剖析：5G賦能下的工業物聯網怎么走

2019-05-28 15:16

Fraunhofer也測算了引入5G改進生產技術后產生的經濟價值，傳統葉盤加工返工率高達25%，意味著每加工4個葉盤中就有1個需要返工。這個成本是非常高的，降低返工率就可以產生很大的經濟價值。

如果通過引入5G與物聯網技術實現自動化后，返工率可以降低10%，就相當于減少了單位產品的加工時間。換算成機器成本的話，單葉盤成本可以降低3600歐元，全球葉盤的產量大概一年10萬片，這就意味著，通過5G技術實現實時監控，一年可以節省3.6億歐元的成本。

二、采礦行業

礦業是全球經濟活動的基礎產業，市場規模巨大，全球前40家礦業公司年收入總和就超過了5000億美元。

提高采礦行業的盈利能力，要求在采掘效率、運輸和金屬提取技術方面不懈的努力，來最優化礦石的流動效率。然而，在這些方面增加的投入卻面臨著邊際效應遞減的問題。自動化正在成為采礦行業新的機會和焦點。要實現自動化的一個前提條件是，礦區內要有比較完善的網絡覆蓋和連接能力，礦區內環境惡劣，部署移動通信網絡是一個比較好的解決方案。

瑞典的Boliden公司是世界頂級礦業公司之一，在全球有8個礦場，其中位于瑞典北部的Aitik礦場是歐洲最大的露天礦場。Boliden和愛立信聯合成立了一個研究小組，來探索5G技術如何幫助采礦行業提高效率和經濟價值。

Aitik是一個快速擴張的礦場，為了獲得銅礦石，必須轉移大量的巖石。每年在礦場內來回運輸的石頭的量都在增長，根據礦石所處位置，巖礦比不同，平均下來每獲得一噸銅礦石就要移額外移動一噸的巖石。Aitik目前的年產量是3600萬噸礦石，并且預計很快會增長到4500萬噸，這樣需要移動的巖石的量也會相應增長。

礦場內的復雜和繁忙程度非常高，為移走巖石而增加巨型設備，以及保持住這些新增設備的利用率都不是一件簡單的事。

另外，礦石都是通過鉆孔爆破獲得，每次爆破都會產生有毒氣體，只有等這些有毒氣體被驅散后，人類才能進入礦區進行挖掘作業，這些都是影響采礦效率的因素。

針對這些問題，比較好的解決方案是自動化和遠程控制設備。

自動化鉆機可以按照預設的路徑自主從一個鉆孔自動移動到下一個目標鉆孔，并且可以自動重復任務。傳統上需要人工在現場操作設備來移動鉆機，如果某個任務或者移動路徑并未被預先設定好，操作人員可以借助鉆機上裝備的攝像頭遠程控制他們的移動。

大多數情況下，自動化已經能完成大部分工作，然而少數只有人才能做出評估決策的情況下，比如對巖石狀況的評估，還是需要人工參與遠程甚至現場的評估。

Aitik將5個傳統鉆機改造成了有自動化和遠程控制功能的鉆機，為這些傳統鉆機安裝了攝像頭，升級了控制系統，加裝了通信模組，但由于當前的網絡帶寬只能支持中等質量視頻的傳輸，這限制了遠程控制的能力。

改造后的自動化鉆機可以將年工作小時數從5000小時提高到了7000小時，相當于Boliden用5臺改進后的鉆機完成了之前需要7臺或者更多鉆機才能完成的工作量。

除此之外，自動化同樣減少了對人員數量、服務站、停車區的需求，降低了礦區內繁忙運輸路線的壓力。因為人員的減少，也降低了礦區內人員安全的風險，Boliden可以在保持設備量和員工數量不變的情況下增加爆破工作量。經過測算，用自動化技術進行鉆孔和爆破可以為Aitik礦場每年節省250萬歐元。

而要實現完全的自動化，遠程控制設備和高性能通信系統是必須的。目前采礦業中使用的通信技術還是WiFi，通過仔細優化后覆蓋率和性能還可以被接受，但也只能處理自動化中簡單、重復性的任務，比如調整鉆孔的形式。

Boliden之前已經在Aitik礦場部署了WiFi通信系統來滿足控制鉆機的需要，雖然這樣也提高了一定的生產力水平，但是WiFi的性能還是有很多不足。畢竟WiFi并不是為戶外大區域覆蓋設計的，而Aitik的露天礦場正是這樣的場景。WiFi連接能力有限，也限制了新增連接其他自動化機器設備的可能。

大到整個采礦行業，小到Boliden這家公司，WiFi通信系統的性能嚴重限制了自動化方面的進一步發展，比如要實現復雜鉆孔、自動駕駛礦車、自動規劃和調度系統等，必須有高性能的通信系統才能滿足這些需求。而5G正是最合適的通信系統，可以處理3D高清視頻的傳輸，大幅提高遠程操控的精度，從而實現遠程管理高度復雜的任務。

為實現礦區自動化的目標，Boliden的通信系統需要滿足以下的需求：

首先，要確保實現遠程監控，這就需要通信系統的大帶寬和低時延能力；

其次，礦區內的系統要能適配其他的自動化和遠程控制設備，包括不同品牌和不同的控制系統；

另外，還要實現全覆蓋，能覆蓋到礦場的所有角落，確保所有的機器和人員能被連接和定位到；

最后，是在礦場這種復雜多變的環境下，保證系統的穩定運行。

5G通信系統可以滿足Boliden最高的需求，包括帶寬、網絡服務質量、時延和定位。通過引入高性能的通信網絡，礦場變得更加安全和高效。雖然有一部分應用需要傳輸的數據量并不大，但像遠程實時操控機器這樣的應用，只有5G通信系統才有實現的能力，有了5G的賦能之后，采礦業會成為創新領域之一，產生出新的應用和商業模式。

5G賦能，任重而道遠

解決了時延和穩定性的問題，工業領域大量設備聯網的制約因素就消除了。這個巨大的市場之前未曾被互聯網觸及，就好像4G和智能手機的出現，打開了移動互聯網的大門，5G面對的可能是一個比移動互聯網更大的機會。

因為5G連接的數量、提供的價值、付費的能力，都不是移動互聯網可以比擬的。所以也有很多人認為，5G最大的機會在于產業互聯網。

雖然5G技術目前還不成熟，大規模部署和應用還有很長的路要走，但我們相信，5G賦能工業領域的方向是明確的，未來可期。

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