一文揭示欧洲最大5G工业园区布局
5G的无线传输速率高达每秒10G比特，时延不到1毫秒，将在制造业（尤其是过程控制领域）中开拓广泛的新应用。2020年初，Fraunhofer IPT弗劳恩霍夫生产技术研究所IPT和瑞典移动网络供应商爱立信共同开发了“欧洲5G工业园区”的概念，这实际上是第一个全面的5G研究网络，在亚琛园区测试新移动网络技术在生产控制与物流方面的应用。
▲来源：亚琛欧洲5G工业园区获得了欧洲的高度重视，德国联邦总理安格拉·默克尔（Angela Merkel）博士和瑞典总理斯特凡·洛芬（StefanLöfven）在2019年汉诺威工业博览会期间已经获悉欧洲5G工业园区的概念。
制造更智能
控制更即时
Fraunhofer IPT在几乎所有生产领域都有多年的经验，并且是全球首个在生产环境中完全以无线方式运行5G新无线电系统的领导者。爱立信作为移动基础设施的提供商，正在引领5G标准化，并且是当今在移动市场中提供5G系统并将其在许多国家推广的少数几家公司之一。
▲视频：爱立信与弗劳恩霍夫生产技术研究所合作，共同探索和开发5G的工业应用。MTU航空发动机公司目前正在评估生产喷气发动机部件的第一个案例。
位于亚琛的欧洲5G工业园区是德国和欧洲唯一在生产环境中全面了解5G的地点。在亚琛欧洲5G工业园区，项目合作伙伴重点研究七个子项目中的不同应用场景-包括监视和控制高度复杂制造过程的5G传感器，移动机器人，物流和多站点生产链，分布式制造控制，区块链，边缘云等。合作伙伴中的FIR将主要处理物流问题，而IPT和WZL将专注于制造和组装部分。为此，欧洲5G工业园区将在早期阶段配备最新的移动通信设备。
5G多传感器
▲来源：5Gindustrycampus
为了可靠地控制高度复杂的制造过程，需要实现低延迟和与组件相关的监视。之前的数据传输技术（例如蓝牙和WLAN）无法满足工业要求。5G移动无线电标准允许高速传输大量数据，从而实现传感器，云和大型机系统之间数据交互的超低延迟。
此外，集成在组件工艺附近的5G传感器以更少的干扰捕获物理数据。在5G多传感器项目中，Fraunhofer IPT正在开发多传感器并在叶盘的生产过程中对其进行测试。
5G-AE传感器
▲来源：5Gindustrycampus
为了监控高度复杂的加工过程，需要快速的反应时间。与加工过程集成的传感器技术允许无线记录和传输各种加工过程数据，以便将来在数据流中获得自适应制造的控制能力。在5G-AE传感器项目中，实现了基于无线AE传感器对正在进行铣削加工工作中的刀具进行破损检测。
5G区块链
▲来源：5Gindustrycampus
在价值链网络中，许多数据源的无线网络连接的可靠性是一项挑战。5G区块链项目的目的是测试工厂中完全无线5G网络的局限性。
5G物流
▲来源：5Gindustrycampus
适应灵活、透明和相互联系的物流供应链发展需求，在车间和物流中，越来越多的自动导引车系统被使用。为了演示如何通过5G来协调供应链中的自治系统，欧洲5G工业园区将建立一个自治物流解决方案。
5G机器人
▲来源：5Gindustrycampus
复杂装配任务的执行需要多个机器人的同步处理，为了确保资源的移动性以及与外部测量，传感器和控制系统的连接性，需要低延迟的无线连接。5G-Robotics的目标是创建一个控制系统，用于控制通过无线通信连接的移动机器人的协作。
5G中央控制生产座舱
▲来源：5Gindustrycampus
今天的生产过程发生在世界各地，通常会在不同的地理位置执行相同或相似的生产过程，这导致各个产品之间的质量波动。一种解决方案是可靠地监视不同的生产过程并使生产过程透明。5G生产座舱使用户可以在一个平台上全局收集和比较数据，并相应地优化流程。通过Fraunhofer Cloud云解决方案进行实时过程监控和数据采集，以在加工过程中运行优化过程。
5G边缘云
▲来源：5Gindustrycampus
从工业4.0的角度来看，将云集成到生产中可以实现新的，更智能的和网络化的制造流程链。5G可在工厂云系统中实现可靠且实时的通信，这就呼唤为制造行业设计实时计算平台和应用程序。在5G-Edge Cloud项目中，亚琛正在创建一个实时数据分析平台，用于制造业中的闭环应用，这个平台直接连接到5G网络的工厂云系统。
亚琛5G网络覆盖亚琛研究园区一平方公里的区域。此外，在参与项目合作的机房中，室内近7000平方米，代表了生产技术激光制造、机加工、3D打印等等所有领域。这些设施配备了最先进的IT和生产系统，因此提供了独特的基础架构，在这里研究合作伙伴一起共同测试单个5G应用程序。
这个完整的5G生态系统包括室内和室外两部分：一方面，这通过机房中参与机构的室内网络来实现；另一方面，建筑之间的开放空间将配备覆盖建筑物之间距离的室外网络。在技术上，这将通过2.3 GHz的4G锚定频段和3.7至3.8 GHz的5G网络（N77 / N78频段）实现。在大厅区域，可以在26 GHz频率范围（毫米波，N258频段）中通过附加的5G无线电单元来补充网络。
频率范围对于所有希望在没有提供商参与的情况下运营自己的5G网络的工业公司都将发挥至关重要的作用。欧洲5G工业园区将为这些公司提供对该技术的早期见解。
原则上，调查结果也可以转移到其他频率范围，因此也为提供商提供了根据生产需求调整其工业产品的机会。
除了中央架构中的网络连接（即封闭的网络中的数据层次结构，例如使用Fog / Enterprise Cloud解决方案）之外，其目的还在于实现跨位置网络连接，首先是通过将研究所彼此联系起来，其次是跨国家瑞典-德国智能生产测试平台。这些发现还将可以转移到其他频率范围，因此也为提供商提供了根据生产需求调整其工业产品的机会。
3D科学谷
Review
3D打印天生具备数字化制造的特征，而对于高密度数字之间的无缝交流，5G提供了天然的跨空间、高稳定性优势。
一方面，3D打印-增材制造数字线程包括设计信息、材料、工艺、加工以及测试信息；另一方面，5G带来高可靠无线通信技术，生产制造设备无线化使得工厂模块化生产和柔性制造成为可能，无线网络可以使工厂和生产线的建设、改造施工更加便捷，并且通过无线化可减少大量的维护工作降低成本。
▲图片：德国亚琛的欧洲5G工业园中的生产
数据线程对于3D打印来说就像贯穿人体的神经一样重要，而数据的海量连接、可靠性是保证制造高效运转的基础。无疑，5G是高密度海量的数据互联的有力支撑。
3D打印与5G技术可谓天作之合，和传统无线网络相比，5G网络在低时延、工厂应用的高密度海量连接、可靠性、以及网络移动性管理等方面优势凸显，是智能制造的关键使能者。
而在3D打印方面，Fraunhofer弗劳恩霍夫IPT工业生产技术研究所通过亚琛增材制造中心(ACAM)，连接增材制造研发领域的中坚力量，通过正向创新赋能价值创造，在全球范围内为制造企业提供欧洲领先科研机构多年来积累的增材制造专业技术，并通过社区、联合研发、以及专业教育服务，帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。
▲位于德国亚琛的欧洲最大5G工业园
▲视频：ACAM亚琛增材制造应用研究促进中心
目前，爱立信全球首个5G新无线电系统已完全无线集成到生产环境中，在Fraunhofer IPT的机房中运行。合作伙伴可以直接从欧洲5G工业园区中受益，为了确保研究结果可以直接转移到实际的工业应用中，将在3.7至3.8 GHz的与行业相关的频率范围内建立5G-工业园区网络。
5G与制造的结合正在发生，改写工业制造历史，德国亚琛进行时！
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《3D打印数字化生产》
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