衝出1.2兆美元產值》5G連線製造業 打造製程0偏差

【文／胡林　圖片提供／達志影像】

　　5G要改變娛樂、通訊及運輸業可能仍需好幾年時間，但它已在製造業發揮作用，因為5G網路速度比4G快100倍，使裝置和伺服器之間的通訊速度更快，又非常容易佈建在工廠等相對較小的區域，從而降低生產過程中的錯誤率，並提高生產力。的確，結合速度、實用性和潛在成本節省等優點，將促使工廠經營者比較願意嘗試5G。不久前，5G供應商愛立信(Ericsson)與德國弗勞恩霍夫生產技術研究所(Fraunhofer Institute for Production Technology)合作，在MTU航空引擎公司(MTU Aero Engines)的工廠內進行實驗，結果令製造業者振奮不已。

　　這座生產噴射引擎金屬葉片盤的工廠，採用「金屬銑削」製程，製作時間長達20小時，並需要進行極精確的切割，但製程的錯誤率高達25％。更令人沮喪的是，通常在完成前無法檢測到錯誤。但如今將5G感應器放在零件或工具上，就能即時偵測故障，錯誤率降低至15％，葉片的平均生產成本降低了3,600歐元。5G讓設備與伺服器的溝通幾乎沒有「延遲時間」，這也是它對製造商如此有用的原因。愛立信資深副總裁坦森斯(Åsa Tamsons)說：「由於5G只有1毫秒（千分之一秒）的延遲，你甚至可以在工具撞擊葉片前偵測到製程是否偏差，在出錯前停機。」

　　Award Solutions的行動無線技術專家崔帕西(Nishith Tripathi)表示，只有5G可以提供工廠所需的效能：「過去的4G根本無法完成這項工作，你需要5G的高速和低延遲。除此之外，還有2大功能讓5G成為工廠的理想選擇─網路相對容易安裝、能支援大量裝置。」

　　愛立信不是唯一實驗5G技術的公司，專門從事測試5G的「伍斯特郡5G集團」(Worcestershire 5G Consortium)與伍斯特博世公司(Worcester Bosch)合作，他們在博世工廠的機器上安裝數千個監測感應器，經過測試，發現工廠的生產率提高了幾個百分點，故障率也大幅降低。

　　德國汽車製造商奧迪(Audi)計劃在未來幾年內推出自家的5G網路，它將更快、更安全，可確保製造機器人和其他設備的運作。其他汽車製造商寶馬(BMW)、戴姆勒(Daimler)和福斯汽車(Volkswagen)可能也很快跟進。崔帕西說：「全息技術(Holography)、虛擬實境(Virtual Reality, VR)以及其他5G體驗的普及，我們還得等上好多年，但是對於製造業者來說，就是現在。」

　　5G網路必定改變許多產業，根據愛立信的研究，在2026年前，5G為各產業所帶來的產值達1.233兆美元，其中製造業就幾乎占了1／5，而愛立信也認為這項新行動網路技術將從下列5大方面啟動工業4.0。

1.工廠作業更靈活

　　連網的機器可以做的事比起傳統斷網的機器還多，然而，目前製造商基本上是使用乙太網路(Ethernet)和WiFi，並且才將要逐步採用4G LTE來連接工廠設備。但隨著5G網路的導入，操作員可以用網路無縫啟動廠區內外整組設備。自動化技術大廠ABB的數位長祖瑞特(Guido Jouret)說，「機器人只要配置可連接5G網路的SIM卡，作業員就能隨插即用，不需要特別建置新網路；同時，有了高速無線連線的工廠，機器人可以全年無休工作，生產效率將更高。」

　　5G網路不僅提高機器靈活性、生產力，其低延遲的特性，還使操作員能即時監控機器。愛立信研究中心的5G For Industry項目經理諾林(Mats Norin)表示：「機器可以更容易設定程式且更有機動性，迎接更多個性化的產品和與日俱增的需求。」

2.提高生產力

　　對於製造商而言，提高生產力可以節省成本。5G網路可在每平方公里佈建多達100萬個感應器，且依舊能提供低延遲的即時資料，從而提高生產效率。例如：愛立信和德國弗勞恩霍夫生產技術研究所合作，將MTU航空引擎公司的流程設計階段縮短了75％。此外，5G網路的低延遲改進了對製程的監控，避免失誤；在短短幾毫秒內，操作員知道何時需要更改機器參數。愛立信指出，根據其實驗案例的經驗估計，每年可為1座工廠節省2,700萬歐元。實際上，工廠流程越複雜，自動化就越能節省成本。科技管理諮詢公司Arthur D. Little的管理合夥人威拉格(Bela Virag)認為，當需要運輸的零件、生產步驟和連結的供應商越多，導入5G網路的好處就越大。

3.即時預測性維護

　　機器故障而停產所造成的損失，從數千到數百萬美元不等。但5G網路驅動的預測性維護，可以協助避免這項損失。伍斯特本地企業合作夥伴關係(Worcestershire Local Enterprise Partnership)主席和密德蘭引擎(Midlands Engine)的5G領導人史坦斯菲爾德(Mark Stansfeld)表示：「5G的低延遲特性真的很重要，因為1部過熱的機器，只要幾秒就會造成數十萬英鎊的損失。」

　　PwC表示，幾近100％的製造商希望藉數位科技來達成「預測性維護」，用以提昇效率。採用機器學習(Machine Learning)和分析來改善預測性維護的製造商，預計在未來5年內將增加38％。結合5G無線功能，製造商可以更簡單、更有效的進行預測性和預防性維護。研究並顯示，在橫跨多個製造場所中提高檢測故障的準確性，可降低50％或更多的成本。

4.量身訂製的連線

　　對製造商來說，管理網路連線也是一筆支出，而且難免有安全疑慮，尤其是對於工廠內的關鍵操作。但若能根據不同機器和操作的特定需求，量身訂製產能、速度、覆蓋範圍和加密，可以提高安全性並降低成本。愛立信和英國電信進行的一項研究發現，與傳統網路相比，網路分段(Network Slicing)是物聯網服務提供的最佳和最經濟的模式，可以提昇150％的經濟效益。

　　英國創新中心Digital Catapult的5G技術主管卡列許(Dritan Kaleshi)說：「分段(Slicing)為製造商提供了1個可以完全控制的專用系統；它提供可靠的通訊、服務品質保證，以及由運營商絕對控制的雲端運算。」

　　雖然專用網路已經存在，但5G網路更容易分段，工廠甚至可以依需要提供額外的網路片段以支援不同產量。NOKIA 5G市場開發部的艾略特(Jason Elliott)解釋道：「製造商只要支付他們所需的費用，長期來看更省成本。」

5.提昇供應鏈管理

　　包裹在運送時，可能經過許多人的手和檢查點，因而衍生了供應鏈的責任、所有權和保險問題。如果包裹受損，何時發生的？誰該負責？運送路線的能見度，對供應鏈管理至關重要。不幸的是，利用現代追蹤方法，例如：QR Code和無線射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)，通常只會在送達時記錄位置和時間，一旦發生損毀，很難認定是在運送過程的哪個階段發生。

　　現在，智慧包裝已獲重大進展，下一代無線通訊技術可以將包裹追蹤提昇到新的層次。在包裹上安裝5G感應器，供應鏈的利害關係人可以找到包裹的即時資訊，包括位置、溫度、重量及濕度等，無需費時費力的手動檢查。

【完整內容請見《能力雜誌》2019年10月號，非經同意不得轉載、刊登】