2019汉诺威工业展|5G发令枪已打响，将给工业界带来怎样的变革？
“现在正值变革时刻！"
伴随着诺基亚通讯业务（Nokia Networks）副总裁Thorsten Robrecht的宣言而来的，是诺基亚为世界最大工业展览会送上的厚礼：5G网络。
2019年4月1日至5日，一年一度的汉诺威工业展再度拉开帷幕。不同于往年“人机协作"、“创造价值"等充满工业味的主题，今年的展会紧跟时代潮流，人工智能和5G技术两大主题被列为实现工业4.0的关键技术，并占据了展会最黄金的位置。
在别称“5G竞技场"的16号展厅，诺基亚和高通联合建设了一个足以覆盖整个展厅区域的5G网络。这是德国境内第一个覆盖5G网络的展厅。诺基亚则计划在2020年将5G网络覆盖整个汉诺威展区。
与4G网络单纯提升消费者移动端的网络体验不同，5G网络除了将服务于消费端，它的巨大潜力还将给整个工业界带来深刻变革。
从智能工厂到工业物联网，甚至是自动驾驶，工业数字化时代的几乎所有应用场景，都对实时无线通讯提出了极高的要求。如果没有高性能、低延迟、高容量的5G网络，这些技术只能永远停留在试验室之内。
通过5G网络切片而划分出的eMBB（增强移动宽带）、mMTC（大连接物联网）和URLLC（低时延高可靠通信）三大应用类型，更是为需求极为多元化的工业界提供了更广阔的选择。
“5G通信标准推动了工业技术的创新浪潮，唯有通过5G才能发掘工业4.0的潜力，"汉诺威工业展主办方德国会展公司（Deutsche Messe AG）董事长科克勒（Jochen Köckler）在开幕前的预热环节上说，他将工业界比喻为5G世界的半壁江山，“现在，来自世界各地的访客可以在汉诺威亲身体验5G给工业世界带来的可能性。"
借助诺基亚建立的5G网络，包括蔡司、博世力士乐在内的多家工业数字化先驱在“5G竞技场"内，向公众展示了八个5G网络的工业应用场景。
“汉诺威工业展展示的不仅是5G网络在工业领域的巨大潜力，本次展会也将打响工业5G的发令枪。"这不仅是会展主办方的官方表态，诺基亚副总裁Robrecht也深信，“5G竞技场"中的技术将是两年后工业世界的缩影。
光学传感器得以实时数据处理和可视化
在“5G竞技场"的入口处，是蔡司公司（Zeiss，下称蔡司）带来的基于5G、针对汽车白车身的在线过程控制（inline process control）解决方案。
与以往汽车生产线上的抽样检测不同，蔡司力求通过全样本分析，为汽车制造商带来100%的产品合格率。利用多个不同的在线光学传感器，产线上白车身关键部位的钣金厚度、钣金接缝宽度、表面粗糙度、激光焊接点质量等多个指标被详细记录在案，而这些传感器被蔡司整个封装到名为Zeiss AICell的光学传感器模组之中。
该模组中最核心的点云传感器ZEISS AIMax，更是能构建高精度的复杂三维形体。
为了传感器模组，特别是点云传感器记录下的大量高精度数据，能够实现实时的数据处理和可视化，5G是最佳也是唯一的解决方案。
ZeissAICell配备的5G模组可以通过5G网络，将所有数据实时传输至便携式监测平台APP。质量工程师不仅可以实时监控流水线上每一个部件的性能参数，还可以将数据和数据趋势反馈给产线上包括冲压、激光焊接等所有的前序工位。
正如蔡司工业质量解决方案业务负责人之一的Kai Udo Modrich所言：“得益于5G网络的高带宽和高速性，工厂内可连接设备的数量将大大提高。传感器数据、质量数据和流程控制指令数据的互联，不仅使机器能互相交流，也促使我们客户生产更弹性化、更高质量化、更个性化以及更智能化。"
蔡司的展台负责人员向界面新闻记者表示，如今传感器模组的5G主要用于数据可视化，下一阶段的目标是通过边缘计算，对传感器数据进行深度分析。除了将质量指标进行全产线共享外，传感器模组甚至将有能力进行深度学习，通过自适应标定来不断优化传感器自身的参数设置。
提高3D打印机器人精度、降低成本
与蔡司专注于汽车领域的大批量生产不同，博世力士乐（Rexroth，下称力士乐）则将5G技术应用于个性化生产上。
在力士乐展台展出的是该公司和著名3D打印机厂商BigRep公司合作的、配备5G模块的3D打印机器人。
力士乐一直视3D打印的增材制造工艺为工业4.0时代的核心技术。该技术除了省却大量的模具开发时间外，匹配个性化需求、节省材料等优点都完美契合了新时代特点。
但3D打印与一次成型不同，层层增材的制造特点，对3D打印枪头的精度要求很高。去年年末，力士乐和BigRep已合作研发了配备CNC控制系统和驱动器的3D打印机，以解决高精度问题。如今，凭借5G网络，两家公司的高精度之路又往前迈了一大步。
与以往将控制器、驱动器和运算设备一并集成在机身的3D打印机器人不同，该款3D打印机器人配备了图像传感器，并能通过基于5G网络的工业以太网，将传感器数据传输至云端（边缘云），之后通过云端的控制算法进行图像识别，再对控制器进行微调。该微调量作为控制系统本身算法的补充，能够最大程度压缩制造误差的产生。
此外，通过将数据处理功能转移至云端而节省下的空间，也为安装更多模块化的传感器留下了空间，不仅能够进一步提高精度，还可大幅降低3D打印机器人的复杂程度和采购成本。
3D打印机器人所收集的数据，还可以通过5G网络传输至便携式控制单元，除了实现和蔡司解决方案类似的数据可视化之外，图像识别功能也使这款3D打印机器人日后升级为一款协作式机器人成为可能。
让协作机器人不到3秒作出反馈
真正意义上的协作机器人（Cobot）则来自本次展会主宾国瑞典5G设备制造商巨头爱立信。
在前两届工业展上，日本欧姆龙公司展示了一款名为Forbheus的兵乓球教练机器人。但此次具备5G模块的协作式机器人却是首次亮相。
在8号展厅的爱立信展台，曾经单调的迎宾任务，现在交由这样一位协作式机器人来完成。当访客向迎宾机器人伸手时，机器人身上的传感器会将采集到的数据，通过5G网络实时传输至计算设备，再利用人工智能算法确认访客手部的位置，并为访客递上一颗薄荷糖。
这个看似极其简单的功能背后，却对实时性提出了极高的要求：不到3秒的机器人反应时间，加上无时无刻待传输的图像数据，目前的LTE网络显然无法胜任这个要求。
这个简单的功能同样引起了汽车巨头的极大关注。
作为合作伙伴，奥迪汽车的代表也出现在了爱立信的站台之上。2018年8月，奥迪和爱立信签署了谅解备忘录，计划在位于因戈施塔特（Ingolstadt）的奥迪总厂测试5G网络。
目前，奥迪已在生产试验室试点基于5G的工业物联网以及协作机器人，并希望以此替代生产线上的部分人工操作。
奥迪公司CIOFrank Loydl之前表示：“这个项目带来了巨大的可能性，在汽车产线上引入5G网络，能够提升效率、创造新的价值，如果一切顺利，5G网络很快将覆盖整个厂区。"
除协作机器人外，爱立信还在27号展厅和16号展厅分别展示了欧司朗智能工厂的案例以及未来5G城市模型。
在欧司朗位于巴伐利亚的Schwabmünchen工厂，爱立信正和德国电信合作，计划在明年建成覆盖全厂的5G网络。此前，欧司朗借助LTE网络已经实现了部分厂区内无人驾驶的零件物流运输系统。爱立信的5G城市模型则展示了4G/5G混合组网模式以及未来可能的5G接入网（RAN）架构。
对于以“隐形冠军"为傲的德国人而言，5G网络不会也不应成为仅有大企业才能掌握的技术。
展会上，德国的中型企业Weidmüller也展示了该公司过去两年以来研发的自动实时焊接监控系统。该系统可以将检测到的焊缝质量数据，通过5G网络实时上传至边缘计算模块和便携式可视化APP。现场工程师可根据数据挖掘的结果，调整激光焊接的功率，以确保焊缝质量。
此外，5G产业自动化联盟5GACIA（Alliance for Connected Industries and Automation）和德国帕德博恩大学（Uni Paderborn）也在“5G竞技场"详细介绍了新版的《5G工业化白皮书》。白皮书中除了展示十余个5G工业应用的潜力，还针对中小企业的实际需求，着重强调了5G小基站、波束赋形、端对端等技术优点，以期5G技术能够为中小企业带来更大的竞争优势。
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