淺析5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

常久發(fā)

摘要：當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合將加速中國新型工業(yè)化進(jìn)程，加快制造業(yè)智能化改造數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新動(dòng)能。當(dāng)前融合應(yīng)用仍處于起步階段，產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新水平、實(shí)施主體數(shù)字化水平、產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作水平影響規(guī)模應(yīng)用的推進(jìn)速度，需發(fā)揮各類主體作用，探索融合應(yīng)用路徑，加快融合應(yīng)用進(jìn)程，發(fā)揮融合應(yīng)用賦能作用。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用

1 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合規(guī)模應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

1.1工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用場景穩(wěn)定性安全性有待增強(qiáng)

相比于生活消費(fèi)領(lǐng)域，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜、干擾因素較多，工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、時(shí)延、抖動(dòng)要求很嚴(yán)格。實(shí)際應(yīng)用測試看，目前5G網(wǎng)絡(luò)仍不能滿足部分高要求生產(chǎn)場景的低時(shí)延、99.999%的穩(wěn)定性以及維護(hù)時(shí)間短等實(shí)際運(yùn)行要求。同時(shí)，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的深度融合應(yīng)用還涉及安全問題，企業(yè)在安全性與經(jīng)濟(jì)性的選擇上比較謹(jǐn)慎。

1.2制造企業(yè)數(shù)字化水平與規(guī)?；瘧?yīng)用要求仍存在差距

中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院發(fā)布的《智能制造發(fā)展指數(shù)報(bào)告（2020）》顯示，企業(yè)設(shè)備數(shù)字化水平顯著提高，設(shè)備數(shù)字化率達(dá)到50%，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集完成率達(dá)到23%，設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)率達(dá)到24%。然而，中國不同地區(qū)的數(shù)字水平差異很大。大量企業(yè)處于工業(yè)2.0階段，設(shè)備較為陳舊，尚未進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)階段。由于各種復(fù)雜的接口和不一致的協(xié)議，一些具有數(shù)字能力的設(shè)備也會(huì)影響互連。目前，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合應(yīng)用多為點(diǎn)應(yīng)用。制造業(yè)數(shù)字化的總體水平和工業(yè)過程的互聯(lián)過程影響融合應(yīng)用的深度和廣度。

1.3中小企業(yè)的數(shù)字意識(shí)有待提高

大多數(shù)企業(yè)對(duì)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的應(yīng)用場景、使用價(jià)值和建設(shè)路徑缺乏系統(tǒng)的了解。大多數(shù)中小企業(yè)都不想使用它。一些企業(yè)因?yàn)閿?shù)據(jù)安全、生產(chǎn)安全和成本問題不敢使用，一些企業(yè)因?yàn)闆]有深入挖掘數(shù)字場景的需求而不使用，這使得集成應(yīng)用的推廣更加困難。

2推動(dòng)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用的路徑

2.1設(shè)計(jì)理念

從提升企業(yè)創(chuàng)新能力、改善質(zhì)量效益、推進(jìn)量化融合與推行綠色制造入手推動(dòng)企業(yè)革新。從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等生產(chǎn)過程的各個(gè)要素入手，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、增效、降本、減耗。通過數(shù)字化手段，將項(xiàng)目-采購-計(jì)劃-排產(chǎn)-生產(chǎn)線全流程形成一體化數(shù)字管控，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的數(shù)字化、智能化、高效化和可視化“四化”管理，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下方面因素：

網(wǎng)隨業(yè)動(dòng)：依托5G技術(shù)，建設(shè)滿足工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)要求的虛擬專網(wǎng)，打通5G與OT（OperationTechnology，操作技術(shù)）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)5G在工業(yè)企業(yè)應(yīng)用的安全、靈活、可靠;

平臺(tái)賦能：依托中國移動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，打造廠內(nèi)數(shù)字化運(yùn)營平臺(tái)和企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)部人員、設(shè)備、環(huán)境、能耗、物料的全連接，以及產(chǎn)業(yè)鏈上下游的訂單、生產(chǎn)、質(zhì)量、收發(fā)、物流、庫存等數(shù)據(jù)的互通，推動(dòng)企業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化升級(jí);

智慧應(yīng)用：聚焦室內(nèi)高精度定位、AR（AugmentedReality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）輔助、AI（ArtificialIntelligence，人工智能）視覺、云化AGV、數(shù)字孿生等應(yīng)用，結(jié)合5G+行業(yè)平臺(tái)能力，助力企業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

2.2“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”標(biāo)準(zhǔn)化工作加速推進(jìn)

當(dāng)前“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用處于探索初期，急需推進(jìn)落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)化工作，夯實(shí)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展基礎(chǔ)?！?G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化的需求主要涵蓋融合關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品、管理及應(yīng)用等方面，涉及網(wǎng)絡(luò)、終端、安全、應(yīng)用等內(nèi)容，需要不斷完善建立統(tǒng)一、綜合、開放的“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合標(biāo)準(zhǔn)體系。本著急用先行的原則，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）及中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）在2020年5月組織了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)工作，首批面向航空、礦山、港口、高端裝備、電網(wǎng)、鋼鐵、工業(yè)園區(qū)、水泥等領(lǐng)域的“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用場景、技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)研制，截至目前，共有12項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟立項(xiàng)，其中6項(xiàng)已同步在中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)工業(yè)聯(lián)網(wǎng)特設(shè)組（CCSAST8）立項(xiàng)研制。

2.3發(fā)揮主體作用，構(gòu)建合作共贏生態(tài)

融合應(yīng)用涉及內(nèi)容廣泛，應(yīng)用落實(shí)和推廣主體包含政府、園區(qū)、基礎(chǔ)電信企業(yè)、工業(yè)企業(yè)、服務(wù)廠商和行業(yè)組織等六類。各類主體需各司其職、形成合力，共同構(gòu)建融合發(fā)展生態(tài)。一方面共建融合創(chuàng)新生態(tài)，推動(dòng)工業(yè)企業(yè)、服務(wù)廠商、電信企業(yè)與科研院所等合作，突破一批影響融合應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，加快融合應(yīng)用創(chuàng)新進(jìn)程。另一方面打造合作共贏的應(yīng)用生態(tài)，推動(dòng)六類主體與5G產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、融合應(yīng)用上下游企業(yè)合作，面向行業(yè)應(yīng)用開展供需對(duì)接、商業(yè)模式探索、服務(wù)模式創(chuàng)新等，優(yōu)化應(yīng)用、服務(wù)生態(tài)環(huán)境。

2.45G機(jī)器視覺質(zhì)檢業(yè)務(wù)服務(wù)創(chuàng)新應(yīng)用

通過5G+MEC專網(wǎng)結(jié)合工業(yè)攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)5G機(jī)器視覺應(yīng)用，代替人工質(zhì)檢。通過AI深度學(xué)習(xí)算法，提升質(zhì)檢效率及成功率，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。通過在車間部署5G無線網(wǎng)絡(luò)，保障設(shè)備的可移動(dòng)性、多設(shè)備協(xié)同以及遠(yuǎn)程操控等。同時(shí)提供專屬的私有質(zhì)檢云，保障質(zhì)檢數(shù)據(jù)不出廠。

2.5制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)應(yīng)用配套能力

推動(dòng)龍頭企業(yè)、行業(yè)組織等，結(jié)合應(yīng)用需求、應(yīng)用實(shí)踐和行業(yè)屬性，加快挖掘和梳理行業(yè)的融合應(yīng)用需求，開放行業(yè)應(yīng)用場景，編制行業(yè)應(yīng)用參考指南，制定通用標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析應(yīng)用服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化工作落地應(yīng)用，從而推動(dòng)融合應(yīng)用規(guī)范推進(jìn)。引導(dǎo)企業(yè)加快5G技術(shù)與工業(yè)終端、工業(yè)控制系統(tǒng)的融合研發(fā)，加快融合應(yīng)用測試床建設(shè)，提升企業(yè)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用水平，增強(qiáng)融合應(yīng)用的配套產(chǎn)業(yè)和關(guān)鍵技術(shù)支撐能力。

2.65G室內(nèi)高精度定位業(yè)務(wù)服務(wù)創(chuàng)新應(yīng)用

由室內(nèi)云定位平臺(tái)/定位算法+5G室內(nèi)融合定位小站+定位標(biāo)簽等組成，利用5G+UWB（UltraWideBand，超帶寬）信號(hào)定位技術(shù)，結(jié)合5G實(shí)現(xiàn)室內(nèi)10～30厘米級(jí)定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠現(xiàn)場內(nèi)人、設(shè)備、移動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備的定位，用于人員軌跡追蹤、定位呼叫撤離、人員考勤和點(diǎn)名、電子圍欄、物料定位、AGV及巡檢管理等應(yīng)用服務(wù)。

結(jié)論

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用加快推進(jìn)了離散型制造智能工廠建設(shè)，進(jìn)一步開展智能化與信息化建設(shè)、智能物流及立庫改造建設(shè)、工藝裝備產(chǎn)能提升及智能化改造建設(shè)，實(shí)現(xiàn)5G+創(chuàng)新應(yīng)用的多種合作場景。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志勤，羅振東，魏克軍.5G業(yè)務(wù)需求分析及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程[J].中興通訊技術(shù)，2019，20（2）：5.

[2]李?；?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速創(chuàng)新發(fā)展分析與展望[J].信息通信技術(shù)與政策，2020（10）：6-9.

[3]孫慧，金嘉亮，甘雨瑩.面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的新型工廠網(wǎng)絡(luò)研究[J].通信技術(shù)，2021，54（4）：898-903.