工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與機(jī)器人的普及，還面臨哪些實(shí)際問題？
2023年6月28日 來源：機(jī)器人網(wǎng) 瀏覽 450 次 評論（0）
工業(yè)4.0的重要愿景之一，是將智能傳感器與工業(yè)設(shè)備相結(jié)合，從而提高生產(chǎn)力、增強(qiáng)可靠性和降低運(yùn)營成本。許多傳感器將通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(mesh)配置等在相互之間實(shí)現(xiàn)無線連接，或通過傳感器網(wǎng)關(guān)進(jìn)行無線連接。隨后這個傳感器網(wǎng)絡(luò)將連接到云端，以便在云端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和處理。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的重要技術(shù)之一，它將具有感知、監(jiān)控能力的多種傳感器和移動通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等智能分析技術(shù)融入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，達(dá)到提高生產(chǎn)質(zhì)量、效率，降低生產(chǎn)成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)變到智能化階段。過去幾年，不論在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興領(lǐng)域，都涌起了一股工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用的熱潮。如今，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的增長速度甚至超過了消費(fèi)領(lǐng)域，2022年全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模為11095.46億元人民幣，其中中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模為3958.86億元人民幣。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有一般物聯(lián)網(wǎng)的特征，然而又非普通物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，設(shè)備之間的互聯(lián)互通需要極低的時延、極高的可靠性，對時延和可靠性具有極高的指標(biāo)要求，需要為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。尤其在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的低功耗、廣覆蓋、低時延、高可靠要求，其對技術(shù)升級要求遠(yuǎn)高于一般物聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)機(jī)器人是一類特殊的工業(yè)設(shè)備，也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0對于高效、準(zhǔn)確地重復(fù)執(zhí)行手動任務(wù)的重要一環(huán)。自20世紀(jì)60年代開始，工業(yè)機(jī)器人逐漸在工廠得到商業(yè)化應(yīng)用。隨著人工智能(AI)技術(shù)的不斷發(fā)展，用于工業(yè)的機(jī)器人變得越來越智能，不斷實(shí)現(xiàn)新的功能，為打造智能工廠鋪平道路。近日，在由AspenCore聯(lián)合深圳市新一代信息通信產(chǎn)業(yè)集群主辦的“2023 國際AIoT生態(tài)發(fā)展大會”上，同期舉行了一場主題為“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與機(jī)器人”的專業(yè)論壇，來自移遠(yuǎn)通信、磐啟微、盛博科技、清微智能和大族機(jī)器人等工業(yè)應(yīng)用上下游企業(yè)就工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智能化和智能協(xié)作機(jī)器人等熱門話題進(jìn)行了分享。本文摘錄了各位演講嘉賓的部分精彩觀點(diǎn)，詳細(xì)報道可以點(diǎn)擊小標(biāo)題查看。談到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，有一種技術(shù)必須被提到，那就是蜂窩技術(shù)。蜂窩技術(shù)百花齊放、種類繁多，但如今不管是高端應(yīng)用，還是相對低端的低功耗、小數(shù)據(jù)的蜂窩通信，都是朝著5G方向演進(jìn)。那5G在工業(yè)等垂直行業(yè)領(lǐng)域如何應(yīng)用?移遠(yuǎn)通信產(chǎn)品總監(jiān)胡勇華表示：“5G要在2B行業(yè)要得到廣泛應(yīng)用，不是一蹴而就的?！被A(chǔ)連接工作在2021年之前的R15標(biāo)準(zhǔn)上已經(jīng)完成初期探索，借助R16和目前R17，他認(rèn)為5G已經(jīng)處于2B應(yīng)用發(fā)展的中期階段。移遠(yuǎn)通信產(chǎn)品總監(jiān) 胡勇華談到5G在工業(yè)上的應(yīng)用，胡勇華總結(jié)了5G的8大核心技術(shù)優(yōu)勢：大上行、穩(wěn)定時延、高可靠、高安全、切片、定位、精準(zhǔn)授時、SLA服務(wù)自管理?！斑@8大核心技術(shù)能夠真正解決我們在工業(yè)應(yīng)用中碰到有線網(wǎng)絡(luò)的局限性，以及Wi-Fi在工業(yè)應(yīng)用的局限性?！?/span>在傳統(tǒng)車間的有線布線問題上，5G模組給這些設(shè)備剪了“辮子”，為柔性制造解決了走線復(fù)雜、布線成本高、運(yùn)維難等一系列問題。此外，5G eMBB超高帶寬的特性在工業(yè)實(shí)時控制場景中，5G uRLLC在要求低時延、高可靠性應(yīng)用場景中都是很好的保障。隨著R17以及后期精簡版R18模組、終端的陸續(xù)發(fā)布，會讓5G有更多的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更海量機(jī)器的接入。胡勇華同時表示，移遠(yuǎn)統(tǒng)信還在今年3月份的巴塞羅那MWC展上發(fā)布了Redcap17模組(RG255C和RM255C)。ChirpLAN助力低功耗遠(yuǎn)距離物聯(lián)網(wǎng)基于LoRa物理底層協(xié)議的LoRaWAN在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)耳熟能詳，尤其是海外市場。國內(nèi)其實(shí)也有完全對標(biāo)LoRa的方案，比如磐啟微的ChirpLAN?就是基于完全自主知識產(chǎn)權(quán)的ChirpIoT?物理底層，具有開源、低功耗、遠(yuǎn)距離、自組、安全、可控等特點(diǎn)。磐啟微電子市場總監(jiān)楊岳明表示，ChirpLAN目前支持低功耗型星型網(wǎng)絡(luò)，有Mode A的終端主動上報模式，Mode B的終端空中喚醒模式以及終端全速運(yùn)行模式。此外，ChirpLAN還支持直連網(wǎng)絡(luò)，低功耗Mesh網(wǎng)絡(luò)也正在開發(fā)中。具體到工業(yè)應(yīng)用中的案例，楊岳明介紹了無線水表+集中器的方案。“每個水表通過無線局域網(wǎng)往集中器報數(shù)據(jù)，集中器通過4G往云端上報。集中器常安裝在表箱里，管理多層樓道同一位置的多個水表，水表可以只需上行定時上報，功耗最低;下行數(shù)據(jù)只在有上行發(fā)生時下發(fā)?！?/span>ChirpLAN還廣泛應(yīng)用于其他行業(yè)，如消防后裝中的所有報警器類型，可通過ChirpLAN?網(wǎng)關(guān)直接上報，其穿透性較強(qiáng)，一般醫(yī)院中只需要三層樓放一個網(wǎng)關(guān)就好。此外還有智能家居的門磁、水浸等傳感器，以及智能機(jī)器人、智慧醫(yī)療、新能源、智慧安防等。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)問題如今工業(yè)領(lǐng)域的兩個熱詞，一個是工業(yè)4.0，一個是AIOT。工業(yè)4.0的主要是解決生產(chǎn)規(guī)?；膯栴}，而在智能化后又能充分滿足生產(chǎn)個性化的需求。工業(yè)4.0是所有工業(yè)智能化的基礎(chǔ)，這個概念最早來自德國，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)則是美國的谷歌最早提出。“當(dāng)這兩個詞并列起來并被不斷提起時，我們要意識到必須融入世界，才能在浪潮里不至于迷失?！?深圳市盛博科技嵌入式計算機(jī)有限公司總裁 趙勇說到，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上是“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念，“+”到工業(yè)中這塊的標(biāo)準(zhǔn)化其實(shí)已經(jīng)完成得差不多了?！暗礆W洲標(biāo)準(zhǔn)來看這只到了工業(yè)3.0，后續(xù)智能化的東西是一個金字塔組成結(jié)構(gòu)，做完前一步才能繼續(xù)往上走?！?/span>深圳市盛博科技嵌入式計算機(jī)有限公司總裁 趙勇過去生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)化面臨的最大問題是不能柔性制造，實(shí)現(xiàn)個性化。歐洲和亞洲的需求，國內(nèi)和跨國公司的需要，往往都不一樣，按照一種標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出來的東西一定不能滿足個性化。未來的工業(yè)4.0就是為了解決這個問題，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)不再是金字塔，而是扁平結(jié)構(gòu)。那么為什么提出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)這么久都沒普及，甚至主管機(jī)構(gòu)下場推都推不動?趙勇認(rèn)為這是因?yàn)榇蟛糠止S對于提供數(shù)據(jù)很保守，雖然技術(shù)上各類工業(yè)網(wǎng)關(guān)層出不窮，但實(shí)際上“互聯(lián)網(wǎng)+”并未真正加到唱主角的工業(yè)設(shè)備上，這類重資產(chǎn)的需求往往做IT的企業(yè)根本不了解?！拔锫?lián)網(wǎng)對于工業(yè)來說就是一個工具，真正現(xiàn)場要求的是高可靠性、實(shí)時性、良率。工業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)如果不通怎么辦?重新插拔一下網(wǎng)線?這在生產(chǎn)線上意味著廢品的產(chǎn)生，是不允許的?！?/span>所以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)普及面對的最本質(zhì)問題是，原來的工廠在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)下的穩(wěn)定，要被新的模式徹底改變，要讓工廠去接受，首先要滿足可靠性、實(shí)時性、良率的要求。當(dāng)前，算力的增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了摩爾定律，社會對算力的需求也呈現(xiàn)爆炸性增長，但目前的芯片卻難以滿足這種增長需求。尤其是AIoT行業(yè)一直保持快速發(fā)展，作為計算類芯片怎么來適應(yīng)這種行業(yè)發(fā)展的需求?可重構(gòu)計算或許是答案。清微智能圖像產(chǎn)品總監(jiān) 高旭麟認(rèn)為，高算力場景對芯片設(shè)計主要有四方面要求：高算力、高能效、靈活性和安全性。而當(dāng)前無論CPU還是GPU的傳統(tǒng)馮·諾依曼架構(gòu)都是基于指令來驅(qū)動，很多能耗和時間都耗在指令集上，真正用在運(yùn)算上僅占整個功耗的一半，注定能效比不會太高。清微智能圖像產(chǎn)品總監(jiān) 高旭麟另一方面，傳統(tǒng)芯片架構(gòu)的“內(nèi)存墻”給算力增長帶來了瓶頸;單卡運(yùn)算很難滿足大模型的算力需求，又帶來了多卡或多機(jī)集聯(lián)的通信問題。要解決以上問題，高旭麟表示需要靈活運(yùn)用數(shù)據(jù)流重構(gòu)的方式，盡量集中更多的硬件資源在運(yùn)算上，而不是指令集的取值和譯碼上。“以高Scale-out能力解決通信墻帶來的成本過高問題，讓存儲-計算之間聯(lián)系更為緊密，來解決存儲墻。這是新一代芯片架構(gòu)設(shè)計的要點(diǎn)?！彼f到，可重構(gòu)技術(shù)的優(yōu)勢在于基于非指令驅(qū)動，能將計算資源用于運(yùn)算，同時讓數(shù)據(jù)在運(yùn)算單元之間流起來，減少了對內(nèi)存訪問的操作，大芯片之間可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)連通，而不再依賴交換機(jī)方式，“可以說是為大模型、大數(shù)據(jù)而生的計算架構(gòu)。”高旭麟用清微智能目前的可重構(gòu)計算芯片，與英偉達(dá)A100做了一個比較?！霸谕瑯?000T算力下，我們整體能耗是它的1/3，架構(gòu)系統(tǒng)成本是1/5，可以用更便宜、更低功耗實(shí)現(xiàn)相同功能。”近年來，協(xié)作機(jī)器人在工業(yè)上和生活場景中被廣泛運(yùn)用，隨著AI技術(shù)的發(fā)展， AI加持的協(xié)作機(jī)器人變得越來越智能，應(yīng)用場景也越來越廣泛和深入。以工業(yè)中應(yīng)用的機(jī)器人為例，無論在歐美發(fā)達(dá)國家還是中國等發(fā)展中國家，都有非常多的場景需求，潛在市場達(dá)到百萬、千萬量級。“但現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人年銷量最多幾十萬臺，為什么?” 大族機(jī)器人CEO王光能認(rèn)為，主要的原因是需要集成，“僅僅一個機(jī)器人用不起來，需要包括視覺、控制等系統(tǒng)集成商與其他系統(tǒng)搭配使用。每一臺特殊用途的機(jī)器人，都需要新的集成商加入，這大大限制了它的推廣。”而協(xié)作智能機(jī)器人最大優(yōu)勢在于，其本身就像人一樣通用，如果能夠做到應(yīng)用百搭這個目標(biāo)，那么市場將非常廣闊。而且以往工業(yè)機(jī)器人的典型特點(diǎn)是需要用圍欄圍起來保障安全，另一個特點(diǎn)體積較大，旁邊需要配備電箱，靈活性不強(qiáng)。而協(xié)作機(jī)器人，特別是智能協(xié)作機(jī)器人的系統(tǒng)則非常簡單，往往只需要一個機(jī)器人本體就可以開展工作。“這也是大族機(jī)器人在追求的目標(biāo)，我們開發(fā)的新款機(jī)器人已經(jīng)將多個系統(tǒng)集成進(jìn)去，產(chǎn)品有視覺、夾爪還有控制功能?！蓖豕饽芙榻B了一個實(shí)際案例——用于造船工業(yè)的焊接機(jī)器人。在船上做焊接需要機(jī)器人具備機(jī)動性和良好的移動能力，甚至一些管道需要鉆進(jìn)去做焊接。這時候小型且具備一定智能的協(xié)作機(jī)器人就非常好用，能夠解決具體應(yīng)用中的諸多痛點(diǎn)。
