5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)合應(yīng)用分析

蔣麗萍

摘 要：將5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用，可以利用5G將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，為系統(tǒng)進(jìn)行決策處理提供支撐。另一方面，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合，還可以實現(xiàn)強(qiáng)大的計算能力，從而提高系統(tǒng)的靈活性安全性，有效降低生產(chǎn)過程中的時延。5G技術(shù)還可以實時傳輸工業(yè)視頻，管理人員可以利用人工智能對其進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對生產(chǎn)全過程的良好管理，有助于提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，提高生產(chǎn)控制的自動化智能化水平。

關(guān)鍵詞：5G;增強(qiáng)移動寬帶（eMBB）;超可靠低延遲通信（URLLC）;海量機(jī)器類通信（mMTC）;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

0 引言

5G是當(dāng)前非常熱門的一種技術(shù)，其發(fā)展前景非常廣闊，能夠在多個行業(yè)和領(lǐng)域得到有效應(yīng)用，并發(fā)揮出強(qiáng)大作用[1]。5G技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，可以有效推動工業(yè)發(fā)展的趨勢和方向，具體來講，在5G的幫助下，工業(yè)發(fā)展將朝著智能化自動化數(shù)字化方向發(fā)展，在5G的幫助下，工業(yè)發(fā)展將達(dá)到更高水平，其生產(chǎn)效率與質(zhì)量將得到有效提升，管理效果也會進(jìn)一步提升，而生產(chǎn)成本則會進(jìn)一步下降，從而有效推動工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)新的發(fā)展和完善，達(dá)到更好的生產(chǎn)效果。

1? ? 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，能改變傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)分離的狀態(tài)，在生產(chǎn)過程中，可以通過給系統(tǒng)原有的MEC平臺，將相關(guān)的業(yè)務(wù)進(jìn)一步下沉，在此基礎(chǔ)上為用戶提供相應(yīng)的服務(wù)，從而提高生產(chǎn)經(jīng)營的科學(xué)性，強(qiáng)化對整個生產(chǎn)過程的控制，達(dá)到良好的生產(chǎn)效率與管理效果。

工業(yè)生產(chǎn)制造對無線通信具有更高的要求，這是達(dá)到良好生產(chǎn)效率與生產(chǎn)品質(zhì)的內(nèi)在要求，也是實現(xiàn)對生產(chǎn)過程良好管理的內(nèi)在要求[2]。在5G環(huán)境下，基于5G與MEC的新型服務(wù)化架構(gòu)，同時結(jié)合應(yīng)用其他技術(shù)如增強(qiáng)移動寬帶、超可靠低延時通信、海量機(jī)器類通信以及網(wǎng)絡(luò)切片等先進(jìn)技術(shù)，可以幫助企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無線接入以及網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸。不僅如此，還可以根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實際需要，利用5G網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)企業(yè)提供相應(yīng)的服務(wù)，可以為企業(yè)提供符合其需要的動態(tài)服務(wù)，同時其可靠性得到有效提升，為企業(yè)實現(xiàn)科學(xué)化管理打下基礎(chǔ)，幫助企業(yè)實現(xiàn)更高水平的生產(chǎn)管理。

在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展過程中應(yīng)用5G技術(shù)，要注重搭建相應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)測試平臺，通過這種平臺來接入5G網(wǎng)絡(luò)，并有效發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)自身的諸多優(yōu)勢。具體來講，可以利用互聯(lián)網(wǎng)測試平臺引入5G網(wǎng)絡(luò)，利用其低延時的特征，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中對應(yīng)設(shè)備的精準(zhǔn)控制，從而提高工業(yè)生產(chǎn)過程中的控制效率與質(zhì)量。此外，還可以利用5G網(wǎng)絡(luò)自身的高寬帶特性，將工業(yè)生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和細(xì)節(jié)以及視頻等進(jìn)行采集，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)全過程的有效控制。還可以利用5G具有的海量連接特性，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)多種設(shè)備的連接，從而提高工業(yè)生產(chǎn)的整體控制效果。

5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，可以有效提高數(shù)據(jù)采集的效率與質(zhì)量，在實踐過程中，可以利用5G帶來的便利，實現(xiàn)對工業(yè)數(shù)據(jù)的有效采集，這個采集過程基于5G無線網(wǎng)絡(luò)，其覆蓋面更廣，采集準(zhǔn)確度更高，能夠支持3000多種工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，同時還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)接入和轉(zhuǎn)換，并將其與控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集智能采集和自動采集。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，還可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的加密保護(hù)，從而有效提高數(shù)據(jù)安全性。

2? ? 5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺落地方案

本文以某企業(yè)為例，分析該企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過程中如何應(yīng)用5G以及應(yīng)用效果。該企業(yè)處于發(fā)展上升期，建立了多個分廠，而且分布在不同區(qū)域。為了有效提高對工業(yè)生產(chǎn)的全過程管理和整體管理，實現(xiàn)對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中的生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售、管理、數(shù)據(jù)等方面的控制，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，提高分廠的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，減少企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)的整體能耗和成本，提高企業(yè)的集中管理控制效果，決定采用5G技術(shù)建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。在實踐過程中，結(jié)合本企業(yè)實際情況構(gòu)建了對應(yīng)的工業(yè)操作系統(tǒng)，并在總部和各個分廠建立了對應(yīng)的兩級數(shù)據(jù)中心。

在企業(yè)的生產(chǎn)管理過程中，各個分廠可以利用5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)接入，并利用MEC實現(xiàn)對傳統(tǒng)的搭載，為順利開展各項業(yè)務(wù)打下基礎(chǔ)，在這個過程中，5G技術(shù)的應(yīng)用可以保證數(shù)據(jù)采集傳輸過程中的低延時以及高可靠，為實現(xiàn)更高質(zhì)量的生產(chǎn)管理打下基礎(chǔ)[3]。各個分廠系統(tǒng)與企業(yè)總部的系統(tǒng)進(jìn)行連接，進(jìn)而實現(xiàn)對整個工業(yè)生產(chǎn)的全面控制。在整個過程中，可以建設(shè)相應(yīng)的高速專網(wǎng)，為達(dá)到更好管理控制效果打下基礎(chǔ)。將系統(tǒng)應(yīng)用于企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)管理，可以針對工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)視頻進(jìn)行實時采集，這包括工業(yè)生產(chǎn)城關(guān)鎮(zhèn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)被采集以后迅速傳輸至總部，系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為建設(shè)更高水平的現(xiàn)代化工業(yè)管理系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

為了順利實現(xiàn)5G的有效應(yīng)用，企業(yè)與當(dāng)?shù)氐碾娦挪块T進(jìn)行緊密合作，當(dāng)前，5G信號已經(jīng)基本覆蓋該企業(yè)總部以及相關(guān)分廠，為順利實現(xiàn)5G的系統(tǒng)建設(shè)和控制打下基礎(chǔ)[4]。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)測試，該地區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度很快，上行可以達(dá)到100 M，而下行可以達(dá)到600 M。利用5G網(wǎng)絡(luò)提供的低延時、高帶寬以及企業(yè)功能，將工業(yè)控制系統(tǒng)與5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合，可以實現(xiàn)對企業(yè)整體生產(chǎn)經(jīng)營過程的全面監(jiān)控和控制，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)多種功能，比如工業(yè)設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和控制以及可視化，工業(yè)生產(chǎn)過程的現(xiàn)場巡檢，物流的精準(zhǔn)追蹤，以及基于互聯(lián)網(wǎng)的智能計算和圖像識別，邊緣計算等。

（1）數(shù)字化決策分析：在建立的基于5G網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)上，可以實現(xiàn)對企業(yè)生產(chǎn)全過程數(shù)據(jù)的采集和分析。在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，企業(yè)可以根據(jù)需要對各個分廠的生產(chǎn)等進(jìn)行科學(xué)控制，從而達(dá)到減少生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的效果，還可以實現(xiàn)對生產(chǎn)的整體控制。

（2）大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用：借助于5G網(wǎng)絡(luò)的幫助，可以將企業(yè)原有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的生產(chǎn)模型和系統(tǒng)設(shè)計，為提高生產(chǎn)質(zhì)量提供支撐，為提高生產(chǎn)的精確性和有效性打下基礎(chǔ)，減少生產(chǎn)過程中的誤差。

（3）機(jī)器視覺分析應(yīng)用：利用5G網(wǎng)絡(luò)以及機(jī)器視覺藝術(shù)，可以針對工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種細(xì)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測，比如在生產(chǎn)過程中的打包、材料的使用、材料顆粒娥大小，工業(yè)設(shè)備鏈條的磨損情況等，還可以實現(xiàn)對禁入?yún)^(qū)的檢測，這有助于替代傳統(tǒng)的人工作業(yè)，達(dá)到更好的檢測準(zhǔn)確度。

（4）工業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維：結(jié)合設(shè)備具體情況設(shè)計對應(yīng)的設(shè)備監(jiān)測診斷控制APP，在此基礎(chǔ)上利用5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程檢測和診斷，也可以實現(xiàn)在線監(jiān)測和診斷，準(zhǔn)確掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，分析設(shè)備運(yùn)行過程中存在的風(fēng)險，并做出預(yù)測，還可以根據(jù)需要提供相應(yīng)的維修服務(wù)。

（5）智能點(diǎn)檢與視頻輪巡：科學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)備近場通信位置識別、視頻監(jiān)控、移動監(jiān)測等技術(shù)，可以實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程中的智能監(jiān)測和準(zhǔn)確識別。在現(xiàn)場巡檢過程中，工作人員可以利用增強(qiáng)現(xiàn)實眼鏡實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)測，并利用5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)即時交互，根據(jù)專家指導(dǎo)做好設(shè)備運(yùn)行的智能監(jiān)測和問題解決。

（6）視頻分析與分散控制系統(tǒng)（DCS）聯(lián)動：利用5G網(wǎng)絡(luò)對工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析，并及時做出相應(yīng)的預(yù)警，可以有效提高工業(yè)生產(chǎn)的整體管理控制效果，進(jìn)而有效提高工藝自動化生產(chǎn)控制水平。

（7）大數(shù)據(jù)與先進(jìn)控制系統(tǒng)（APC）聯(lián)動：利用5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)合平臺建設(shè)的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，基于工業(yè)生產(chǎn)的具體環(huán)境和細(xì)節(jié)，可以準(zhǔn)確預(yù)測相應(yīng)的指標(biāo)以及參數(shù)，在此基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)更為精準(zhǔn)的控制調(diào)控。

3 結(jié)語

5G是當(dāng)前非常熱門的一種技術(shù)，其發(fā)展前景非常廣闊，能夠在多個行業(yè)和領(lǐng)域得到有效應(yīng)用，并發(fā)揮出強(qiáng)大作用。5G技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，可以有效推動工業(yè)發(fā)展的趨勢和方向，具體來講，在5G的幫助下，工業(yè)發(fā)展將朝著智能化自動化數(shù)字化方向發(fā)展，在5G的幫助下，工業(yè)發(fā)展將達(dá)到更高水平，其生產(chǎn)效率與質(zhì)量將得到有效提升，管理效果也會進(jìn)一步提升，而生產(chǎn)成本則會進(jìn)一步下降，從而有效推動工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)新的發(fā)展和完善，達(dá)到更好的生產(chǎn)效果。

[參考文獻(xiàn)]

[1]袁捷，張峰，于樂.5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全分析與研究[J].信息通信技術(shù)與政策，2020（10）：18-22.

[2]陸洋.5G融合應(yīng)用發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與思考[J].信息通信技術(shù)與政策，2020（10）：55-58.

[3]趙維鐸，蔣伯章.5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的思考與實踐[J].中興通訊技術(shù)，2020（5）：57-60.

[4]馮華駿.基于5G內(nèi)網(wǎng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實踐[J].中國新通信，2020（19）：102-104.

（編輯 姚 鑫）