第五代无线技术正在迅速涌现。它将极大地扩展移动网络的宽带功能，并为各种应用提供高级无线服务，该应用范围从手机到装配线。
在未来十年，5G有望显著改变输送机、紧固工具、机器人和其他生产设备在工厂车间的运行和互动方式。它将推动许多工业4.0计划，提高生产过程的自动化和机器状况的实时监控。
该技术提供了一次连接多个设备并比以往更快地移动更多数据。AS 5G采用，它将提高工程师部署人工智能（AI），数据分析，数字双胞胎等智能工厂工具的能力。它还将实现数百万设备，例如致动器，摄像机，电机和传感器，彼此无线连接。
欧洲制造商早期的5G试验部署项目暗示，将5G连接带到工厂车间将降低30%的维护成本，并提高7%的整体设备效率。
由于超低延迟和5G连接的可靠性，“更安全，灵活，更高效的制造系统，”HMS实验室的开发经理Jens Jakobsen表示，这是一家专门从事连接设备和网络的公司Jens Jakobsen。“今天使用的无线技术都没有用于明天的工业生产所需的可靠性，可扩展性和性能。
“从技术角度来看，5G技术有可能满足所有要求，”Jakobsen索赔。“在工业生产中唯一适用于5G的区域是随着亚马逊循环时间要求的运动控制。
Jakobsen解释说:“工业世界正在经历第四次革命，其目标是增加灵活性、提高自动化和提高生产率，同时保持高度的安全性和可持续性。”“因此，使用5G是实现工厂智能无线连接的完美解决方案。”
全球科技市场咨询公司ABI Research的5G分析师里奥•格斯(Leo Gergs)补充称:“在工业应用的背景下，5G远不止是4G的升级版。”“5G为工厂车间的连接提供了全新的应用。
“支持每平方公里的1,000到100万设备之间的连接将使能够建立高度密集的无线传感器网络，从而能够永久监控生产过程和生产机器条件，”Gergs说。
下行链路中的每秒10千兆位（GB / s）的支持带宽（GB / s），下行链路中的20 GB / s将使数据密集型流程（例如增强现实）实现预测性和预防性维护。此外，它将带来低延迟，对时间敏感的网络应用的高可靠性支持。
据格斯介绍，5G标准化最重要的机构是第三代合作伙伴项目(3GPP)，这是一个由移动网络运营商、芯片组制造商和基础设施供应商组成的协会。标准化工作被组织到不同的版本中。第一个是2018年推出的第15版。它标准化了5G旨在提供的高带宽。
“由于这不是制造商的主要关注点，所以5克的当前状态对它们并不感兴趣，”Gergs说。“相反，他们正在急切地等待16发行版，该发布于本月推出。然而，由于雄心勃勃的时间表，以及冠状病毒大流行后的全球中断，很可能这将被推迟到明年的某个时候。
“通过版本16，3GPP将标准化超可靠的低延迟通信，保证快速且非常可靠的连接，”Gergs指出。“由于制造商要求远离无线通信技术的高可靠性，因为机器停机昂贵，这将是制造领域5G的游戏更换器。”
据ABI Research称，到2026年，工厂将有超过500万个5G连接。到2030年，5G手机连接市场规模将达到110亿美元，复合年增长率达187%。
5G为什么重要
由于5G支持更高的传输速率——一些观察人士声称它将比4G技术快100倍——它将使连接制造应用无需额外的通信基础设施，如电缆和电线。
然而，5G不需要制造商重新发明轮子。目前的移动无线电网络应该继续足够足以满足许多应用程序。但是，5G网络和智能设备提供全新的可能性，这将使工程师能够在比以前更大的程度地实现网络化生产。
“制造业公司受到极大的压力，以生产更快，不断创新的产品，”人工智能和物联网互联网总经理萨蒂扬·············文法Nutanix Inc.是一家基于云的软件的领先供应商。“5G技术可以帮助这些组织提高效率和生产，同时降低成本。
“5G技术对制造商有益，因为它允许他们优化工厂地板布局，提高生产标准，最终导致生产更快，”Vagani源。“此外，该技术可以通过连接的传感器增强数据的集合，并促进机器的实时数据性能监控。这种持久的连接使制造商能够实现新的效率，并帮助[运营商]更加富有成效。“
虽然5G是许多移动设备的下一代通信基础设施，但许多制造商已经为WiFi6的项目开发了一个聪明的制造部署计划，“Amax营销副总裁李怡副总裁（Amax）专门从事连接系统和智能的公司制造业。“这些项目主要在规划和测试阶段。
“随着5克更具成本效益且随时可用的一般工业人口，制造商将合并5G无线选项，特别是对于可以在云中管理并通过专用网络保护的智能设备，”预测Yee。“但是，对于许多通过边缘服务器处理大多数本地数据响应的基本内部内部应用程序，WiFi6可以是装配厂中更实用的解决方案。”
Yee认为，制造商将逐步使用更多的数据，以提高生产效率和竞争力。随着数据量的增长，处理和共享数据的应用程序、机器和人员也将增加。
“在工厂中有很多可以连接和相互连接的东西，”eee解释道。“许多机器的”电源线“并不需要在[应用程序]中”切割“，在那里没有大量的移动性。但是，无线智能工具，传感器，摄像机和接口设备有助于在各种制造和维护过程中创建一个智能化的[环境]。
Yee指出:“在工厂里，有灵活的、可配置的工作单元，可以根据需求扩展生产灵活性，我们可能需要四处移动设备和工作站。”“无线连接用更少的电线使这更容易做到。”
“在短期内，5G将用于连接以前已经没有连接的工厂网站，因为技术或经济限制，如互联网选项有限的远程工厂，”数据分析和IOT练习经理“OST，商业技术和咨询公司。“从长远来看，市场采用需要几年。
“然而，随着时间的推移，更多的设备将拥有5G无线电，”预测卡舌。“所以，工厂[将能够更好地利用5克，在这些新的用例中提取更多来自车间的数据。”
根据Kamphuis的说法，与5G技术相关的最大误解是采用曲线。“最初，5G将在热点和智能手机市场中看到最大的牵引力，”他指出。
“由于缺乏覆盖密度，因此杠杆5G能力的连接制造技术将在几年内延迟[后面]，因为缺乏覆盖密度，”Kamphuis说。“我们还将看到嵌入车间设备中的5G收音机缓慢采用，以及制造商采用连接楼层的连接方法缓慢。
“拥有5G技术的最大神话之一是，这是明天高科技和连通制造中最重要的事情;这不是，“据Kamphuis声称。“这只是数据覆盖范围和更多的带宽。
Kamphuis指出:“制造商应该考虑如何利用来自车间的信息，以更快地做出决策，推动更好的业务成果。”“通常情况下，这些方法可以使用或不使用5G技术。”
“5G将为工厂和生产线增加高可靠性和高性能的移动连接。从一开始，与制造业等行业垂直用例支持相关的需求就一直是5G标准化的核心元素。”这家公司帮助制造商创建智能工厂，推动工业4.0计划。因此，制造商可以期待最终看到的功能和性能将符合他们的特定要求。
“这也得到了支持的全球组织的出现，如连通行业和自动化的5G联盟，”笔记orzessek。“它的目标是确保5G技术为连通行业的最佳适用性，特别是制造业。
“添加无线连接将是从几个角度来制造的推动者，”索佐斯克索赔。“首先，它将通过启用设备移动性来增加装配线设计的灵活性。
“除此之外，不必关心布线将使智能工厂的背景下的另一个关键功能：沿着生产线的不同地方获得传感器测量数据的能力，”orzessek解释道。“这不仅包括与实际制造工艺性能或制造产品相关的数据，而且还包括机器和生产设备的条件和质量。
Orzessek表示:“因此，5G将为分析和人工智能功能提供新的数据集，作为各自智能制造概念的一部分，这将实现额外的价值产生。”“快速传输大数据集的能力是另一种能力，它将在智能制造架构中提供额外的数据源。
“最后，但并非最不重要的是，5G概念上包括移动边缘计算能力，”Orzessek指出。“从智能制造的角度来看，这为分析和人工智能的实施带来了新的选择，然后可以在接近数据和设备起源的地方执行。”
美丽新世界
可靠，低延迟和高带宽无线连接的承诺正在开辟制造运营的新可能性和益处，例如自动化，资产效率，降低成本和供应链敏捷性。
“为了驱动行业4.0举措，许多制造商正在将数据带到工厂地板上的最前沿，”Yee说。“已经来自机器的许多数据，但大部分都没有使用。收集和组织数据，然后使其可访问和使用，需要快速可靠的连接，使其全部带来。
“并非所有数据都来自可编程逻辑控制器、机器和扫描仪，”Yee指出。“它也可以来自各种制造过程，比如焊接;这些数据可以被捕获和分析。
Yee声称:“将深度学习和推理结合到装配线上，可以在问题发生之前通过关闭循环来预测问题。”“制造商使用的一种常见方法是使用图形处理单元(gpu)构建工业级硬件系统。
“基于GPU的系统（深度学习和推理）需要集成到控制循环或制造过程中，”eee解释说。“例如，在精密焊接和焊接中，深度学习系统可用于培训机器和人们，以增加适量的压力，功率，时间和材料，以提高效率和质量。”
在5G被广泛应用于制造业之前，需要解决一些挑战，比如基础设施。在现有的3G和4G网络中，每隔几英里就会有一个宏蜂窝被安置在一个塔或建筑的屋顶上。
信号的障碍物通常会在网络中造成覆盖缺口，在这些缺口上增加一些东西，如小蜂窝，以补充或增强用户的覆盖。为了有效，5G网络需要更紧密的无线电天线网格，以支持连接量、低延迟和连接速度。
“位置和光缆都非常重要，”专门从事通信基础设施的ExteNet系统公司的首席技术官Tormod Larsen说。“由于工厂通常部署在城市以外的地区，扩展高容量光纤成为一个挑战。
拉森警告说:“将光纤基础设施扩展到偏远地区会变得复杂和昂贵，而且运营商通常更喜欢光纤连接密度更高的城市地区。”“我们开始看到，制造商越来越倾向于承担更多的经济成本，因为他们知道，从长远来看，5G最终将提高生产率，节约成本。”
“许多[公司]仍然弄清楚他们与行业有4.0革命的地方，如5G的东西可以成为另一个闪亮的客观如果没有正确申请，全球产品管理高级产品管理高级副总裁李安默专业从事基于云的企业资源规划软件的公司。
“首先，首先，从事思想开始，”斯凯克建议。“你想解决什么商业问题？一旦你可以清楚地阐明（而是，数据当然有帮助），请与您的合作伙伴一起坐下，并通过您的目标讨论它们。
“植物可以充满电线，所以在你告诉你想要扔掉所有以太网之前，从一个清晰的痛点开始，”斯克曼说。“证明了IIOT和5G的力量，之后你可以用拖车的支持者拿起速度。在第一次获胜后，您将有其他人正在考虑进一步转变的方法。
“未来的工厂'不是Netflix上的一些科幻媒体流，”Schommer解释道。“今天正在发生，但与任何新技术一样，最大的挑战是开始的。有很多方法可以利用[全部]这些新工具，包括5G。“
Schommer建议以目标为止。在跳进解决方案之前，有一个明确的目标，并讨论你是否需要网络切片和大量机器类型的通信，“她指出。“选择一个清澈的痛苦点，每个人都可以反弹并用指标证明它。然后，你可以指甲并缩放它。“
“有些人认为5克今天已经在这里，”Panasonic董事Jim Dempsey Notes Notes Jim Dempsey。“但是，网络仍在建立。虽然网络正在增长，但他们不在任何地方，他们需要适用于大多数制造商来利用5G技术。这仍然至少36个月。
“这是一个比遗留系统更昂贵的技术，”Dempsey警告说。“例如，5G产品的天线设计更复杂。遗留生产设备需要改装连通性。但是，在工厂地板上部署5G应该比使用Wi-Fi技术更简单。“
机器连接
5G技术将提高生产设备，如输送机，紧固工具和机器人的性能和连通性。例如，通过5G连接到云的机器人可以使用机器学习来查找导航环境的最佳方式，并执行任务而不需要预先编程。
在去年在德国的汉诺威博览会上，几家自动化供应商展示了5克在不久的将来改变工厂。
Bosch Rexroth的阵容包括一个移动控制面板，使人机机器人协作和综合工业以太网超过5G。Festo特色显示，突出显示人工智能，集成连接和预测性维护应用。
Weidmüller展示了一种适用于5G的能量监测系统，用于焊接控制应用。系统的分析单元直接从焊接过程接收数据，并通过5G调制解调器和5G网络向能量流量可视化单元提供。
蔡司为汽车行业展示了一个内联过程控制系统。它的AICell在通过生产线时测量每辆车车身部件的所有关键特性，从而提供比随机测试更准确和可靠的过程监控和控制数据。它配备了一系列内联传感器，检查和测量身体特征和拓扑，检查裂缝，冲洗和其他特性。
此外，爱立信与Comau合作，展示了一款以5g为动力的数字版汽车装配线。爱立信是天线、基站、路由器和其他类型无线设备的领先供应商。
使用虚拟现实（VR）耳机，游客沉浸在线中，可以在其中“移动”，监控按键，温度和振动等关键过程参数。VR数字仪表板，可与标准平板设备一起使用，通过提供有效解决问题的指令，可以在该过程中产生放缓或中断的情况。
“5G连接的特征允许[美国]在实时收集自动化流程至关重要的实时稳定，连续和大规模的数据流动，”Maurizio Cremonini，Maurizio Cremonini说，营销主管和Comau的数字举措平台。“由于5G低延迟，数字双胞型显示了与视觉输出形式的真实机器人相关的信息，这使得可以了解机器人活动如何在单元格中发展。
克雷莫尼尼称:“通过数据分析，可以预见故障和故障，并确定哪些部件必须修复或更换，建议采取哪些行动以有效运行。”“5G成为生产系统所有资产上的每一个分析和数字智能远程活动的实现技术。
“[我们的]新的数字互联设备提供实时生产数据，在需要时，需要帮助减少停机时间，同时提高整体质量，”克雷蒙尼指出。“数字化分析为客户提供有关在本地和远程提供的生产流程和吞吐量信息的大量信息。”
“带宽和低延迟，新的5G技术的主要特征是允许[美国]加速数字化和自动化流程的重要因素，使智能制造和行业中的尖端用例。”增加了Magnus frodigh，爱立信研究主管。“工业环境中的5G部署将使制造商提高生产率并降低成本。”
爱立信还与ABB机器人有战略合作伙伴关系，将5G技术应用于其机器。在瑞士达沃斯最近的世界经济论坛中，公司与通过爱立信供电的Live 5G网络运行的两个云连接的ABB机器人进行了演示。目标是在利用5G的实时通信能力，展示人机机器人协作并控制宽距离。
“今天，由于缺乏可靠，低潜伏期和高带宽的连接，因此，工厂的灵活性受到可以处理的数据量，”ABB的机器人和离散自动化业务总裁Sami Atiya索赔。“用5G移动网络取代传统的硬线将在机器，材料和人们之间互连到一个新的水平。
“[这将有所帮助]通过支持柔性制造单元的转变来推动从大规模生产到大规模定制的转变，其中生产线可以不断重新配置以适应更换的制造需求，”Atiya说。
Atiya表示，5G技术将给制造商带来几项好处，包括:大型传感器网络，用于工厂车间的机器和机器人的预测性维护;云机器人技术将使更小、更便宜的机器人能够在任何环境中进行集中控制和分离;对端到端价值链中的货物进行识别和跟踪;以及高分辨率3D视频或触觉反馈、热和其他传感器的远程质量检测和诊断。
“传统的连接范式受到灵活的生产和无线工业IOT（IIOT）挑战，”Ericsson的高级副总裁和商业区技术和新业务负责人Asa Tamsons和Ericson的新业务负责，这是一个最先进的5G工厂在爱沙尼亚塔林。“目前，大多数IIT [应用程序]基于有线连接。
“然而，随着不断发展的蜂窝能力挑战工业以太网解决方案，电线将在许多情况下变得冗余，引入更多灵活的生产和更快的线路变化的机会，”索尔森队。
“今天，大多数工厂依赖于固定的有线网络，以支持静止机器的关键和实时应用，经常与Wi-Fi补充，以支持传感器和手持工具等非关键（大规模）应用，”Tamsons说。“在这两种情况下，较困难的缩放和扩展的操作很困难，因为电线安装，维护和改造，并且Wi-Fi无法维持高网络性能。
Tamsons指出:“仅靠固定的有线网络是无法管理变量的，因为生产现场包括旋转、移动机器以及工具、材料、手机和平板电脑等便携式物品。”“通过将基础设施、设备和工作人员连接在一个平台上，蜂窝技术可以最大限度地收集数据，并从不同的工作流程中提供可行的见解。
“工厂资产的数字化，设备，车辆和流程意味着连接设备的数量将呈指数级增长，”Tamsons。“典型智能工厂所需的估计数量为每平方米0.5。制造商将逐步采用支持性应用，以提高其活动的效率和质量，从增强现实（AR）到数字双胞胎。“
例如，在爱沙尼亚爱立信的工厂，对具有AR技术的资产和产品的检验导致了始终如一地提高了产品质量，其交货时间降低和成本。
5G在行动中
与他们的欧洲同行相比，美国制造商在5G潮流上跳跃缓慢。然而，许多专家认为这很快就会发生变化。
例如，Whirlpool Corp.目前在其Clyde，哦，洗衣机厂测试5G技术。工程师正在转换一支自动导向车辆的舰队，以便在技术上运行，而不是传统的Wi-Fi，这易于干扰问题。
但是，欧洲制造商正在领先于5G的费用，由WideScale Industry 4.0举措刺激。例如，戴姆勒股份公司最近在德国Sindelfingen的尖端“工厂56”中实施了世界上第一个5G汽车生产网络。105岁的设施组装梅赛德斯 - 奔驰S级轿车。
“随着本地5G网络的安装，[我们]工厂的所有生产系统和机器的网络将来会变得更加聪明，更高效，”生产分区管理部门的部门和供应链。这完全开辟了全新的生产机会。“
使用最先进的5G网络技术，戴姆勒的工程师可以在新功能的帮助下优化现有的生产流程。这包括数据连接和装配线上的产品跟踪。
“通过单独的网络，所有流程都可以进行优化，并在必要时进行更强大，并在简短的通知中适应普遍存在市场要求，”炸弹柜。“此外，移动通信标准以智能方式将生产系统和机器连接在一起，从而支持生产过程的效率和精度。使用本地5G网络的进一步好处是第三方不必提供敏感的生产数据。“
Sindelfingen Factory中的机器和系统彼此紧密联系。装配设施和材料处理技术与IOT技术兼容。为此，该设施已经配备了几个5G小型电池室内天线和中央5G毂。
另一个已经使用5G技术的智能工厂是法国Le Vaudreuil的Schneider电气设施。45岁的工厂组装了各种各样的产品，包括驱动器，速度启动和高强度银触点。它用作公司生态杂志的展示，启用了一个可互操作的互操作系统架构和平台。
“我们开始利用5G简化工厂运营，提高制造业和加速工厂数字化的支持，”施耐德电气的生态杂志总监Luke Durcan说。“例如，一个试点集成项目正在测试我们的增强操作员顾问申请。“
根据Durcan的说法，5G应用程序利用更好的网络质量，更快的响应时间和安全的室内覆盖范围来验证各个方面的一系列用例，例如：
- 增强维护技术人员和现场工人使用的实时增强现实系统。
- 通过更强大的数据分析提高预测维护。
- 使工厂机器人能够发送视频流和传感器输入，并接收执行任务的实时说明。
“毫无疑问，工业领域从高度网络的可靠性增加了很多，而5G提供的较低延迟，”Durcan说。“随着速度和可靠性，影响不仅仅是提高效率。
Durcan指出:“想象一下，随着5G网络开始连接到一个无处不在的网络，可以与你的网络、应用程序、数字工具、面向客户的平台等进行即时、无缝的沟通和互动，更好地为客户服务。”“而且，这只是从外部看企业层面的更大图景的一部分。
“此外，增强的移动宽带可以立即使用关于高分辨率摄像机数据的模式识别，”Durcan添加。“这近期实时检验能够及时识别生产产出中未捕获的质量违规。
“5G技术是可以完全破坏和重新设计生产线的东西，”Durcan索赔。“今天，我们正在提供各种自动化产品。工厂地板上的高密度需要连接大量设备的能力。
“我们在工厂中的任何地方使用布线和部署线，因为工业网络需要非常快速的响应时间，”Durcan解释。“使用5G的高速，低延迟和大规模连接功能，连接的移动机器人可以根据与生产线设备（如输送机）的通信自动将组件传送到所需的位置。”
除了速度和可靠性之外，Durcan表示，5G的影响是提高效率和改善的经验。运营商可以在制作和维护应用程序中可视化和交互关于移动设备的上下文和实时信息。
Durcan指出:“改进的用户体验和可见性对操作人员的安全、培训、诊断和缩短维修时间有直接的积极影响。”
