5G加速工業互聯網釋放數字經濟增長潛能

蘇萬明

5G商用的推進為工業互聯網的創新發展按下了加速鍵。

作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物，工業互聯網通過人、機、物的全面互聯，推動形成了全新的工業生產制造和服務體系，是第四次工業革命的重要基石。但在5G出現之前，礙于技術的限制，受限于實時傳輸、連接數量等方面的問題，工業互聯網遠遠未能發揮自己的“威力”。正是5G超大帶寬、海量數據、超低時延的特性，讓它成為工業互聯的通訊管道，開辟了萬物泛在互聯、人機深度交互、智能引領變革的新征程，催生了諸多新業務、新業態、新模式，為數字經濟釋放出無限潛能。

AR增強現實技術正被德國蒂森克虜伯公司應用于電梯維修、MR技術被應用到遠程骨科手術、“硬邦邦”的轎車正日益變身“軟件產品”、借助互聯網平臺，消費者同時也成為自己個性化需求的設計開發者……

近年來，工業互聯網在我國蓬勃發展，應用領域不斷拓展。相關專家指出，工業互聯網正呈現虛擬與現實、軟件與硬件、制造商和客戶加速融合的趨勢。在當前5G加速鋪開的智能化數字時代，已成為制造業升級換代“神器”的工業互聯網，正迎來更強勁的“風口”。

大數據物聯網工業軟件、3D打印海洋信息智能制造、社交電視、“能量魔方”沉浸式全景虛擬體驗空間、智能仿真機器魚、VR模擬駕駛……近日，在青島召開的2019世界工業互聯網產業大會上，西門子、ABB、華為、聯想、海爾等國內外企業展示了自己在工業互聯網各領域的應用。

工業和信息化部總經濟師王新哲認為，作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物，工業互聯網不僅為制造業乃至整個實體經濟數字化、網絡化、智能化升級提供了關鍵支撐，還能不斷催生新模式、新業態，促進傳統產業改造升級和新動能培育壯大。大力發展工業互聯網對于深化供給側結構性改革，釋放數字經濟增長的潛能，實現經濟高質量發展具有重要的意義。

事實上，自國務院2017年專門出臺《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》后，隨著產業各方協同合作的加強，近年來，我國工業互聯網出現了蓬勃發展的態勢。

首先，在網絡平臺安全方面，三大體系建設取得全方位突破。制造企業積極運用新型網絡技術開展工廠的內網改造。標識解析五大國際頂級節點已經建成，15個二級節點上線運營。具備一定行業區域影響力的平臺數量超過50家，重點平臺的平均工業設備連接數近60萬臺，國家、省和企業三級聯動的安全保障體系加快構建，已對近百個工業互聯網平臺，200余萬臺聯網設備進行了實時監測。

其次，融合應用開始向多領域深度推進。目前，工業互聯網已廣泛應用于石化、機械、鋼鐵、航空航天、家電、服裝等行業，網絡化協同、大規模、個性化定制、遠程運維服務等新模式、新業態發展活躍，5G+工業互聯網融合應用也形成了兩區三點三帶多點探索的格局。

第三，產業生態構建正在多層次推進，龍頭企業競相布局工業互聯網業務，跨行業、跨地區的企業協作和產業集聚不斷增強。工業互聯網產業聯盟的成員數已超過1200家，初步形成了以解決方案提供商集聚為特色的北京，以產業鏈協同為特色的廣東，以塊狀經濟推廣應用為特色的江蘇和浙江，以傳統產業轉型賦能為特色的山東等一批產業創新發展高地。同時國際合作走向深入，工業互聯網產業聯盟與美、歐、日等國家和地區的產業組織以及國際電聯等國際專門機構在技術研發、標準協調、產業對接等方面進行深度合作，取得豐碩成果。

“作為驅動新一輪科技革命和產業變革的重要引擎，工業互聯網未來前景無限，”王新哲說，世界各國對工業互聯網的重視程度不斷提升，紛紛出臺倡議或者推出針對性的支持舉措，跨國企業也在不斷加大投入，持續深化產業布局，工業互聯網呈現關鍵技術加速突破、融合應用不斷深化、產業生態逐步壯大的良好態勢。

中國工程院院士李培根認為，第四次工業革命最關鍵的是信息系統或者說是數字世界和物理世界的深度融合，這也是數字智能時代的重要創新思維。虛擬空間與現實空間的融合、軟件與硬件的融合、制造商和客戶的融合，將是工業互聯網發展的重要方向，正加速深度發展。

在虛擬空間與現實空間的融合方面，目前AR（增強現實）技術主要應用于工業品維修和汽車導航，MR（混合現實）技術主要應用于遠程骨科手術等。

至于軟件和硬件的融合，體現最典型的就是汽車業，軟件已在汽車產業中發揮越來越重要的作用，大眾化的汽車有望在不遠的將來變成一個軟件產品。另外，在大數據匯聚訪問接口等技術的支持下，新一代智能數控機床開發者的思想也和機械日益精密融合，產生越來越強大的智能制造效果。

而制造商與客戶的融合更加充分實現了用戶的存在感和滿足感，賦予產品更多的個性化。如海爾的COSMOPlat，已經通過互聯網，在產品開發設計階段，接納客戶參與設計契合自己個性化需求的產品，并不斷實現用戶全流程體驗迭代。將來，通過同步的虛擬車間和物理車間，制造商生產過程中還可以滿足客戶關切，如通過計算機觀察加工過程，讓客戶了解交貨期和加工質量等等。

海爾集團總裁周云杰說，工業互聯網是互聯網的下半場，而且是集移動互聯網之后最大的經濟機會和經濟活動。PC互聯網時代是靠信息互聯，移動互聯網時代是人人互聯，工業互聯網時代則要實現萬物互聯?！斑@一定是一個萬億級規模，任何企業都應關注這個領域?！?/p>

中國工業互聯網研究院近日發布了“全球工業互聯網十大最具成長性技術展望”，其中首當其沖的就是與5G相關的技術——5G網絡切片技術。據悉，它可以將一個物理網絡切割成多個虛擬網絡，實現對5G網絡數據分流管理，并保持每個虛擬網絡間邏輯獨立性。同時，可針對高清視頻實時傳輸、海量物聯動態示蹤和低時延精密操控等工業互聯網應用場景，將5G網絡虛擬切割為分別具有增強移動帶寬、海量物聯和超可靠、低時延通信等特性的若干網絡片層，映射滿足不同場景的差異化需求。

據了解，去年底舉行的中央經濟工作會議就提出，要加快5G的商用步伐，加強人工智能、工業互聯網、物聯網等新型基礎設施建設。今年6月6日，工業和信息化部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放了5G商用牌照，標志著我國開始進入5G商用元年。

相關人士認為，5G將更多地用于工業互聯網，加速眾多行業的數字化轉型，通過對工業、教育、直播、醫療、游戲等傳統行業的典型場景進行賦能創新，有力支撐數字經濟的發展。中國信息通信研究院《5G產業經濟貢獻》認為，預計2020至2025年，我國5G商用直接帶動的經濟總產出達10.6萬億元，5G將直接創造超過300萬個就業崗位。

中國信息通信研究院副院長余曉暉表示，長遠來看，信息技術、數字技術仍然是新工業革命的主導技術，當然，它也會和材料、制造、生物等技術進行融合，從而引領各個產業的數字化轉型，而數字經濟的主戰場，則是5G、新一代信息技術、人工智能技術等如何賦能傳統產業。

他說，5G把高速移動寬帶、大連接、超高可靠、低時延通信結合在一起，加上5G網絡切片和邊緣計算構成等技術，把人工智能、機器識別等組合在一起，將對工業變革帶來更多可能。目前，5G發展重點主要是機器識別、遠程運維、移動巡檢、產品檢測等領域，雖然仍處早期，但會給工業帶來非常有吸引力的前景。

相關人士認為，工業互聯網是第四次工業革命的重要基石，在世界范圍已步入發展快車道。當前，工業互聯網正處于面臨重大突破的戰略窗口期，將帶來一系列新要素、新市場、新路徑、新形態，孕育新的成長與變革。當然，當前在技術標準、應用推廣、安全保障等方面，工業互聯網仍面臨系列問題和挑戰，亟待國際、國內多方面深化務實合作，攻堅克難，共謀發展。

據介紹，作為產業發展的主管部門，工業和信息化部今后一個時期重點是做好五方面的工作，加快壯大工業互聯網產業。

一是加強技術創新，增強發展活力。組織實施工業互聯網創新發展工程，推動建立工業互聯網共性技術體系，系統布局邊緣計算、人工智能等前沿技術，著力突破關鍵核心技術，發展新型工業軟件和工業APP等應用技術，加快創新發展步伐，培育持久發展動力。

二是強化能力建設，夯實發展基礎。加快5G網絡建設，利用5G技術開展工業互聯網內網改造，推動標識解析體系建設，夯實工業互聯網發展基礎，打造多層次工業互聯網平臺體系，積極推進百萬企業APP培訓。

三是加大應用拓展，實現市場牽引。進一步促進5G與工業互聯網融合發展，不斷拓展應用場景和應用深度，持續開展試點示范，引導重點領域、重點行業、重點企業加大應用的投入力度，拓展工業互聯網應用范圍，培植發展融合應用的生態，發揮工業互聯網輻射的能力，為農業、醫療等領域帶來新服務、新模式、新業態。

四是提高防護能力，加強安全保障。強化工業互聯網安全技術的攻關、產品研發和推廣應用，加快補齊短板，解決卡脖子問題，提高安全產業支撐能力，進一步完善網絡安全的相關法律法規，加強協調聯動的信息安全防護和檢測處置體系建設，構建政府監管、企業負責、社會監督的工業互聯網安全管理體系。

五是深化國際合作，促進開放發展。結合“一帶一路”戰略，加強各國工業互聯網政策和法規的探討與銜接，深化各國產業界在參與架構、技術標準等方面的交流合作，解決網絡互聯、數據互通、商業模式、技術創新、應用路徑、安全保障等問題，共同構建開放共享的工業互聯網產業生態體系。

國家工業信息安全發展研究中心主任尹麗波說，工業互聯網行業還需要不同的研究機構、制造企業、IT企業共同研究行業標準、建立標準，讓標準促進應用。

中國工業互聯網研究院院長徐曉蘭則認為，業內還應及時跟蹤工業互聯網創新動態及特征態勢，提前規劃產業健康發展，引導資金有序進入，規劃出臺政策、積極開拓新興市場。

在近日于青島召開的2019世界工業互聯網產業大會和2019青島國際軟件融合創新博覽會上，相關專家紛紛為我國工業互聯網產業發展把脈，提出了一些遠見卓識。

國家工業信息安全發展研究中心主任尹麗波說，第四次制造業轉移中呈現了一些特點，很多中低端的制造業向印度、越南等新興經濟體進行相應的轉移。美國、德國等發達國家，則重新審視制造業，首先是重新審視數字經濟時代整個產業結構的狀況，并進行了相應的政策和經濟結構調整，回遷一些制造業，實施新的再工業化戰略。目前，各個國家幾乎都有相應的促進制造業發展的戰略，像美國提出了先進制造業美國領導力戰略，德國提出工業4.0戰略并發布“國家工業戰略2030”。

中國提出了自己的制造業轉型升級道路，即走信息化和工業化融合，以信息化帶動工業化，用信息技術的引領促進我國工業技術的創新和發展，這是我國制造業高質量發展的中國方案。我國的兩化融合概括為三個發展階段，第一個階段是數字化階段，推動傳統生產經營各個方面進行數字化轉換的階段。第二個階段是進行全過程的集成互聯化的階段，也就是現在進行中的工業互聯網。通過工業互聯網，我們正在走向第三階段，即全面的智能化階段。現在我國提出要促進互聯網、大數據、人工智能和實體經濟的深度融合，這是我們在新時期新時代提出的兩化融合的新內涵。

西門子中國研究院朱驍洵院長說，世界上沒有兩個工廠是完全一樣的，所以工業APP可移植性非常小，一個所謂的工業APP直接可以套用到另外一個工廠的概率幾乎為零。因此，要把APP分解成微服務，才有復制性的可能。

在這一情況下，就需要有一個數據平臺，西門子中國研究院稱之為“數據中臺”，以采集各個系統數據并加以分析、使用。傳統企業的數據分布在不同的系統內，因此，不能建立一個一統天下的平臺，而應關注一個個“數據中臺”的建設，去采集不同領域的數據。“數據中臺”的部署要靈活，能夠讓用戶把數據存在本地服務器或地方公有云平臺里，讓用戶在一個數據中臺上可以靈活管理所有數據。然后，把這些跨領域的數據關聯起來，進行數據分析，供用戶參考、使用。一個合格的物聯網賦能平臺應該滿足這些前提條件。西門子的服務團隊目前已經可以幫助用戶挑選甚至建立最適合自己的物聯網賦能平臺。

中國工程院院士李培根說，數字智能時代的自動化將幫助人類實現超越：它不光能替代人類的體力，還可以替代人類的腦力。計算機系統通過自身的學習和實踐，可能在某一些點上超越人類的思維，使人類可以超越很多模型，即通過數字智能技術發現一些模型的近似參數，認識一些非固定模式的問題，從而解決一些問題。如谷歌數據中心的耗電問題，就靠裝載的幾千個傳感器的數據和智能技術，最終把耗電降低了15%。此外它還可以超越時空，如AR技術、MR技術的應用等使醫生可以遠程指揮手術，甚至消滅時間和空間、創造時間和空間。

為準確把握全球工業互聯網戰略方向，及時跟蹤工業互聯網創新動態及特征態勢，前瞻研判工業互聯網產業化重大布局，中國工業互聯網研究院任近來調研走訪了一批在工業互聯網相關技術及產業方面具備領先水平和特色的骨干企業，組織拜訪了來自于著名高校、科研機構的工業互聯網相關領域專家學者，系統梳理了國內外權威智庫和知名戰略咨詢公司的最新報告，在2019世界工業互聯網產業大會上發布了《全球工業互聯網十大最具成長性技術展望（2019—2020年）》。

1. 5G網絡切片技術

5G網絡切片技術是指將一個物理網絡切割成多個虛擬網絡，實現對5G網絡數據進行分流管理，并保持每個虛擬網絡間邏輯獨立性的技術，可在不增設網絡架構的基礎上，為多元化客戶提供定制化網絡功能服務。針對高清視頻實時傳輸、海量物聯動態示蹤和低時延精密操控等工業互聯網應用場景，該技術可實現將5G網絡虛擬切割為分別具有增強移動帶寬、海量物聯和超可靠低時延通信等特性的若干網絡片層，映射滿足不同場景的差異化需求。

2.基于OPC統一架構的時間敏感網絡技術

這是一種基于OPC統一架構（OPC Unified Architecture，OPC UA），建立支持網絡間互操作的時間敏感機制，突破性實現信息技術（IT）與操作技術（OT）在物理層、數據鏈層、網絡層、傳輸層、會話層、表達層和應用層全面融合的技術。該技術基于國際電工委員會（IEC）和電氣和電子工程師協會（IEEE）國際標準搭建，可為工業互聯網網絡體系構建提供標準化模塊，是建立從傳感器到云端大帶寬、高同步、廣兼容通訊的關鍵技術。

3. 軟件定義分支技術

軟件定義分支技術是指具有軟件定義廣域網、路由、網絡安全和LAN/WiFi功能集成的集中式平臺管理技術，可高效便捷的將網絡的控制平面與數據轉發平面進行分離，通過集中控制器中的軟件平臺對底層硬件的可編程化控制，實現對網絡資源的柔性調配。在工業互聯網內網建設過程中，該技術可利用網絡虛擬化方式擺脫硬件對網絡功能的限制，以低成本實現高靈活性的網絡資源優化控制。

4. IP層與光層異構融合技術

IP層與光層異構融合技術是指通過網絡異構策略融合IP承載網（IP層）與光傳送網（光層）優勢資源的技術，可解決因分層規劃和獨立運維導致的IP層與光層網絡資源利用率低，網絡調整困難等問題。憑借對于IP層與光層資源的動態協同能力，該技術將在建設高可靠性、高靈活性、高帶寬利用率、高可維護可管理性的工業互聯網骨干外網過程中體現重要價值。

5. 基于簽名加密算法的分布式數據庫系統

這是一種以區塊鏈技術為代表的由數據庫管理系統和數據庫構成的信息邏輯統一、物理節點分立的數據存取技術。憑借去中心化、有限透明、分布的可靠數據庫、自治性、記錄難以更改、準匿名性等特點，該技術有望在工業互聯網數據采集、存儲、解析、交易體系建設中顯著提升數據系統在威脅防護、檢測感知、處置恢復等方面的被動防御和主動防控能力。

6. 數字對象架構技術

數字對象架構技術是指由數字對象、存儲器、標識、解析系統和注冊表構成的用于分布式信息存儲、定位和檢索的通用型架構技術。該技術是工業互聯網標識解析體系搭建的關鍵支撐技術，可廣泛應用于數字對象的標識解析管理，實現異主、異地、異構數據信息的智能化采集、識別、關聯，支持連接實體信息的逆向查詢，對推動工業互聯網構建物理對象的互操作空間具有重要意義。

7. 自主診斷技術

自主診斷技術是指基于模型基礎、數據驅動等預測算法，通過運動、溫度、壓力等物理傳感器獲取參數信息，分析評估設備運行健康情況的技術。該技術在工業互聯網的設備運維場景中具有重要應用價值，可通過對于設備運行參數的算法分析，自動化感知設備疲憊、磨損、腐蝕等運行狀態，智能化提供調控、預警、停機等運維決策，實現延長使用壽命、提高運維效率、減低事故風險。

8. 微毫米坐標智能定位技術

微毫米坐標智能定位技術是指由空間坐標感知系統和機械操作系統構成，融合機器學習算法迭代優化機械單元空間定位精度和尋跡路徑的技術，是實現工業機器人自主完成鉚接、焊接、組裝、剪裁、物流等機械操作的關鍵。機器學習算法的演進升級將進一步推動該技術彈性滿足工業互聯網在離散行業應用中對于機械操作的高精度定位感知和低時延操控響應的需求。

9. 云邊融合計算技術

云邊融合計算技術是指建立云層與邊緣層計算過程數據互聯互通，動態調配計算資源，實現云層高通量計算能力和邊緣層高時效計算能力分布協同的技術，可滿足泛在網絡所帶來的指數級數據計算需求和低時延應用場景所提出的毫秒級計算響應需求。憑借柔性分配云邊層計算資源的能力，該技術有望在不拓展硬件設施的基礎上，大幅提高工業互聯網數據的整體處理能力。

10. 數字紐帶技術

數字紐帶技術是指在生命周期和價值鏈為數字孿生體提供數據訪問、整合和轉換能力，實現追溯、共享、交互、協同數據信息的技術?；跀底謱\生體構建數字孿生系統的關鍵技術，該技術可推動工業互聯網平臺對零件、設備、生產線、工廠、城市等不同顆粒度數字孿生體的靜態物理坐標復刻建模向行為流程邏輯映射發展，實現虛擬世界對物理世界的描述、預測、診斷、決策。

（摘自8月19日《經濟參考報》。作者為該報記者）