智能化柔性制造產線基于機器人控制技術實現產品的生產、外觀檢測、測試、歸檔入庫等功能，實現從原材料庫出庫到生產完成整機入庫全流程功能。

工藝流程圖

具體流程是根據工藝需求，柔性工島，按任務需求進行工裝配置、智能編組，柔性工島編組就位后，實現電氣接口智能切換，并進行快速自檢，完成生產前準備工作。柔性機器人，按工藝任務要求，就位于對應操作位，進行電氣接口智能切換，并完成快速自檢后，按生產任務要求進行智能的夾具快換作業。運輸機器人完成原材料從立體庫出庫到中轉平臺上，以及工島間的設備轉運工作。

該柔性制造產線，有機融合了工業5G技術、孿生控制技術、機器人技術、智能機器視覺技術、傳感技術、電動氣動技術、自動化控制技術、機械手裝配技術，在工廠與工業5G網絡實時孿生控制保障下，完成自動編組、基于視覺系統實現快速分揀、機器人視覺引導取料、機器人力控裝配、電氣動力切換、自動化生產線的組裝與調試等各項工藝內容，整體實現了柔性智能作業，連接用戶智能工廠系統，實現從任務訂單、生產排程、數據調配全程監管與控制。提升生產效率，降低人工成本，杜絕作業差錯。該產品通過將高端裝備與信息化深度融合，實現了數字化、智能化生產工藝的管理目標，提升了行業柔性智能制造生產水平。

1.2基于工業5G的智能制造數字云服務平臺

基于工業級5G智能制造數字云服務平臺：以數字孿生、大數據、云平臺主基礎平臺，建設企業級信息化系統，功能包括：生產管理系統MES，物流管理系統、財務管理系統、銷售管理系統、采購管理系統、客戶管理系統等核心系統。

在整個柔性產線中，所有設備包括機器人和工島均支持5G無線移動，為保證產線高效可靠進行工作，在本方案中，項目組基于自主產權的工業5G終端芯片，打造基于工業5G的柔性制造智聯網，構建的低時延、高可靠的工業5G網絡，有效實現PLC等控制系統的北向連接，實現工業5G與工業設備（機器人、AGV等）的深度融合，打破現有復雜的有線工業控制網絡架構，構建基于工業5G的新總線控制網絡。

圖1-2 基于工業5G的柔性智造智聯網

在具體實現方面，針對系統對通信實時性、網絡吞吐量、覆蓋范圍等需求，提出協同通信網絡架構，實現端網云協同處理和控制，各個基站在邏輯上分布，在物理上集中，遠端的射頻天線端口與集中式的基站處理實體相分離，通過高速光纖交換互聯，集中式的基站通過統一管理各種計算，通信，存儲和其他異質資源，構建與遠端射頻端口相對應的基站處理實體。各個基站實體處于同一物理位置，對比傳統基站架構，更方便進行資源共享、信息交互、進行協同等。通過集中式處理，可以高效的支持裝備本地與網絡協同計算，以及不同裝備間高速信息交互，從而保障智能決策實時性與可靠性。

基于工業5G的柔性智造智聯網，最核心的產品是工業5G終端基帶芯片，其覆蓋了工業以太網協議和工業總線協議的數據接口，解決了柔性智造產線最核心的物端設備的連接控制。

1.3基于工業5G的數字孿生控制管理系統平臺

圖1-3 基于工業5G的孿生控制平臺系統圖

基于超級基站的孿生控制測試管理系統基于工業物理實體的基本狀態，以動態實時的方式針對工業5G智能化工廠進行建模以及數據采集，做出高度寫實的分析，實現工廠真實網絡物理實體的試驗測試和控制優化。平臺能夠有效連接工廠真實物理網絡，通過虛實協同映射技術，建立基于工廠真實物理網絡場景的基于超級基站的孿生控制測試管理系統，支持持續性的將智能工廠中的碎片化知識集成到系統中進行升級迭代，從而實現控制優化。支持對工廠基礎設備、網絡基站設備、工廠制造機械臂終端、智能監測儀表以及移動機器人等場景進行建模部署；支持工廠生產車間溫度、濕度、電磁干擾、粉塵條件等生產環境要素建模；支持對工廠真實部署網絡的組網拓撲信息呈現、網絡狀態監控、網絡監測預警以及網絡數據統計分析等工廠網絡模擬；支持通過孿生控制平臺實現對工廠網絡控制優化與判定決策。

2.基于工業5G的柔性機器人協同產線的設計特點及配置

圖6-2 基于工業5G的柔性機器人協同產線

（一）基于工業5G的柔性機器人協同系統的特點：

（1） 產線柔性化：工業級5G使能更可靠的無線OT網絡，實現從產線--工島--工位--工裝--夾具全面的柔性定制；

（2） 控制扁平化：工業級5G使能更便捷靈活的全域扁平化架構；

（3） 系統開放化：工業級5G使能開放自動化“即插即生產”自動化軟件組件組成的系統；

（4） 生產智能化：工業級5G使能生產從少人化到無人化的智能生產變革；

實現產線的價值：

（1） 無人化生產：實現全產線無人化，可實現7x24小時不間斷生產；

（2） 全面柔性定制：大幅提升工廠車間復用率，產線的快速自定義重構，實現多品種小批量離散制造；

（3） 推動變革創新：推動工業5G及智能制造變革創新，助力推動未來工廠的復制；

（二）系統構成：

（1） 機器人云平臺管理系統：支持機器人管理，機器人屬性查詢，機器人位置呈現，機器人控制，機器人大屏運維，機器人數據分析的功能。支持MQTT物聯網協議、工業Modbus通信協議和TCP協議。

（2） 工業5G柔性協作機器人：支持工業5G的柔性機器人協同系統智能化作業。

（3） 工業5G柔性搬運機器人：支持智能化調度，實現智能化物料搬運。

（4） 工業5G柔性工島：支持工業5G的柔性機器人協同系統智能化作業。

（5） 工業5G智能立體倉庫：支持基于工業5G的智能化調度，原材料、產品出入庫管理。

（6） 工業5G自動化測試儀器：工業5G自動化測試儀器支持工業5G終端基帶芯片的自動化測試驗證。

（7） 工業5G電磁環境檢測機器人：支持基于工業5G的柔性機器人協同系統的電磁環境監測。

（8） 基于工業5G的PLC工業控制統：支持工業機器人調度控制通信。

（9） 基于工業5G的DCS智能環境監測系統：支持高精度的信息采集、信息存儲和傳輸；編程自動化；自補償和計算功能；自檢、自校、自診斷功能；功能多樣化，支持溫度、濕度、粉塵、壓力、流速、位移等信息監測能力。

（三）各子系統模塊配置功能參數如下表：