浅析5G技术在工业互联网领域的应用研究

常久发

摘要：当前，新一轮科技革命和产业变革加速演进，5G与工业互联网的融合将加速中国新型工业化进程，加快制造业智能化改造数字化转型步伐，为中国经济发展注入新动能。当前融合应用仍处于起步阶段，产业技术创新水平、实施主体数字化水平、产业生态合作水平影响规模应用的推进速度，需发挥各类主体作用，探索融合应用路径，加快融合应用进程，发挥融合应用赋能作用。

关键词：5G技术;工业互联网;应用

1 5G+工业互联网融合规模应用面临的挑战

1.1工业生产应用场景稳定性安全性有待增强

相比于生活消费领域，工业生产环境较为复杂、干扰因素较多，工业企业的生产环节对网络稳定性、时延、抖动要求很严格。实际应用测试看，目前5G网络仍不能满足部分高要求生产场景的低时延、99.999%的稳定性以及维护时间短等实际运行要求。同时，“5G+工业互联网”与生产环节的深度融合应用还涉及安全问题，企业在安全性与经济性的选择上比较谨慎。

1.2制造企业数字化水平与规模化应用要求仍存在差距

中国电子技术标准化研究院发布的《智能制造发展指数报告（2020）》显示，企业设备数字化水平显著提高，设备数字化率达到50%，设备联网和设备运行数据采集完成率达到23%，设备远程监控实现率达到24%。然而，中国不同地区的数字水平差异很大。大量企业处于工业2.0阶段，设备较为陈旧，尚未进入联网阶段。由于各种复杂的接口和不一致的协议，一些具有数字能力的设备也会影响互连。目前，“5G+工业互联网”融合应用多为点应用。制造业数字化的总体水平和工业过程的互联过程影响融合应用的深度和广度。

1.3中小企业的数字意识有待提高

大多数企业对“5G+工业互联网”的应用场景、使用价值和建设路径缺乏系统的了解。大多数中小企业都不想使用它。一些企业因为数据安全、生产安全和成本问题不敢使用，一些企业因为没有深入挖掘数字场景的需求而不使用，这使得集成应用的推广更加困难。

2推动5G+工业互联网融合应用的路径

2.1设计理念

从提升企业创新能力、改善质量效益、推进量化融合与推行绿色制造入手推动企业革新。从人、机、料、法、环、测等生产过程的各个要素入手，实现提质、增效、降本、减耗。通过数字化手段，将项目-采购-计划-排产-生产线全流程形成一体化数字管控，实现企业的数字化、智能化、高效化和可视化“四化”管理，应重点考虑以下方面因素：

网随业动：依托5G技术，建设满足工业企业生产要求的虚拟专网，打通5G与OT（OperationTechnology，操作技术）网络数据链路，实现5G在工业企业应用的安全、灵活、可靠;

平台赋能：依托中国移动工业互联网平台，打造厂内数字化运营平台和企业间网络化协同制造平台，实现工厂内部人员、设备、环境、能耗、物料的全连接，以及产业链上下游的订单、生产、质量、收发、物流、库存等数据的互通，推动企业及产业链数字化、网络化升级;

智慧应用：聚焦室内高精度定位、AR（AugmentedReality，增强现实）辅助、AI（ArtificialIntelligence，人工智能）视觉、云化AGV、数字孪生等应用，结合5G+行业平台能力，助力企业逐步实现智能化生产。

2.2“5G+工业互联网”标准化工作加速推进

当前“5G+工业互联网”的产业应用处于探索初期，急需推进落实标准化工作，夯实“5G+工业互联网”发展基础。“5G+工业互联网”技术产业化和标准化的需求主要涵盖融合关键技术、产品、管理及应用等方面，涉及网络、终端、安全、应用等内容，需要不断完善建立统一、综合、开放的“5G+工业互联网”融合标准体系。本着急用先行的原则，工业互联网产业联盟（AII）及中国通信标准化协会（CCSA）在2020年5月组织了“5G+工业互联网”标准立项工作，首批面向航空、矿山、港口、高端装备、电网、钢铁、工业园区、水泥等领域的“5G+工业互联网”应用场景、技术要求和技术标准启动研制，截至目前，共有12项标準工业互联网产业联盟立项，其中6项已同步在中国通信标准化协会工业联网特设组（CCSAST8）立项研制。

2.3发挥主体作用，构建合作共赢生态

融合应用涉及内容广泛，应用落实和推广主体包含政府、园区、基础电信企业、工业企业、服务厂商和行业组织等六类。各类主体需各司其职、形成合力，共同构建融合发展生态。一方面共建融合创新生态，推动工业企业、服务厂商、电信企业与科研院所等合作，突破一批影响融合应用的关键技术，加快融合应用创新进程。另一方面打造合作共赢的应用生态，推动六类主体与5G产业链上下游企业、融合应用上下游企业合作，面向行业应用开展供需对接、商业模式探索、服务模式创新等，优化应用、服务生态环境。

2.45G机器视觉质检业务服务创新应用

通过5G+MEC专网结合工业摄像机，实现5G机器视觉应用，代替人工质检。通过AI深度学习算法，提升质检效率及成功率，增强企业竞争力。通过在车间部署5G无线网络，保障设备的可移动性、多设备协同以及远程操控等。同时提供专属的私有质检云，保障质检数据不出厂。

2.5制定规范标准，增强应用配套能力

推动龙头企业、行业组织等，结合应用需求、应用实践和行业属性，加快挖掘和梳理行业的融合应用需求，开放行业应用场景，编制行业应用参考指南，制定通用标准和工业互联网标识解析应用服务标准，推动标准化工作落地应用，从而推动融合应用规范推进。引导企业加快5G技术与工业终端、工业控制系统的融合研发，加快融合应用测试床建设，提升企业数字技术应用水平，增强融合应用的配套产业和关键技术支撑能力。

2.65G室内高精度定位业务服务创新应用

由室内云定位平台/定位算法+5G室内融合定位小站+定位标签等组成，利用5G+UWB（UltraWideBand，超带宽）信号定位技术，结合5G实现室内10～30厘米级定位，实现对工厂现场内人、设备、移动运输设备的定位，用于人员轨迹追踪、定位呼叫撤离、人员考勤和点名、电子围栏、物料定位、AGV及巡检管理等应用服务。

结论

5G+工业互联网的应用加快推进了离散型制造智能工厂建设，进一步开展智能化与信息化建设、智能物流及立库改造建设、工艺装备产能提升及智能化改造建设，实现5G+创新应用的多种合作场景。

参考文献：

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