5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用還需要解決哪些問題

從5G第一版本標準發(fā)布之后，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用就成為了社會上討論的熱點。其實在5G技術標準制定初期，工業(yè)應用就是5G需求研究的重點，低時延高可靠的uRLLC技術的時延和可靠性指標就是為了滿足工業(yè)實時控制、無人駕駛等應用而制定的。在5G設備預商用之后，國內外運營商和通信設備商紛紛與工業(yè)企業(yè)開展合作，建立了一系列的5G應用創(chuàng)新研究中心，開展了大量的5G與工業(yè)融合應用的研究和試驗。目前，全國已形成5個企業(yè)內5G網(wǎng)絡化改造及推廣服務平臺，三大運營商也已形成了幾十個5G應用創(chuàng)新中心或實驗室，并涌現(xiàn)出一大批5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合明星企業(yè)，如上海飛機制造有限公司、青島港、三一重工、格力、南方電網(wǎng)等。

一、5G成為工業(yè)轉型升級不可或缺的支撐技術

步入工業(yè)4.0時代，工業(yè)企業(yè)都面臨著個性化生產及服務化轉型的挑戰(zhàn)。5G作為新一代移動通信系統(tǒng)，其百兆以上的傳輸速率、毫秒級時延、5~6個9的可靠性，保證其能夠與工業(yè)各環(huán)節(jié)融合，為工業(yè)企業(yè)提供了產線柔性化、生產智能化的工具，也提供了工業(yè)企業(yè)自身與用戶、供應鏈等聯(lián)系的手段，推動工業(yè)向智能化、服務化、高端化轉型。

一方面，5G技術使工業(yè)企業(yè)生產模式和組織方式發(fā)生變革。通過5G技術實現(xiàn)人員、設備及環(huán)境的全方位互聯(lián)及生產設備的遠程實時控制，促使工業(yè)生產向著無人化、網(wǎng)絡化、智能化和協(xié)同化方向發(fā)展。如青島港利用5G實現(xiàn)岸橋吊車遠程操作，能同時滿足遠程操作所需的20ms端到端時延和30路高清視頻回傳需求，實現(xiàn)一個人遠程操作四臺岸橋吊車，不但有效地改善了員工的工作環(huán)境，還節(jié)省75%的人力成本，有力地推動了無人碼頭的實現(xiàn)；杭汽輪利用5G+3D建模實現(xiàn)產品質量智能化檢測，滿足了三維掃描儀100Mbps圖像上傳需求，將發(fā)動機葉片質量檢查時間由小時級降低到分鐘級，推動葉片質量檢查由抽檢模式改為全檢模式，并且將供應鏈中產品零件的入庫檢測改成供貨商出廠遠程檢測，實現(xiàn)了供應鏈的實時協(xié)同，減少零件生產返工，保障各工序有效快速開展，整體效率提升20%。

另一方面，5G技術促使工業(yè)企業(yè)的生產經(jīng)營模式發(fā)生變革。通過5G技術與自身產品的結合，使得工業(yè)企業(yè)獲得了與客戶交互的入口，通過對產品狀態(tài)的全方位監(jiān)測或控制，為客戶提供更有針對性的個性化服務，推動了工業(yè)企業(yè)從生產型企業(yè)向服務型企業(yè)的轉型升級。如廣西柳工利用5G+MEC的19ms左右端到端時延及100Mbps上傳能力實現(xiàn)高效低時延的裝載機遠程控制及作業(yè)環(huán)境監(jiān)控，從而使其從賣設備這一單一的商業(yè)模式變成了多種商業(yè)模式，一方面其可以采用租借設備方式向客戶提供服務，即客戶無需購買設備，只需要按照使用設備的時長進行繳費；另一方面可以通過收集設備的相關信息，比如車輛狀況、車輛工作時限、設備故障頻率等數(shù)據(jù)，為客戶提供增值服務，如定期更換配件、定期保養(yǎng)提醒等，實現(xiàn)企業(yè)從設備制造商向服務提供商轉型。

二、我國開展頂層布局，形成政策和產業(yè)雙重驅動

我國高度重視5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展。2017年11月，國務院印發(fā)《關于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》中，明確將5G列為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡基礎設施，并提出開展5G面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的網(wǎng)絡技術試驗，協(xié)同推進5G在工業(yè)企業(yè)的應用部署。

2019年8月，工業(yè)和信息化部在上海飛機制造有限公司召開“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”全國現(xiàn)場工作會議，提出“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程，加強試點示范、應用普及、培育解決方案供應商，加快“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在全國推廣普及。2019年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程中設置工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)內5G網(wǎng)絡化改造及推廣服務平臺項目，支持5家國內工業(yè)企業(yè)及聯(lián)合體開展5G內網(wǎng)部署模式、應用孵化推廣、對外公共服務等方面開展探索。

同時我國還以5G應用產業(yè)方陣和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)聯(lián)盟為跨界合作交流平臺，以“綻放杯”5G應用征集大賽為抓手推動5G向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域滲透。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)聯(lián)盟制定并發(fā)布了汽車制造、家電制造、電子制造等領域的5G應用場景及需求白皮書，開展智能電網(wǎng)5G網(wǎng)絡及切片應用、基于5G網(wǎng)絡連接的工業(yè)智能化巡檢、基于5G和人工智能的產品質量實時檢測和優(yōu)化等多個5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)測試床項目。5G應用產業(yè)方陣的行業(yè)應用組已分別在工業(yè)、智能電網(wǎng)、醫(yī)療等領域成立跨行業(yè)研究子組，開展5G應用解決方案等研究工作，并針對5G在工業(yè)應用落地中面臨的關鍵技術問題成立了5G 邊緣計算MEC及5G小基站等共性技術組開展相關的研究，預計今年年底或明年將發(fā)布相關白皮書并開展相關標準的制定工作。

第二屆“綻放杯”5G應用征集大賽專門設置了智慧工業(yè)賽道，全國共征集到來自北京、上海、廣東、成都、浙江等地區(qū)的100多個申報項目，項目涉及AGV導航、AR巡檢、無人機管控、視覺識別、數(shù)據(jù)分析、無人駕駛等眾多應用領域。經(jīng)過評審篩選后，共19家企業(yè)入圍本次“智慧工業(yè)”專題賽決賽。

三、我國企業(yè)積極開展落地實踐，形成工業(yè)各環(huán)節(jié)全面探索格局

我國在5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用實踐方面積極開展探索，在研發(fā)、生產及運維的各個環(huán)節(jié)的典型應用場景下，已經(jīng)能初步看到5G帶來的經(jīng)濟效益及價值。

在研發(fā)設計環(huán)節(jié)，5G與VR/AR技術結合，可實現(xiàn)多方遠程虛擬協(xié)同設計，有效地解決了異地研發(fā)人員溝通困難、成本高昂等問題。如海爾公司利用5G+VR/AR實現(xiàn)家電產品的異地研發(fā)協(xié)作，使不同地區(qū)的研發(fā)中心員工可以同時在線對產品問題進行研討，有效地提升了溝通效率，節(jié)省了出差成本。

在生產環(huán)節(jié)，5G與超高清視頻、傳感器、控制系統(tǒng)等結合可以使工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)對設備的遠程操作、生產過程實時監(jiān)測、設備的預測性維護等，有效提升了生產效率、改善了員工的工作條件。如三一重工的5G智能網(wǎng)聯(lián)AGV將實時采集的視頻數(shù)據(jù)、激光雷達及其他傳感器數(shù)據(jù)通過5G傳輸?shù)組EC的視覺傳感服務進行視頻實時計算，并與多傳感器上傳數(shù)據(jù)融合，為AGV提供智能決策，使得AGV具備實時感知、智慧決策的能力，改變了傳統(tǒng)AGV需根據(jù)生產環(huán)境的不同定制不同配置的限制，大大節(jié)省了AGV生產成本。我國上海飛機制造有限公司將5G+AR技術應用到工業(yè)裝配領域，借助5G使AR終端在10ms以內實時與云端數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)線纜連接器插頭快速定位與追蹤，有效解決了每個插頭幾十個甚至上百個插孔和導線的適配問題，實現(xiàn)快速裝配，并保障對裝配過程的關鍵步驟的全流程質量追溯，不但使裝配效率提升70%，且大大降低了操作人員成本。

在運維服務環(huán)節(jié)，一方面5G與超高清的結合可以使設備巡檢情況實時傳到云端識別，提升了設備巡檢質量和效率。另一方面5G與專家系統(tǒng)的結合帶來專家遠程實時在場指導的業(yè)務體驗，能將設備維修時間由數(shù)天縮短至數(shù)小時。如華為聯(lián)手荷蘭運營商KPN、ABB等企業(yè)在鹿特丹殼牌煉油廠利用小型5G工業(yè)機器人來檢測石油和天然氣的線路，其利用超高清攝像機檢測管道區(qū)，并通過數(shù)字工廠腐蝕分析平臺對實時管道數(shù)據(jù)進行處理，可識別高風險腐蝕區(qū)并確定最佳糾正措施，避免每天100個因為錯誤估計地下管道位置而導致管道破損的事件。我國廣西玉柴公司利用5G+AR/VR實現(xiàn)遠程運維服務，使得一線作業(yè)人員通過AR終端通過5G與遠方指揮中心的專家進行實時的雙向音視頻通話，采集現(xiàn)場圖像信息的同時，指揮中心可以對一線運維人員進行指導，不但有效解決了專家資源稀缺問題，還使平均運維響應時間提前30小時。

四、5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用還需要突破基礎設施及商業(yè)模式等多重限制

5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用雖然對工業(yè)轉型升級起到重要作用，且應用前景廣闊，但本身的發(fā)展受到一定因素制約，還需要花一段時間來實現(xiàn)大規(guī)模推廣落地。

第一，目前我國很多企業(yè)尚處于由工業(yè)2.0向工業(yè)3.0過渡的階段，生產設備及產線很多還沒有完成數(shù)字化改造，在利用5G改造工業(yè)之前需要完成裝備和生產線的數(shù)字化，這不但導致了工業(yè)企業(yè)對5G應用的需求受限，而且也使的5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用部署會相應延后。

第二，目前全球及我國5G與工業(yè)融合都處于起步階段，運營商并沒有工廠內5G網(wǎng)絡部署及運維經(jīng)驗，商業(yè)模式、合作方式等也不是特別清晰，這大大延緩了運營商在工廠內的部署5G網(wǎng)絡的進度，也直接導致5G融合應用的落地推廣困難。

五、我國5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用尚需構建融合研發(fā)及應用生態(tài)

5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合正處在從初期探索走向規(guī)模應用關鍵階段，我國目前處于融合應用探索的第一梯隊，要想保持這個優(yōu)勢，還需要從以下幾方面的開展工作。

第一，鼓勵行業(yè)龍頭企業(yè)、科研機構、通信企業(yè)聯(lián)合開展5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用及產品的研發(fā)工作，可以通過建立跨界應用創(chuàng)新中心、產品研發(fā)中心等方式進行，中小企業(yè)借助創(chuàng)新中心資源開展5G應用解決方案研發(fā)和集成服務，形成一大批云服務或集成服務商。

第二，持續(xù)推動“綻放杯”5G應用大賽，激發(fā)社會創(chuàng)新熱情，同時推動5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合示范區(qū)建設，實現(xiàn)創(chuàng)新應用示范的落地。

引導社會資金加大5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合產業(yè)的投入，發(fā)揮國家專項資金的撬動作用，積極引導各類投資基金、銀行信貸向5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合領域傾斜，扶持中小微企業(yè)開展5G融合產品及應用的研發(fā)。
來源；通信世界