淺談5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀及有效對(duì)策

余鴻婷 張昌福 李凌

一、前言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要突破點(diǎn)是第四次工業(yè)革命的重要基礎(chǔ)，經(jīng)過近幾年的發(fā)展已成為制造業(yè)大國(guó)搶占制造業(yè)發(fā)展高地，爭(zhēng)奪國(guó)際話語權(quán)的重要武器之一。同時(shí)，全球正迅速推進(jìn)新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)—5G技術(shù)應(yīng)用發(fā)展，因其低時(shí)延、大寬帶、大寬帶等特性，能天然滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的高可靠、低時(shí)延和安全性的需求，5G將成為推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)跨行業(yè)跨領(lǐng)域融合的核心基礎(chǔ)設(shè)施和重要支撐技術(shù)之一，進(jìn)一步賦能工業(yè)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

二、5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用重要性

推進(jìn)5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新是貫徹落實(shí)國(guó)家政策的戰(zhàn)略需要，是促進(jìn)我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手，是占據(jù)第四次工業(yè)革命發(fā)展制高點(diǎn)的重大選擇，是推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要舉措。在2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》就對(duì)5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)試驗(yàn)和應(yīng)用進(jìn)行了部署；2019年底，工信部印發(fā)《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進(jìn)方案》提出要推進(jìn)5大類12項(xiàng)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重大工程建設(shè)，以加速推進(jìn)5G技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用落地，以加強(qiáng)5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。推進(jìn)5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合，將推進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式、組織方式、制造形態(tài)的深度變革和轉(zhuǎn)型發(fā)展，對(duì)培育經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)要素的重構(gòu)具有重要意義。目前我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展才剛起步，5G技術(shù)的引入將進(jìn)一步推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。

三、5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為連接設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶的新型基礎(chǔ)設(shè)施已成為智慧工廠、工業(yè)園區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心支撐，基本覆蓋了企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)維服務(wù)等全要素生產(chǎn)環(huán)節(jié)。5G經(jīng)過近年來的發(fā)展，已在AR/VR、無人機(jī)、遠(yuǎn)程控制、機(jī)器視覺等方面融合衍生出一些通用型應(yīng)用場(chǎng)景。

5G與云端機(jī)器人的融合應(yīng)用。5G與云端機(jī)器人的融合主要應(yīng)用于智慧工廠/工業(yè)園區(qū)，通過5G技術(shù)與工廠/工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)系統(tǒng)及經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)內(nèi)運(yùn)輸、協(xié)同、生產(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)透明的可視化智慧工廠/工業(yè)園區(qū)，并通過無人機(jī)、視頻監(jiān)控、工業(yè)傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化的智能控制、安全管控、物流跟蹤、設(shè)備巡檢等綜合管理，推動(dòng)人員、車輛、設(shè)備、道路、物流、產(chǎn)品等全生產(chǎn)要素全流程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤和互通互聯(lián)。如江蘇搭建的中車數(shù)字園，通過5G技術(shù)融合推進(jìn)智能物流、供應(yīng)鏈管理、工業(yè)云等裝備制造服務(wù)。

5G與遠(yuǎn)程控制的融合應(yīng)用。5G與遠(yuǎn)程控制結(jié)合主要應(yīng)用于煤礦、港口、建筑、跨地域跨工廠等作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)程度高的場(chǎng)景，通過在機(jī)械設(shè)備、儀器工具等傳感器加裝5G物聯(lián)網(wǎng)通信模塊，利用超高清視頻技術(shù)中人臉字符識(shí)別、行為物體識(shí)別等將實(shí)時(shí)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)/圖像回傳，操作人員根據(jù)接受的信息進(jìn)行分析決策并發(fā)布指令，遠(yuǎn)程設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作完成整個(gè)流程，從而達(dá)到提升企業(yè)設(shè)備裝配效率，降低企業(yè)生產(chǎn)施工的成本，提高效率的目的。如兗礦集團(tuán)的智慧礦業(yè)積極推進(jìn)礦用5G無人機(jī)視頻巡檢、遠(yuǎn)程操作，真正實(shí)現(xiàn)“采煤不見人”；青島港引入5G遠(yuǎn)程控制、無人駕駛等場(chǎng)景構(gòu)建5G智慧港口。

5G與AR/VR、機(jī)器視覺融合應(yīng)用。5G與AR/VR、機(jī)器視覺等視覺控制技術(shù)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)操作人員遠(yuǎn)程虛擬設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，產(chǎn)品實(shí)時(shí)優(yōu)化、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)等，提升產(chǎn)品總體質(zhì)量。如華晨寶馬在沈陽建設(shè)5G汽車生產(chǎn)基地，探索AR、機(jī)器視覺、可穿戴設(shè)備的人機(jī)交互等應(yīng)用場(chǎng)景；中興通訊基于5G+機(jī)器視覺、5G+AR、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在長(zhǎng)沙搭建了智能工廠，打造了基于AR的遠(yuǎn)程檢測(cè)、基于VR的全面生產(chǎn)監(jiān)控及機(jī)器視覺外觀檢測(cè)識(shí)別等多個(gè)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了基于5G技術(shù)的首個(gè)智能工廠應(yīng)用示范。

四、5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

盡管5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合在汽車、船舶重工、煤礦等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用效果顯著，但應(yīng)用發(fā)展的廣度和深度仍需進(jìn)一步探討，面臨著技術(shù)要求高，標(biāo)準(zhǔn)體系、安全體系、商業(yè)模式尚未建立等多方面的挑戰(zhàn)。

技術(shù)要求高，資金投入大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)細(xì)分領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)要求高，需不斷滿足多樣的場(chǎng)景，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景從設(shè)計(jì)、研發(fā)、運(yùn)營(yíng)等全生產(chǎn)要素的需求多樣，個(gè)性化定制要求高，且工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)商、服務(wù)提供商、工業(yè)企業(yè)之間融合融通生態(tài)尚未形成，對(duì)5G關(guān)鍵技術(shù)、融合建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)部署等都有較大挑戰(zhàn)。且5G設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)投資建設(shè)成本大，在一定程度上限制了在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域尤其是中小微型企業(yè)的拓展。

企業(yè)智能化改造率較低，供需對(duì)接尚待解決。近幾年國(guó)內(nèi)企業(yè)大力推進(jìn)智能制造，但很多企業(yè)還處于工業(yè)2.0向工業(yè)3.0過渡的階，智能化改造需持續(xù)推進(jìn)，在投入5G技術(shù)改造前需完成生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)線的改造，目前很多工業(yè)企業(yè)尚未達(dá)到5G應(yīng)用條件，這在一定程度上減緩了5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用速度。同時(shí)目前很多研究和溝通都僅限于通信行業(yè)內(nèi)部，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)領(lǐng)域供需對(duì)接仍然存在問題。

標(biāo)準(zhǔn)體系、安全體系尚未建立。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)正如火如荼開展，但相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作還處于起步階段，而統(tǒng)一的5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合領(lǐng)域的核心標(biāo)準(zhǔn)和體系尚未制定，將會(huì)導(dǎo)致5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用不規(guī)范，市場(chǎng)紊亂等問題。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)更易受到手段多樣的攻擊，目前的防護(hù)技術(shù)難以應(yīng)對(duì)。

商業(yè)模式尚未明確。由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的信息化基礎(chǔ)、場(chǎng)景、服務(wù)、功能參差不齊，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)要求也不同，這就導(dǎo)致了難以制定統(tǒng)一的模式大規(guī)模復(fù)制推廣，而國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商并沒有5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)維的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，目前尚未形成清晰的合作模式。此外，短期內(nèi)難以建立5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的盈利模式，但5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資大，這就意味著資金缺口大，行業(yè)建設(shè)前景不容樂觀。

五、5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用的發(fā)展建議

加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，引入社會(huì)資本。鼓勵(lì)行業(yè)龍頭企業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)供應(yīng)商、科研院所、高校等政產(chǎn)學(xué)研多方力量通過建立5G創(chuàng)新中心、研發(fā)中心、實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等聯(lián)合推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品的研發(fā)工作和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，打造5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，建立融合應(yīng)用生態(tài)。充分利用大數(shù)據(jù)、工業(yè)和信息化、科技等專項(xiàng)資金的撬動(dòng)作用，鼓勵(lì)民營(yíng)企業(yè)積極投資5G發(fā)展，鼓勵(lì)與基金、銀行信貸合作研發(fā)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)金融產(chǎn)品，扶持中小微工業(yè)企業(yè)開展5G應(yīng)用。

深化融合創(chuàng)新應(yīng)用，打造行業(yè)人才。加快推進(jìn)工業(yè)3.0并向工業(yè)4.0過渡，支持面向重點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域和應(yīng)用場(chǎng)景打造一批5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范并進(jìn)行推廣展示，不斷推動(dòng)新模式、新應(yīng)用落地實(shí)施。同時(shí)，打造一批低成本、可定制化的解決方案，培育一批優(yōu)秀的5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案供應(yīng)商，吸引社會(huì)更多行業(yè)參與5G應(yīng)用創(chuàng)新建設(shè)，加快產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育，營(yíng)造良好發(fā)展環(huán)境。此外，加強(qiáng)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才建設(shè)，搭建高端人才庫，聯(lián)合高校資源、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等培養(yǎng)和凝聚一批綜合型應(yīng)用人才。

加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)體系、安全體系的建設(shè)工作。依托國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)組、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)推進(jìn)組、安全組等專業(yè)機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)5G與工業(yè)互聯(lián)融合應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)體系、安全體系的制定工作，制定應(yīng)用實(shí)施指南，完善工控安全保障機(jī)制，提高安全防護(hù)能力并加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的保護(hù)，加大安全技術(shù)研發(fā)成果轉(zhuǎn)化支持力度，強(qiáng)化5G網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全，通過對(duì)相關(guān)應(yīng)用的業(yè)務(wù)、互聯(lián)互通、功能安全、性能適配等開展測(cè)試驗(yàn)證，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)、安全體系在5G產(chǎn)業(yè)的引導(dǎo)支撐作用。

完善頂層設(shè)計(jì)，探索多方共贏的商業(yè)合作模式。完善5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展的相關(guān)政策，支持保障5G項(xiàng)目用電、用地需要，探索5G項(xiàng)目電價(jià)新機(jī)制。加快5G商用步伐，鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的龍頭企業(yè)、運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)提供商共同開展多元商業(yè)模式的探索，面向不同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景、不同服務(wù)及功能、不同的網(wǎng)絡(luò)需求等按照服務(wù)類別、網(wǎng)速定價(jià)等建立多維度的商業(yè)收費(fèi)模式，促進(jìn)產(chǎn)融合作。同時(shí)以龍頭企業(yè)應(yīng)用為主導(dǎo)，研究商業(yè)模式閉環(huán)項(xiàng)目，為行業(yè)發(fā)展提供商業(yè)實(shí)踐，在行業(yè)內(nèi)盡快形成有共識(shí)的、可復(fù)制推廣的商業(yè)模式。此外，鼓勵(lì)設(shè)立5G應(yīng)用發(fā)展基金，探索5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)金融模式，聯(lián)動(dòng)政府、行業(yè)、市場(chǎng)建立基金體系，形成良好應(yīng)用氛圍。

六、總結(jié)

綜上所述，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要融合應(yīng)用發(fā)展，需要社會(huì)各方共同努力，完善頂層設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定，同時(shí)引入專業(yè)人才和民間資本，共同探索多方共贏的商業(yè)合作模式，以5G獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)助力在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域形成轉(zhuǎn)型升級(jí)新模式，培育新增長(zhǎng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)要素重構(gòu)。

作者單位：貴州航天云網(wǎng)科技有限公司