5G+智能制造,将为规模化生产赋予生命的流动性和自学习能力。
5G+智能制造,将代领我们进入下一次规模浩大的科技产业革命,让奇点临近。
5G+智能制造,将生产制造从资产密集型、劳动力密集型转变为信息密集型、科技密集型。
5G是近年来全球媒体出现频次最高的词汇之一。5G之所以如此引人注目,是因为无论从通信技术本身还是从由此可能引发的行业变革来看,它都承载了人们极大的期望。回顾人类社会的发展历程,技术变革无疑是最大的推手之一。前两次工业革命,分别以蒸汽机和电力的发明为主要标志,其特征分别是机械化和电气化。当历史的车轮驶入21世纪,具有智能化特征的新一轮产业革命呼之欲出,它对人类文明和经济发展的影响将不亚于前两次工业革命。那么,它的推手又是什么呢?相比前两次工业革命,推动新一轮产业革命的不再是单一的技术,而是多种技术的融合。其中,移动通信、互联网、人工智能和生物技术,是具有决定性影响的元素。
作为当代移动通信技术制高点的5G,它是赋能上述其他几项关键技术的重要引擎。同时我们也可以看到,5G出现在互联网发展最需要新动能的时候。在经历了几乎是线性的快速增长之后,中国互联网用户数增长速度在下降,移动电话用户普及率接近天花板。社会生活的快节奏激活了网民对短、平、快新业态的追求,提速降费减轻了宽带上网的资费压力,短视频、小程序风生水起……但这些还是很难担当起互联网新业态的大任。互联网的下一步发展需要新动能、新模式来破解这个难题。被看作互联网下半场的工业互联网刚刚起步,其新动能还难以弥补消费互联网动能的不足。目前正是互联网发展新旧动能的接续期,在消费互联网需要深化、工业互联网正在起步的时候,5G的出现正当其时。
5G是最新一代蜂窝移动通信技术,特点是高速率、低时延、广连接、高可靠。和4G相比,5G峰值速率提高了30倍,用户体验速率提高了10倍,频谱效率提升了3倍,移动性能支持时速500km的高铁,无线接口时延减少了90%,连接密度提高了10倍,能效和流量密度均提高了100倍,能支持移动互联网和产业互联网的诸多应用。相比前四代移动通信技术,5G最重要的变化是从面向个人扩展到面向产业,为新一轮产业革命需要的万物互联提供不可或缺的高速、巨量和低时延连接。因此,5G不仅仅是单纯的通信技术,更是一种重要的“基础设施”。
在全社会都在谈论5G、期待5G的大背景下,广东科技出版社牵头组织了这套丛书的编撰发行,面向社会普及5G知识,以提高国民科学素养,适逢其时,也颇有文化传承担当。与市面上已经出版的众多关于5G的书籍相比,这套丛书具有突出的特色。首先,总主编薛泉教授是毫米波与太赫兹领域的专家,近年来一直聚焦5G前沿核心技术的研究,由他主导本丛书的编撰并由其团队负责《5G的世界万物互联》这一分册的撰写,可以很好地把握5G技术的科普呈现方式。另外,丛书聚焦5G在垂直行业的融合应用,正好契合社会对5G的关切热点。编撰团队包括华南理工大学广东省毫米波与太赫兹重点实验室、广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院、南方医科大学、广州瀚信通信科技股份有限公司、创维集团有限公司等的行业专家,由他们分别主编相应的分册。这套丛书不仅切中行业当前的痛点,而且对5G赋能行业的未来也有恰如其分的畅想,对于期待新技术赋能实现新一轮产业变革的社会大众,将是不可多得的科普书籍。本套丛书首期发行5个分册。
难能可贵的是,本丛书在聚焦5G与其他技术融合为垂直行业带来巨变的同时,也探讨了技术进步可能为人类带来的负面作用。在科学技术的进步过程中,对人性、伦理、道德、法律等的坚守必不可少。在加速推进科技发展的同时,人类的人性主导和思考能力不能缺席,“安全阀”和“刹车”的设置不可或缺。我们需要认清科技的“双刃剑”作用,以便更好地扬长避短,化被动为主动。
5G已经呼啸而来,其对人类社会发展的影响将不可估量。让我们一起努力,一起期待。
薛泉,教授、博士生导师、IEEE Fellow。前香港城市大学讲座教授、协理副校长。曾担任IEEEMTT-S行政委员会委员、IEEE三个学术期刊副主编,两次获邀担任国际知名大奖“京都奖”提名人。现任华南理工大学电子与信息学院院长、微电子学院院长,广东省毫米波与太赫兹重点实验室主任。曾获国家技术发明二等奖、广东省自然科学一等奖、IEEE天线与电波传播学会H.A.Wheeler论文大奖(为中国团队首次获得)等荣誉。
郭继舜,博士,高级工程师,广汽研究院智能驾驶技术部部长,广汽L3/L4无人驾驶技术总监,2017年广州市高层次引进人才。先后在Google X-Lab、百度深度学习研究院从事人工智能技术研发。
第一章 时代在召唤:第四次工业革命的机遇与挑战
一、前三次工业革命
(一)第一次工业革命
(二)第二次工业革命
(三)第三次工业革命
二、第四次工业革命的开端
(一)德国“工业4.0”
(二)美国“国家制造业创新网络”
(三)日本“工业价值链”
三、机遇与挑战
第二章 乘风破浪:智能制造是引领第四次工业革命的关键
一、初识智能制造
二、智能制造,智能在哪?
(一)智能制造的特点
(二)智能制造的表现
三、拿什么实现智能制造
四、智能制造对新型网络的需求
第三章 智能制造的5G升级:产业大升级的重大机遇
一、5G+智能制造总体架构
二、5G+智能制造关键技术
(一)5G TSN(时间敏感网络)技术
(二)网络切片技术
(三)边缘计算(MEC)技术
(四)工业云平台技术
(五)SG网络安全技术
三、5G+智能制造探索实例
第四章 基于5G的智能化大生产应用:打通智能化生产的任督二脉
一、基于5G的信息物理系统应用
(一)海量传感器接入工厂
(二)工业云平台
(三)工业数字化转型
二、5G驱动的工业ARNR应用
(一)ARNR助力智能制造的超级柔性部署升级
(二)智能装配及工业机器人的人工接管
(三)专家业务支撑与远程维护
(四)基于人工智能教学与虚拟化培训的技能传承体系
三、SG云化工业机器人
(一)多台柔性机器人协作
(二)低时延的精密同步的工业控制机器人编队
(三)基于大数据云平台的生产技能的优化、挖掘与共享模式
四、SG支持下的产品全生命周期的定制化生产
(一)基于SG AR-Cloud的客户在线定制系统
(二)基于大数据+物联网的智能化产品辅助设计
(三)基于超柔性制造的小规模定制化生产
五、5G助力智能化的资源配置
(一)5G助力智能化仓储管理
(二)5G助力智能化物流供应
六、5G助力供应链上下游协同优化设计
(一)基于5G的供应链上下游协同优化设计
(二)5G+协同优化设计典型应用——半导体装备
结语
参考文献
后记