浅谈5G在工业互联网领域应用现状及有效对策

2020-07-20余鸿婷张昌福李凌

中国信息化 2020年6期

余鸿婷张昌福李凌

一、前言

工业互联网作为工业创新发展的重要突破点是第四次工业革命的重要基础，经过近几年的发展已成为制造业大国抢占制造业发展高地，争夺国际话语权的重要武器之一。同时，全球正迅速推进新一代移动通信系统—5G技术应用发展，因其低时延、大宽带、大宽带等特性，能天然满足工业互联网对网络的高可靠、低时延和安全性的需求，5G将成为推进工业互联网跨行业跨领域融合的核心基础设施和重要支撑技术之一，进一步赋能工业经济高质量发展。

二、5G与工业互联网融合应用重要性

推进5G与工业互联网融合创新是贯彻落实国家政策的战略需要，是促进我国数字经济高质量发展的重要抓手，是占据第四次工业革命发展制高点的重大选择，是推动制造业转型升级的重要举措。在2017年，国务院印发的《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》就对5G在工业互联网领域的技术试验和应用进行了部署；2019年底，工信部印发《“5G+工业互联网”512工程推进方案》提出要推进5大类12项5G+工业互联网重大工程建设，以加速推进5G技术与工业互联网的融合应用落地，以加强5G、工业互联网、人工智能等新型基础设施建设。推进5G 与工业互联网的融合，将推进传统生产模式、组织方式、制造形态的深度变革和转型发展，对培育经济新增长点，实现全生产要素的重构具有重要意义。目前我国工业互联网发展才刚起步，5G技术的引入将进一步推动工业互联网的快速发展。

三、5G与工业互联网融合应用场景

工业互联网作为连接设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户的新型基础设施已成为智慧工厂、工业园区转型发展的核心支撑，基本覆盖了企业研发设计、生产、运维服务等全要素生产环节。5G经过近年来的发展，已在AR/VR、无人机、远程控制、机器视觉等方面融合衍生出一些通用型应用场景。

5G与云端机器人的融合应用。5G与云端机器人的融合主要应用于智慧工厂/工业园区，通过5G技术与工厂/工业园区的生产系统及经营管理系统等相结合，实现对园区内运输、协同、生产进行动态跟踪，实现透明的可视化智慧工厂/工业园区，并通过无人机、视频监控、工业传感器等设备，实现常态化的智能控制、安全管控、物流跟踪、设备巡检等综合管理，推动人员、车辆、设备、道路、物流、产品等全生产要素全流程的实时数据跟踪和互通互联。如江苏搭建的中车数字园，通过5G技術融合推进智能物流、供应链管理、工业云等装备制造服务。

5G与远程控制的融合应用。5G与远程控制结合主要应用于煤矿、港口、建筑、跨地域跨工厂等作业环境复杂、危险程度高的场景，通过在机械设备、仪器工具等传感器加装5G物联网通信模块，利用超高清视频技术中人脸字符识别、行为物体识别等将实时采集的监测数据/图像回传，操作人员根据接受的信息进行分析决策并发布指令，远程设备执行相应动作完成整个流程，从而达到提升企业设备装配效率，降低企业生产施工的成本，提高效率的目的。如兖矿集团的智慧矿业积极推进矿用5G无人机视频巡检、远程操作，真正实现“采煤不见人”；青岛港引入5G远程控制、无人驾驶等场景构建5G智慧港口。

5G与AR/VR、机器视觉融合应用。5G与AR/VR、机器视觉等视觉控制技术用于工业互联网领域多个生产环节，可实现操作人员远程虚拟设计、远程监测，产品实时优化、设备预测性维护等，提升产品总体质量。如华晨宝马在沈阳建设5G汽车生产基地，探索AR、机器视觉、可穿戴设备的人机交互等应用场景；中兴通讯基于5G+机器视觉、5G+AR、物联网等技术在长沙搭建了智能工厂，打造了基于AR的远程检测、基于VR的全面生产监控及机器视觉外观检测识别等多个场景，实现了基于5G技术的首个智能工厂应用示范。

四、5G与工业互联网融合应用面临的挑战

尽管5G+工业互联网融合在汽车、船舶重工、煤矿等工业领域应用效果显著，但应用发展的广度和深度仍需进一步探讨，面临着技术要求高，标准体系、安全体系、商业模式尚未建立等多方面的挑战。

技术要求高，资金投入大。工业互联网细分领域专业技术要求高，需不断满足多样的场景，工业互联网应用场景从设计、研发、运营等全生产要素的需求多样，个性化定制要求高，且工业互联网平台商、服务提供商、工业企业之间融合融通生态尚未形成，对5G关键技术、融合建设、网络部署等都有较大挑战。且5G设备、网络投资建设成本大，在一定程度上限制了在工业互联网领域尤其是中小微型企业的拓展。

企业智能化改造率较低，供需对接尚待解决。近几年国内企业大力推进智能制造，但很多企业还处于工业2.0向工业3.0过渡的阶，智能化改造需持续推进，在投入5G技术改造前需完成生产设备和产线的改造，目前很多工业企业尚未达到5G应用条件，这在一定程度上减缓了5G与工业互联网的融合应用速度。同时目前很多研究和沟通都仅限于通信行业内部，与工业互联网行业领域供需对接仍然存在问题。

标准体系、安全体系尚未建立。工业互联网建设正如火如荼开展，但相应的标准化工作还处于起步阶段，而统一的5G+工业互联网融合领域的核心标准和体系尚未制定，将会导致5G在工业互联网领域的应用不规范，市场紊乱等问题。同时，5G网络在工业互联网领域的应用会更易受到手段多样的攻击，目前的防护技术难以应对。

商业模式尚未明确。由于工业互联网领域的信息化基础、场景、服务、功能参差不齐，对网络的相关要求也不同，这就导致了难以制定统一的模式大规模复制推广，而国内的运营商并没有5G工业互联网网络建设、运维的相关经验，目前尚未形成清晰的合作模式。此外，短期内难以建立5G在工业互联网领域应用的盈利模式，但5G网络建设投资大，这就意味着资金缺口大，行业建设前景不容乐观。

五、5G与工业互联网融合应用的发展建议

加强关键技术研发，引入社会资本。鼓励行业龙头企业、工业互联网平台供应商、科研院所、高校等政产学研多方力量通过建立5G创新中心、研发中心、实验室、产业联盟等联合推进关键技术及产品的研发工作和产业化应用，打造5G+工业互联网平台，建立融合应用生态。充分利用大数据、工业和信息化、科技等专项资金的撬动作用，鼓励民营企业积极投资5G发展，鼓励与基金、银行信贷合作研发5G+工业互联网金融产品，扶持中小微工业企业开展5G应用。

深化融合创新应用，打造行业人才。加快推进工业3.0并向工业4.0过渡，支持面向重点工业领域和应用场景打造一批5G+工业互联网试点示范并进行推广展示，不断推动新模式、新应用落地实施。同时，打造一批低成本、可定制化的解决方案，培育一批优秀的5G+工业互联网解决方案供应商，吸引社会更多行业参与5G应用创新建设，加快产业生态培育，营造良好发展环境。此外，加强5G+工业互联网人才建设，搭建高端人才库，联合高校资源、工业互联网产业联盟等培养和凝聚一批综合型应用人才。

加强标准体系、安全体系的建设工作。依托国家工业互联网技术与标准组、标准协调推进组、安全组等专业机构，加强5G与工业互联融合应用的标准体系、安全体系的制定工作，制定应用实施指南，完善工控安全保障机制，提高安全防护能力并加强对关键基础设施的保护，加大安全技术研发成果转化支持力度，强化5G网络安全、数据安全，通过对相关应用的业务、互联互通、功能安全、性能适配等开展测试验证，发挥标准、安全体系在5G产业的引导支撑作用。

完善顶层设计，探索多方共赢的商业合作模式。完善5G在工业互联网领域应用发展的相关政策，支持保障5G项目用电、用地需要，探索5G项目电价新机制。加快5G商用步伐，鼓励产业链各环节的龙头企业、运营商和服务提供商共同开展多元商业模式的探索，面向不同工业互联网应用场景、不同服务及功能、不同的网络需求等按照服务类别、网速定价等建立多维度的商业收费模式，促进产融合作。同时以龙头企业应用为主导，研究商业模式闭环项目，为行业发展提供商业实践，在行业内尽快形成有共识的、可复制推广的商业模式。此外，鼓励设立5G应用发展基金，探索5G+工业互联网金融模式，联动政府、行业、市场建立基金体系，形成良好应用氛围。