为制造业中的 5G 打造案例

现在制造业中发生的许多事情，例如人工智能、增强现实和虚拟现实的使用，都可以通过 5G 实现和辅助。

越来越多地使用智能传感器和物联网 (IoT) 设备，再加上应用于它们产生的数据的更复杂的分析，正在推动制造业的一场革命。在许多情况下，缺少的部分是连通性。

5G 越来越多地被视为将这些东西结合在一起的无线基础设施元素。它在恶劣的制造环境中提供所需的带宽、低延迟和可靠性。为了更好地了解 5G 在制造业中的作用、挑战和好处，RTInsights 采访了英特尔工业解决方案高级总监 RickyWatts。以下是我们谈话的摘要。

为什么要在制造业中使用 5G？

RTInsights： 为什么制造业需要 5G？

瓦： 我将把这个答案分解成几个方面。让我们从为什么制造业需要无线技术开始？然后我们会把它移到 5G 上。

为什么制造业需要无线技术？其中很大一部分是由成本和灵活性驱动的。制造环境中的典型制造控制系统是跨线电缆和电缆协议。但是有线运行起来很昂贵。请记住，您经常在非常恶劣的条件下操作这些电线，因此它们通常是三重绝缘的。那些正在运行的电线周围通常有冗余。这些东西会增加成本。

我们在工厂内部存在巨大的成本问题。如何在降低成本的同时将工厂内的东西连接起来，但仍然提供可靠性？所以，无线本身就变得有吸引力。这就是我们开始的地方。无线对制造商来说变得很有趣，因为它使他们能够以更便宜的方式连接事物。它还可能允许他们在更广泛的区域内连接事物。在制造领域，在某些例子中，我们拥有庞大的制造工厂。以石油和天然气的石化产品制造为例。这些植物的足迹非常大。当它既困难又昂贵时，你如何用电线覆盖它？你可以使用无线。

所以，让我们从那里开始。为什么制造业需要无线技术？它归结为成本、灵活性、易于部署和其他非常有用的东西。现在，让我们看看 5G 有什么其他无线技术没有做到的。

传统无线技术在很多方面都是围绕着我所说的尽力而为的。它们在端点和接收器之间有连接。这种联系是在我们所谓的某种尽力而为的情况下建立的。例如，这可能是免费的 Wi-Fi。如果您在家中使用 Wi-Fi，您可以连接，在家里走动，它有点工作，但不一定总是工作。这对于制造的某些方面不是很有用。 5G 开始解决工业公司在制造环境中的用例和要求。它有助于解决延迟、可靠性、性能和带宽等问题。这些是工厂中存在的基本要求，以前在无线领域从未真正处理过。

如果您将 Wi-Fi 或以前的技术带到我们今天拥有的 5G（例如 4G），那就是尽最大努力了。 Wi-Fi 或 4G 也不错。它们做得很合理，在某些环境中很有用，许多工业公司都在使用它们。但是 5G 说，“好吧，现在我有了一个系统，它将研究制造商需要的一些特定的东西，例如延迟、确定性和时间敏感的网络。” 5G 解决了制造环境中存在的所有用例。我获得了有线协议的好处，我获得了可靠的连接，而我现在可以使用一种称为 5G 的无线技术来获得这些。

这就是为什么在制造业中需要 5G。 4G 是关于连接人和连接到互联网。 5G的设计初衷是物联网、物联网、物联网控制系统。

5G 功能和技术改进

RTInsights： 5G 为制造商提供了哪些功能和技术改进？

瓦： 除了我提到的成本和灵活性优势之外，还有一些其他的事情需要考虑。我们有来自开发 5G 规范的行业组织 3rd Generation PartnershipProject (3GPP) 的新 5G 版本。新版本 Release16 引入了许多功能。例如，它提供超可靠的低延迟通信 (URLLC)。现在我通过空中接口获得了确定性，以及与之相关的连接性。这是一个非常具体的功能，现在我可以运行运动控制系统。我可以在摄像头上运行实时分析，从摄像头中获取信息。我将能够以一种确定性的方式可靠地做到这一点。

5G 的另一个功能是大幅增加带宽。您正在获得更宽的管道来传输数据。这让我可以携带更多信息。制造业现代化和工业 4.0 等举措都是关于使用工厂中的数据并处理在边缘生成的数据。使用 5G，您可以从系统中获取更多数据。我可以安装摄像头并开始以不同的方式看待流程。例如，假设我有一个机器人，它正在制造环境中进行某种焊接过程。我想看看，嘿，那个焊接工艺可靠吗？我现在可以开始分析焊接点的情况了。

拥有此类数据可以让制造商对其流程进行更深入的分析。例如，焊接时会产生火花。现在我可以开始分析火花了。我可以看看电流端发生了什么。我可以实时进行所有分析。如有必要，我可以针对该特定过程调整控制系统中的某些内容来更改它。所以，我得到了质量控制。得益于 5G 的带宽和低延迟能力，这样的实时操作才成为可能。

5G 的另一个重要功能是，与 Wi-Fi 一样，制造商可以创建私有的本地 5G 网络。现在有很多方法可以做到这一点。私有 5G 网络对于最终用户和制造商来说非常灵活。我可以在工厂车间有效地安装无线解决方案，连接该环境中的所有设备。

专用网络的优点是我可以控制数据。我可以控制网络连接到什么。我可以将数据保存在本地。我可以用他们所谓的混合方式来做到这一点。我可以与运营商合作，为我提供网络的一部分。他们称之为 5G 环境中的网络切片。我可以利用该网络的一部分，围绕需要在工厂完成的工作进行全面设计。你为什么想这么做？制造环境中最重要的事情之一是服务水平协议 (SLA)。我需要了解运行任何数据的任何进程。数据带宽有保障吗？延迟有保障吗？

5G 对网络切片和私有网络等功能的作用在于，它可以让您拥有更多的控制权。您不会将连接的控制权交给其他人。你在你的环境中维护它。

这些 5G 的关键特性 [高带宽、低延迟和专用网络] 与以前的特性相比非常有利。还有很多其他的。例如，5G 可以支持设备到设备的连接。我可以创建一个网状网络。我可以在工厂周围安装传感器或摄像头，并使用 5G 在它们之间传输数据。我也可以有冗余路径，这给了我更多的冗余和更高的可靠性。从本质上讲，5G 让制造商在其工厂环境中使用这项技术时，可以更加自信地在各种能力范围内发挥作用。这将向他们保证，他们将获得的输出将比他们以前使用任何其他无线技术所体验到的要高得多。

将 5G 集成到工业网络中的挑战？

RTInsights： 将 5G 添加到工业网络中有多难（或多难）？

瓦： 将任何技术引入工业网络并非易事，这是有充分理由的。我的一个好朋友和我的一位导师过去常说：“在工厂环境中，如果出现问题，事情就会变得繁荣起来，事情就会变得五花八门。”因此，将任何新技术引入工业环境都是一项挑战。你必须确保你在安全和正确的水平上做这件事。你还必须确保你也带着你的人一起去。必须有人运行系统并使用它。我想说这是一个我们需要克服很多挑战的领域。我们必须与最终用户和供应商社区合作，了解我们将如何做到这一点。那是教育的事情。您需要让最终用户、公司和系统集成商快速了解如何集成 5G。

这是整个行业的工作进展。我们还需要开始在一个有意义的领域引入这项技术，并且随着您开始扩大其使用范围，您可以控制它。例如，让我们看看从相机或机器人获取数据。显而易见的答案是在工厂引入一些新功能时引入 5G 技术。这样，您可以以非常可控的方式将 5Gin 添加到制造环境中。你引进了技术；你用一个新系统把它带进来。你让那个系统启动并运行。你用它来训练你的人。你用它来更好地理解技术。然后你要做的是扩大它的用途。这就像抢滩头，然后从那个滩头扩展。

您建立了使用该技术的信誉。您获得知识，然后开始在整个行业环境中推广知识。这不是一件容易的事，但我认为制造商和供应商社区都具备很好的应对能力。从英特尔的角度来看，我们正在尝试围绕我们所做的事情来封装技术包，以使其易于使用。我们优化它并确保它端到端地工作。当制造商收到技术时，它几乎只是一个插件。设备位于一端，制造商的系统、应用程序和服务位于另一端。制造商几乎看不到中间的 5G 技术。许多其他制造商和我们都在努力，以减少摩擦并随着技术添加到工业网络中而减少其中一些问题的方式无缝地推出 5G 解决方案。

5G 将如何革新制造业？

RTInsights： 5G 将通过哪些方式帮助制造业发生革命性变化？

瓦： 现在制造业中有很多事情可以通过 5G 实现和辅助。我们拥有边缘计算、AI [人工智能]、AR [增强现实] 和 VR [虚拟现实]。所有这些技术现在都出现在制造业中。 5G 就像将这些东西连接在一起的粘合剂。您需要为我们在制造环境中获得的所有这些新功能提供连接。无论是人工智能，还是虚拟现实，无论是处理 COVID 等情况，例如，我们希望远程工人进来并与工厂中工作的机器进行交互，5G 都提供了粘合剂。

制造商将受益的另一个领域是领先的电信行业公司，包括 Verizon、AT&T、T Mobile 等，正在推出 5G 服务并构建其 5G 网络。因此，您已经安装了大量的基础设施，不仅在美国，而且在全球范围内。这项技术正在以令人难以置信的速度发展。它现在与工业领域重叠。

这样做的原因是，它不仅允许 5G 从技术角度扩散，而且还允许成本下降，因为您将成本分散到大片区域。现在，我将获得一种真正的无线技术，使我能够获取数据并将其用于实时控制系统和操作系统。这让我们可以在网络边缘将这些东西连接在一起。

鉴于 5Gis 将在广大地区无处不在，成本将会下降。在我看来，你会看到更灵活的制造方式和更快地在工作工厂中使用它。

今天的工厂工作就像一个单一的整体区域或环境，工厂在其中创建一个小部件。当 5G 使您能够在如此多的不同领域中移动操作、控制和连接时，请考虑将其扩展到更广泛的领域。最近有人给了我一个很好的例子。当飓风穿过海湾时，最大的挑战之一是洪水泛滥，制造场所停产。嗯，其中很多都在工厂的基础设施中重新设置。使用 5G 和低延迟，您可以将该计算环境移动到其他地方，并且只需连接到设备。您几乎可以拥有远离工厂的工厂，而 5G 将为您提供基础设施并使您能够做到这一点。它将彻底改变制造业。我还认为我们会看到工厂自主工作方式的增加。

我们还将看到新的商业模式和新的制造方式出现。例如，一家制造商曾经制造汽车。那是一辆黑色的汽车，是一辆福特。你有一辆 blackFord，就是这样。现在，人们想要上网并个性化他们的订单：我想要一辆蓝色的车，有白点，有这个和那个选项。

满足这种新的客户需求需要从基础设施的角度进行互连。您需要将制造环境中的物流、资产和其他系统全部连接起来。 5G 将成为将所有这些连接在一起的粘合剂。所以，对我来说，5G 改变了一切。这需要时间。我们将在未来五年或十年内看到这一点。这不是一个快速的过渡。但一旦它加快步伐，我认为它将彻底改变制造业的一切。

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