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工业互联网无线应用场景白皮书：汽车制造领域（2018年）

核心内容

本报告由工业互联网产业联盟（AII）发布，旨在分析无线技术在汽车制造领域的应用场景与技术需求，为行业提供无线网络建设的参考。报告指出，无线技术在汽车制造中具有部署灵活、成本低、提升效率和保障安全等多重价值，同时指出当前无线技术在工业应用中仍存在需求不明确、技术能力差异大、深度融合不足、频谱资源稀缺等问题。

主要观点

• 无线技术的重要性：无线通信技术是工业互联网的重要基础，尤其在移动性、成本和效率方面具有显著优势。
• 技术发展现状：当前无线技术包括传统技术（如WiFi、RFID、ZigBee、UWB）和新兴技术（如NB-IoT、eMTC、eLTE-U、eLTE-IoT、LoRa、WirelessHART、ISA100.11a、WIA等）。
• 无线技术的应用价值：无线技术有助于提高生产组网的灵活性，降低成本，提升效率，并保障生产环境的安全。
• 未来发展趋势：随着5G技术的演进，无线网络将向多样化、高可靠、低时延、大带宽和大连接方向发展，满足汽车制造中复杂的应用需求。

关键信息

无线技术在汽车制造的应用场景

本报告聚焦于汽车制造的四大工艺（冲压、焊装、涂装、总装）中的17个无线应用场景，包括：

1. 机器人与机器人协同控制
2. 远程维护机器人
3. 焊装过程中的视频监控
4. 焊装群控站数据回传
5. 焊装车间工序间的物料传输
6. 焊装远程调测可视化
7. 基于RFID的设备可追踪
8. 工艺信息交互无线化
9. 智能仪表及质检仪器无线化
10. 汽车生产工厂能耗监控应用
11. 总装车间拧紧器无线化
12. 车辆装配过程中的无线扫码
13. 车辆质检中的无线机器视觉应用
14. 零部件智能化加工
15. 工业设计阶段的无线化手持式3D扫描仪应用
16. 生产故障排查中的无线AR应用
17. 汽车生产车间在线环境监测

无线技术分类及需求

根据应用场景的不同，无线技术可划分为以下三类：

1. 低时延应用：适用于运动控制、移动机器人和流程闭环控制，如机器人协同控制、AGV控制、远程维护、远程调测等。这些场景对网络时延要求较高，通常低于10ms，部分场景要求小于1ms。
2. 大带宽应用：适用于图像检测、监控和扫描，如视频监控、机器视觉、AR视频指导等。这些场景需要较高的通信速率，如100Mbps以上。
3. 大连接应用：适用于设备状态监控、资产管理等，如基于RFID的设备追踪、能耗监控、环境监测等。这些场景需要支持大量设备连接，如上千个终端设备。

网络能力需求总结

无线技术的适用性

• WiFi：适用于部署灵活、成本低的场景，但其广域覆盖和安全性不足。
• 4.5G蜂窝网络（NB-IoT、eMTC、eLTE-U、eLTE-IoT）：具备广覆盖、抗干扰能力强、端到端QoS保障等优点，适合工业应用。
• 5G技术：具备超低时延（1ms）、超高带宽（100Mbps-20Gbps）和海量连接能力，是未来工业互联网的重要支撑。
• 其他无线技术：如LoRa、ZigBee、WirelessHART等，适用于特定场景，如低功耗、中长距离通信等。

未来展望

• 技术演进：未来无线技术将更加多样化，针对不同场景进行优化，如5G用于全连接，NB-IoT用于能耗监控等。
• 频谱规划：需合理规划频谱资源，结合低频和高频，满足高可靠、广覆盖、高速率和低时延等需求。
• 网络架构：无线化有助于构建更灵活、扁平化的网络架构，提高生产柔性。
• 技术标准：制定统一的无线网络技术标准和测试方法，推动无线技术在汽车制造领域的广泛应用。

无线技术与工业互联网的融合

无线技术的广泛应用将推动工业互联网向更高效、更智能的方向发展，实现人、机、料、法、环的全面连接与协同。随着5G等新技术的成熟，无线网络将更好地满足汽车制造中对实时性、稳定性、安全性及大规模连接的需求，从而提升整个制造流程的智能化水平。