北京郵電大學網絡與交換技術國家重點實驗室主任張平:工業智能網—工業互聯網的深化與升級

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關鍵詞:工業智能網 工業互聯網 工業制造

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      尊敬的曹書記、鄭院士、張秘書長,各位同事們,我是做移動通信的,曹書記講了講我們移動通信的歷史,過去我們一起做了很多工作,今天班門弄斧,把它上升到工業上,跟大家一起交流一下。

      我們作為國家重點實驗室,也有一些職責,我們是從網絡上看問題的,從網絡上來講,如何能夠把它跟工業制造結合起來。我的內容從移動通信的概述簡單地講講,主要是講一下趨勢,我們移動通信發展的趨勢是由理論、技術和需求三部分組成的,需求是驅動,理論是基礎,技術是執行力。

      我們經歷了幾個過程,現在快到6G了,最近我也了一篇文章,寫移動通信6G的演進趨勢。我簡單地說一下,移動通信最早時候的理論就是電磁波理論,最后是莫爾斯編碼,需求就是長途通信,到了第一代,就是所謂的小區制了,小區制為我們做了大的貢獻。

      到了2G是數字化,3G是多媒體,4G是OFDM,4G目前也用得非常好,5G有新的需求出來了,新的需求是什么?移動通信每一代的更新換代都跟顛覆性的技術做引領。新的需求,我們不再關心移動通信在運營商的使用了,而是兩個方面,一個是超大規模的物聯網,和uRLLC超可靠的低時延通信,這跟工業界有很大的關系,我們已經超越了這個階段,移動通信不是簡單的人與人之間的服務,寫是上升到人與物,物與物,靠的是這兩個。

      最早的時候中國也出了一朵花,我們提出了一個花的概念,但是最后發現這個花解決不了所有的問題,于是分了三個場景。這三個場景跟我們各個行業的信息化,垂直行業的信息化是有關系的。到了6G,從1G到4G是線的,5G是面,6G是體的概念,除了人機物,我們可以上升到其他的。

      第二就是5G的應用場景,我們這里提了兩個,數控是信息隨心所欲,萬物隨手觸及,我們通過萬物互聯可以做到這一點,ITU對5G的定義也是這么說的。兩個方面,一個是改變人們生活,影響社會,4G是改變個人的,5G是改變社會的。到了5G的話,有萬物互聯的需求,那么5G跟智能制造的關系,應用場景跟智能制造有關系。第一,智能制造是新一代產業變革的核心驅動和戰略焦點。第二,工業互聯網是我們智能制造的關鍵基礎,5G是工業互聯網的必要基礎設施,國際上有很多人說5G上升到了軍備競賽的高度,它的重要性就非常高了。

      第三就是工業互聯網的現狀,根據我們實驗室所做的一些新的體會。工業互聯網的環境比較復雜,因為設備智能化的程度不同,使得工業互聯網的水平參差不齊,發展不均衡。第二是接入困難,因為它的量比較大,所以標準化的接入也不完善。大家都知道,這是我們在5G里面最重主要的競爭的點,這里有很多提法,還有產業薄弱,最主要的還是缺乏智能。總體上看,加快建設工業互聯網平臺的基礎和優勢,但是在技術突破、平臺應用、行業覆蓋范圍以及生態構建等方面,具有和國際平臺之間的比較大的差距。

      我們的新思路就是工業制造,當然工業制造不是郵電大學擅長的事,但是我們的5G、互聯網和AI是我們擅長的,這種高度融合可能就是工業互聯網。所以我們從架構層面和技術層面,以及應用層面上來做這些事。

      第四就是工業智能網,在內涵方面我們有以下考慮。第一是快速接入,提供完整的工業加互聯網加AI的解決方案。不需要企業開發工業設備級的接入接口,不需要企業直接投入研發人員。還有一個統一標準,它不像一個運營商,它是垂直行業,面臨的問題比較大。我們能夠屏蔽不同行業的工業設備的差異,不論其智能化如何、接口適配能力如何均采用統一的技術方案來實現工業智能化。

      第二是融合智能,充分利用學術界的科研能力和產業界的工程能力,結合云計算、邊緣計算、大數據、圖像識別、行為識別、虛擬和增強的現實等技術來實現工業和智能的真正融合。我在12月份在通信學報發了一篇文章,基本思想就是工業和制造業提供裝轉的智能服務的網絡平臺技術,傳統工業設備、車間或者廠房力度的認知和智能決策遷移到具有更大載體的網絡云上,以服務的形式提供工業智能,以網絡的形式聯通工業的智能服務,從而降低工業區對本地工業設備的依賴。

      總體的架構有三個方面,一個是本地接入,主要是工業現場的超高清攝像頭和傳感器設備,通過設備級的多路精準同步匯聚網關、本地級的邊緣物聯網關接入到本地云。為滿足具有不同服務質量要求的無線連接服務,本地將主要采用5G的技術,這是一個模式。

      第二個模式就是云平臺包括本地云和全國云,就是1+1的模式,本地云位于網絡邊緣并靠近生產現場,集成重要的智能服務,以保證重要業務的實時響應。全國云分布于互聯網云平臺,能夠聚合海量計算資源,融合多維智能技術,具有強大的分析、處理和服務能力,為業務決策提供智能引擎。第三,互聯網既包括工業設備間的工業網,也包括普通意義上的互聯網,進行可靠的交互和保障,互聯網講打同通道。

      這里有兩個技術,一個是工業智能網的內涵,從安全的角度對工業視頻進行采集和處理,比如視頻采集設備安裝的部署方案及部署算法,第二就是基于采集的視頻進行人員行為識別和基礎工業的基本識別,包括人員,還有一些基本的判斷。第二個技術就是基于視頻內容的工業環境行為識別,第一是工業生產場景中的環境、工業設備、人類行為建模技術。第二,構建并迭代工業環境下的行為數據庫,第三,實時行為識別技術。第四是基于識別結果。第三個就是面向復雜工業場景的虛擬現實構建。在這里有兩個技術,一個是工廠間的3D仿真與虛擬現實技術,工業設備行為3D仿真的虛擬現實。第四就是可靠高帶寬的泛在網絡服務。第一是可靠低時延高接入,安全大規模泛在物聯接入,服務質量保證的網絡切片技術,網絡服務廠商不一樣,用垂直廠商的服務,用切片技術比較好,還有就是提供分布式云服務邊緣計算技術,我覺得邊緣計算會在物聯網里面是一個非常大的抓手。它的重要意義是三方面,一個是助力制造智能制造2025,第二個就是推進協同制造,第三是提升智能化水平,我們將5G的全場景的應用,以及AI的行為產業化落地。

      下面是我們做的實踐,我們有一個團隊做了這件事。就是我們在手機制造業上進行了一個試點,在河南鄭州的新鄭縣,覆蓋手機研發、產品設計、軟件開發、整機制造,手機出貨量占有全國的七分之一,數量還是比較大的。

      我們從三個方面開始做,一個是手機生產比如表面貼裝、板端測試、屏幕預加工,對環境的監測進行煙塵監測、電磁監測、溫度監測。人員監測是對人員操作的規范和分析,以及人員行為異常的跨領域識別。比如說設備面板的識別,我們通過對掛式的識別,不依靠設備接口還有抽象式的設備,多種面板的幾十種不同變形,實時捕捉,進行數據上傳。

      應用場景就是建立場景庫和物體模型庫的基于機器學習算法進行識別引擎的訓練。在智能分析應用方面也進行了以下的工作,比如我們對人體的實時監測,還有一些不規范的行為進行監測,這種識別的準確率可以達到80%以上,還是受歡迎的。

      同時,這個界面能夠跟廠方的信息化助理結合起來,進行大屏化顯示,這是我們目前國家重點實驗室的團隊在做的工作,工業互聯網和5G的結合確實是一個很大的事,過去更多的是做5G和移動通信,我們可以做的更多的是垂直行業的應用,它有各個方面的需求,如何找到共性的需求,能夠把它實現起來,這是我們想做的事,希望明年能夠為大家做更好的講解,謝謝大家。


    (審核編輯: 智匯小新)

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