G的商业案例- ROI问题;最近在Covid-19大流行期间所体现的文化障碍;还有技术方面的问题——我应该用什么技术?，我在哪里可以访问它?将发布各种案例研究，以告知和教育那些希望采用这种可能改变游戏规则的技术的人。

MF:通过5 g-encode和数字工程技术与创新(DETI)在国家复合材料中心(NCC)参与的项目中，制造组织将能够使用最先进的5G工业试验台来探索5G和相关的数字技术，并从产生的大量数据中挖掘价值。DETI将以5G-ENCODE网络为基础，为智能制造和设计开发工具、技术和流程。

主要的挑战是围绕IT基础设施，需要增加设备才能有效地连接。围绕当前4G与5G的优势之间的差异，以及如何成功实施和运营5G网络，IT知识和技能存在差距。在英国的大力投资下，5G-Encode和DETI等项目将提供无风险的演示和测试平台，展示制造业的优势。

西北:目前最大的障碍是对成本效率和投资回报的担忧。前面描述的项目都旨在展示5G如何为制造业带来价值和影响。人们还担心兼容性和互操作性，以及与现有工业系统的集成，以及安全需求，对5G总体缺乏了解，以及与其他行业公司和初创公司合作的文化障碍。

我们支持制造商的途径有两条:

• 早期的实验，通过建立poc和在特定用例上运行试验来证明价值，并在组织内部慢慢建立能力，
• 战略方法，其中5G的影响被考虑到业务的各个方面，长期路线图将在整个组织中提供价值。

无论组织选择哪条路线，利用这些能力都将是一个自愿的联盟，需要网络运营商、5G设备制造商、运营技术集成商、数据平台提供商等各方的合作。

从长远来看，5G将如何影响其他制造技术领域的发展和部署?

拉尔夫-舒马赫:目前实现工业4.0连接的技术(例如4G、Wifi、LoRa、LPWAN)在带宽、延迟、支持的设备数量和安全特性方面存在限制。除了取代传统的无线技术和有线基础设施外，5G还有望通过提供对网络切片、可用性、能源使用和单位面积带宽等多个参数的微调控制能力和灵活性，在连接解决方案中实现范式转变。例如，随着连接挑战的克服，自动导引车(agv)在制造设施中的使用将会增加。此外，通过使用基于云的服务，为agv提供动态人工智能优化的潜力将提高其生产力。基于云的人工智能具有极低的延迟，将实现制造系统的闭环自主控制。随着带宽挑战的克服，AR用于线侧支持的使用也将增加。因此，总体而言，5G将加速英国的第四次工业革命。

与:特别是对于制造业来说，5G有可能成为真正的革命性技术。机器对机器的连接、超低延迟和独特的网络切片功能将改变传统的制造流程，使其更高效、更多产。

与4G和WiFi不同，5G从一开始就被设计得非常安全。不仅如此，5G的可扩展性是其他技术所不具备的。它的无线特性意味着关键任务可用性可以在给定环境中快速部署，浪费最小，效益最大。

利用5G技术的力量将使制造过程的效率提高得面目全非。我们知道。现在，我们在5G- encode的工作是展示5G如何应用于解决工业环境中具体的、切实的问题。当我们做到这一点时，我们将成功地建立一个可靠、有效的未来商业模式。

西北:到目前为止，制造业一直专注于优化生产和工厂内流程中的操作用例，这通常被视为最关键的业务。然而，发展有弹性和可信赖的供应链的机会是变革性的。此外，服务生命周期中的互联产品为该行业建立新的可持续商业模式提供了机会，其中一些模式正在开始探索。这些都是基于服务的商业模式(“服务化”)，通过让制造商访问使用数据，使制造商更接近最终用户。我们正在与一家大型制造商合作一个项目来做这件事。