如今，加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型、發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為全球共識(shí)。5G是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的核心使能技術(shù)，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”更是開辟了一個(gè)新的藍(lán)海。近日，中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所副所長(zhǎng)曹薊光圍繞“‘5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)’助力數(shù)字化轉(zhuǎn)型”這一主題，分析了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的核心價(jià)值、發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及機(jī)遇與挑戰(zhàn)，企業(yè)網(wǎng)D1Net根據(jù)演講內(nèi)容進(jìn)行整理，希望對(duì)各行各業(yè)準(zhǔn)備探索“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”落地應(yīng)用的企業(yè)提供一些有價(jià)值的參考。

中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所副所長(zhǎng) 曹薊光

麥肯錫報(bào)告中顯示：在未來十年里，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的生產(chǎn)力預(yù)計(jì)每年至少可增長(zhǎng)2%，其中大約80%的經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)力來自于數(shù)字化轉(zhuǎn)型。未來經(jīng)濟(jì)將是基于網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)經(jīng)濟(jì)，寬帶網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)經(jīng)濟(jì)的中心，而5G是寬帶網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。

產(chǎn)業(yè)數(shù)字化是驅(qū)動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的核心力量，傳統(tǒng)工業(yè)如何利用新一代信息技術(shù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是全世界共同探索的命題。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)利用5G、AI、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，深刻改變產(chǎn)業(yè)“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”的核心環(huán)節(jié)，被認(rèn)為是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要路徑。

“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合創(chuàng)新的四大價(jià)值

一、新的基礎(chǔ)設(shè)施

5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新基建的主要內(nèi)容，5G能夠重構(gòu)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，正在推動(dòng)工業(yè)企業(yè)“一網(wǎng)到底”、“一網(wǎng)覆蓋”，促進(jìn)IT網(wǎng)絡(luò)與OT網(wǎng)絡(luò)融合，IT系統(tǒng)和OT系統(tǒng)融合，打造新型工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。

二、新的技術(shù)藍(lán)海

5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合后，在工業(yè)需求的帶動(dòng)下，能夠推進(jìn)5G的技術(shù)變革，促進(jìn)5G超級(jí)上行、高精度定位、5G與TSN的融合等新的方向。與此同時(shí)，對(duì)于工業(yè)來說也將催生出新的產(chǎn)品，例如工業(yè)級(jí)5G終端、工業(yè)級(jí)CPE設(shè)備、工業(yè)的PLC等。

三、新的應(yīng)用空間

重點(diǎn)行業(yè)為5G應(yīng)用開辟了新的空間，大約80%的5G應(yīng)用場(chǎng)景是車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用能夠帶來一些新的典型應(yīng)用場(chǎng)景，從而帶動(dòng)千行百業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

四、新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)

“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”將催生出一批解決方案提供商，構(gòu)建一批“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的公共服務(wù)平臺(tái)，以及分布在全國(guó)各地的“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”先導(dǎo)區(qū)、全連接工廠、產(chǎn)業(yè)示范基地等，形成新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合創(chuàng)新成效初步顯現(xiàn)

首先，在基礎(chǔ)設(shè)施方面，5G基站總數(shù)已經(jīng)超過115.9萬個(gè);據(jù)中國(guó)信通院預(yù)測(cè)，5年內(nèi)5G在工業(yè)和企業(yè)內(nèi)部的專網(wǎng)建設(shè)投資將達(dá)2500億。

其次，在技術(shù)方面，5G+MEC、5G+TSN、5G網(wǎng)絡(luò)切片、5G大上行帶寬、5G高精度定位等新技術(shù)加速融合創(chuàng)新，也催生了5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)、5G工業(yè)機(jī)器人等新的融合性產(chǎn)品。

第三，在應(yīng)用方面，培育了10大重點(diǎn)行業(yè)、20大典型應(yīng)用場(chǎng)景，這些場(chǎng)景可以向其他行業(yè)復(fù)制，從而帶動(dòng)千行百業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。尤其在礦山、家電、港口等重點(diǎn)行業(yè)，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”提質(zhì)降本增效的效果顯著。

第四，在產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面，建設(shè)了測(cè)試床、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室等一大批公共服務(wù)平臺(tái)，涌現(xiàn)了一批垂直行業(yè)解決方案提供商，一批“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)也在加速培育中。

標(biāo)準(zhǔn)體系、終端類型和應(yīng)用場(chǎng)景日益豐富

此外，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”標(biāo)準(zhǔn)體系日益完善，曹薊光提到：我國(guó)已經(jīng)構(gòu)建了從基礎(chǔ)共性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，到終端、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識(shí)等一系列標(biāo)準(zhǔn)體系，面向礦山、港口、電力、裝備制造等垂直行業(yè)的10項(xiàng)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”標(biāo)準(zhǔn)正在制定的過程中，這些標(biāo)準(zhǔn)為5G在垂直行業(yè)的落地提供了實(shí)操指南。

從終端類型來看，除了通用型的5G終端外，一些行業(yè)特色類的終端逐漸顯現(xiàn)，如醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人、煤礦防爆攝像頭、路由交換機(jī)等等，這些行業(yè)的5G終端類型大致可以分為兩種：一種是對(duì)既有的行業(yè)設(shè)備進(jìn)行嵌入改造，疊加外置終端，例如醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人和煤礦防爆攝像頭;另外一種是在新增的行業(yè)設(shè)備中直接內(nèi)置5G模組，例如PLC、AGV、醫(yī)療推車等。

近期，工業(yè)和信息化部公布了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在10大行業(yè)的20個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景，這10大行業(yè)覆蓋了電子設(shè)備制造、裝備制造、鋼鐵、采礦、電力、石化、建材、港口、紡織、家電等支柱性產(chǎn)業(yè)，涉及研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、質(zhì)量檢測(cè)、故障運(yùn)維、生產(chǎn)輔助、園區(qū)監(jiān)測(cè)、園區(qū)物流以及跨企業(yè)協(xié)作等典型應(yīng)用場(chǎng)景。

以采礦業(yè)為例，率先形成了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的核心場(chǎng)景，目前全國(guó)已建成400多個(gè)智能化采掘工作圈，19種煤礦機(jī)器人在井下使用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)進(jìn)人退。5G的無線化能讓掘進(jìn)面與控制面分利200米，讓一線礦工從黑領(lǐng)變成藍(lán)領(lǐng)，一方面掘進(jìn)和運(yùn)送效率提高近25%，另一方面大幅降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

此外，5G的實(shí)時(shí)性為露天無人礦卡創(chuàng)造了有利條件，對(duì)于露天礦，利用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人礦卡編隊(duì)運(yùn)營(yíng)，車速由10km/h提升至35km/h，人力成本可節(jié)省100萬/車/年。

“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”呈園區(qū)化、區(qū)域化的發(fā)展模式，在產(chǎn)業(yè)層面，5G“一網(wǎng)到底”可覆蓋產(chǎn)業(yè)園區(qū)中的眾多企業(yè)，為產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的協(xié)作數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)打好了基礎(chǔ)，必將加速園區(qū)的發(fā)展。而在地域?qū)用妫删┙蚣降貐^(qū)、東南沿海地區(qū)加速向中部沿江經(jīng)濟(jì)區(qū)、西部?jī)?nèi)陸區(qū)域、東北老工業(yè)基地拓展，形成了“東中西”梯次縱深推進(jìn)的態(tài)勢(shì)。

“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展趨勢(shì)與工作重點(diǎn)

對(duì)于未來發(fā)展，我國(guó)正在加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》為接下來“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展指明了目標(biāo)和方向。

曹薊光表示，從應(yīng)用的角度來看，我國(guó)已形成點(diǎn)、線、面結(jié)合，協(xié)同推進(jìn)的局面。

從點(diǎn)上看，繼續(xù)培育和推廣典型場(chǎng)景，聚焦工業(yè)生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，側(cè)重單環(huán)節(jié)上的突破，然后由這些環(huán)節(jié)形成模板向其他行業(yè)拓展。

5G uRLLC的技術(shù)能力將激活工業(yè)控制創(chuàng)新應(yīng)用。當(dāng)前，5G應(yīng)用以R15、eMBB等為主，側(cè)重大帶寬、超高速能力，而uRLLC則能滿足工業(yè)需要的低延時(shí)需求，目前來看距離uRLLC的標(biāo)準(zhǔn)成熟還需要一段時(shí)間。

從eMBB的能力來看，可以支持端到端20ms的工業(yè)應(yīng)用，如果uRLLC正式商用，端到端的時(shí)延可降低至4ms，將在遠(yuǎn)程控制、移動(dòng)控制、人機(jī)交互急停、控制設(shè)備間通信以及工業(yè)總線5G化等方面釋放更多潛能。

從線上看，把典型的應(yīng)用場(chǎng)景連成線，通過整個(gè)產(chǎn)線的5G部署，構(gòu)建5G全連接工廠，能夠在生產(chǎn)全環(huán)節(jié)培育融合應(yīng)用。5G全連接工廠旨在工業(yè)企業(yè)或工廠及其相關(guān)的區(qū)域內(nèi)，通過5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋與應(yīng)用，通過5G+人工智能+大數(shù)據(jù)+云計(jì)算等技術(shù)集群，補(bǔ)充現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)能力，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等要素的全面連接。

5G全連接工廠并不是片面的強(qiáng)調(diào)所有設(shè)備全部用5G進(jìn)行連接，而是應(yīng)通盡通、應(yīng)聯(lián)盡聯(lián)、應(yīng)采盡采、應(yīng)用盡用、應(yīng)升級(jí)盡升級(jí)的一個(gè)過程，實(shí)際上就是利用5G等新一代信息技術(shù)全面改造工廠內(nèi)的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

從面上看，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等新技術(shù)引領(lǐng)的園區(qū)專業(yè)化發(fā)展是產(chǎn)業(yè)必由之路。“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”先導(dǎo)區(qū)的建設(shè)，側(cè)重小范圍的規(guī)模應(yīng)用，一方面能夠調(diào)動(dòng)地方發(fā)展“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的積極性，同時(shí)能夠通過園區(qū)推動(dòng)園區(qū)內(nèi)的大、中、小企業(yè)協(xié)同發(fā)展。

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的四個(gè)發(fā)展痛點(diǎn)

一、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施：專網(wǎng)建設(shè)模式不夠清晰，運(yùn)營(yíng)模式不明確，亟需探索。

二、應(yīng)用融合創(chuàng)新：典型應(yīng)用數(shù)量不足，缺乏成熟度和推廣能力，規(guī)模化部署困難。

三、產(chǎn)業(yè)體系支撐：需求匹配和個(gè)性化要求高，產(chǎn)業(yè)供需對(duì)接困難，商業(yè)化成熟解決方案少。

四、政策機(jī)制完善：產(chǎn)業(yè)政策仍待進(jìn)一步完善細(xì)化，配套支持政策需要在實(shí)踐中摸索。

展望未來

實(shí)際上，5G與工業(yè)和制造體系的結(jié)合一直在探索的過程中。從上圖可以看出，按照工業(yè)系統(tǒng)的等級(jí)劃分，等級(jí)越高對(duì)時(shí)延的要求越低，等級(jí)越低對(duì)時(shí)延的要求反而越高。曹薊光表示，目前“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”正在從L3向L2級(jí)應(yīng)用滲透的過程中，未來隨著5G uRLLC商用后，將從L2向L1級(jí)邁進(jìn)，當(dāng)然，除了網(wǎng)絡(luò)性能的提升外，還需要服務(wù)、平臺(tái)、云、設(shè)備等層面的協(xié)同發(fā)展。