5G技術對工業產品設計的影響

熊美玲，葉雙貴

（武漢理工大學，武漢 430070）

一、5G賦能工業產品領域

（一）5G技術淺析

5G并不涉及任何特定的技術，它本質上來說是一系列先進通信技術的總稱。簡單來說，5G技術就是第五代通信技術，它有著超高速度、超低延時、高可靠、大寬帶的特性。隨著通訊技術發展到第五代，其特征也在逐漸更迭。（表1）

>表1

從現階段的國情和技術發展來看，普及5G是必經之路。作為新一代通信技術。不僅有許多國家紛紛發布政策支持5G技術，與此同時，芯片、通訊、運營商等商業霸主也都處在規劃5G業務的過程中，5G得到的這些支持使萬物互聯的時代成為可能。5G讓一些未來場景成為現實，讓人們能夠期待與地球上的萬物通過直播的方式同步地、無時差地參與其中。

（二）工業設計的探索進程

以工學、美學、經濟學為基礎的工業設計早就萌生于人類第一次把石頭和貝殼做成工具和裝飾的時刻，而它正式起源于工業革命時期，工業產品的發展從初期的藝術裝飾、流線型，發展到斯堪的納維亞風格和其他傾向于多樣化的后現代主義、流行風格等。

一直以來，在發展工業設計產業上下大力氣，是國家經濟轉變發展方式的重要戰略之一，是走“創新驅動、內生增長”發展道路的必然選擇。毋庸置疑，工業設計必定是一門涉及面廣泛的交叉學科，體現在其產品將心理學、人機工程學、市場學等多門獨立學科聯系在一起方面。

時代和科技發展到今日，工業設計已經從各個方面影響著人們的生活，時代的發展和技術的革新也影響著工業產品的發展，尤其是5G時代的來臨，讓人們對于產品有了更加未來化、科技化的探索。

二、5G讓工業產品交互方式發生變革

（一）產品交互方式分析

交互設計不能脫離于產品獨立存在，尤其在5G時代到來下，工業產品和新技術的結合幾乎是交互大勢所趨，從目前來看，工業設計產品的交互方式大體可以從以下幾個方面來分析，即觸覺、視覺、聽覺。

觸覺交互是人們操縱產品的重要方式，但交互細節隨著時代和技術的變遷也在逐漸更迭，從最初的機械按鍵到電子屏，再到未來的虛擬屏，工業設計產品的交互細節隨科技變化得尤為明顯。如今的智能可穿戴設備也是通過接觸人體的各個部分完成數據讀取，從而達到記錄步數、監測心跳血壓等目的。如今的觸覺接口能讓人直接通過手與虛擬環境交互，能夠讓人們在虛擬環境中用手感受到物體的狀態函數來產生指令，同時感知用戶手的位姿來做出反饋。

視覺交互是最常見也是應用最廣泛的交互方式，它具有傳播力強、信息量大的特點。在人們互相的交互過程中，視覺與聽覺相輔相成；而在人與機器交互的過程中，僅通過視覺交互，人們就能夠獲取更多的信息。機器能夠“觀察”人并感知相關的視覺信息，5G時代下，人們甚至可以通過增強現實隱形眼鏡來感知和分離數字環境。

聽覺交互技術的本質就是語音識別，語音識別技術不僅僅是聲學信息的識別，也要關注構詞、對話背景、句法等來協助識別。一些科學家說過：“對于計算機來說，它的下一次革命將會是從圖形界面到語音界面。”錘子科技羅永浩也做出了TNT來嘗試丟下鼠標和鍵盤的語音技術的探索，聽覺交互技術的發展有無限的可能。

（二）工業互聯網快速發展

2019年被稱為5G元年，在此之前，以人為中心的消費互聯網時代帶來了蓬勃的互聯網經濟繁榮，緊跟2019年后的5G，它將會重塑IT時代，進而帶領整個工業互聯網不斷向前發展。

工業互聯網是集工業制造系統與分析計算、互聯網技術于一體的全新的、開放的網絡。工業互聯網這一概念最早是由GE于2012年提出，其定義了工業互聯網的核心要素，即設備、人、數據信息。工業互聯網作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物，正日益成為新工業革命的關鍵支撐。

1.國家及地方政策引導工業互聯網在國內發展

國務院發布了一系列政策保護工業互聯網在中國的發展，2015年發布了《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，2017年國務院發布《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》，2019年工信部發布《工業互聯網網絡建設及推廣指南》意見，指南中指出互聯網與制造業要齊頭并進，順應時代潮流，將兩者融合，充分發揮互聯網的優勢，提升傳統制造業的網絡化、智能化、數字化相關水平，提升實體經濟的競爭力與生產力。國家出臺一系列政策，浙江、上海、江蘇、廣東等地也積極響應，相信工業互聯網平臺在國內的發展在相關政策的作用下會發展得越來越好。

2.工業互聯網前景

伴隨著德國提出“工業4.0”的概念，中國提出“中國制造2025”的觀點，美國也相繼提出工業互聯網這一重磅概念，自此，傳統制造業與互聯網的關系開始轉變為“剪不斷理還亂”，兩者的融合已經不只是說說而已。這是工業時代與信息時代碰撞產生的火花。

從中國的視角來看，工業和信息化部門想要搭建10個國家級工業互聯網平臺；從全球的視角來看，現存的工業互聯網平臺數量已經超越150個，工業互聯網平臺的發展已經勢不可擋。回首國內，2018年是工業互聯網蓬勃發展的一年，中聯重科發布了其云谷工業互聯網平臺“智聯萬物，云領未來”，富士康工業互聯網公司正式開盤，阿里、華為、騰訊等知名企業紛紛發聲，在政策的支持下敞開對工業互聯網的懷抱。到2018年底，中國在建立工業互聯網平臺方面已經有所建樹：

IaaS云服務平臺：如阿里、華為、騰訊主導，三大運營商跟進的工業互聯網平臺。

物聯網（設備）云服務平臺：如樹根互聯根云平臺、東方國信平臺。

MES云服務平臺：比如寶信的工業互聯網云服務平臺、西門子的工業互聯網云服務平臺。

企業級應用軟件平臺：ERP應用平臺、PLM應用平臺等。企業級管理解決方案平臺：如兮易云診斷平臺。

大數據算法云服務平臺：阿里云平臺。

專業解決方案云服務平臺：盾構云平臺。

行業垂直價值鏈重構云平臺：海爾Cosmoplat、美的、中聯重科云平臺。

全覆蓋的云服務平臺：華為、阿里、富士康等大型企業的工業互聯網云服務平臺。

小米云服務平臺：小米的產品工業互聯網云服務平臺。

傳統制造業與客戶關系是生產多少賣多少，處于主導地位的是企業，但當互聯網滲透到傳統制造工業中之后，互聯網的優勢是傳輸高速、計算高速、通信成本低，為傳統制造業收縮成本，提高工作效率，產出大量工業互聯網產品，客戶與企業的關系正在發生著決定性的變化，客戶逐漸奪回本該屬于他們的主導權，這一現象無疑激發了企業活力。

無論從國家和地方政策的角度還是從企業成長發展的必經之路來看，發展工業互聯網平臺是勢在必行，整合和搭建工業互聯網平臺的新興力量正在不斷聚集，工業互聯網勢必進入一個平穩、高速的發展進程中。

三、5G引領工業產品發展方向

（一）5G的應用場景及工業應用

>表2

先進的5G技術適用于uRLLC、eMBB、mMTC等情景中，它們各自擁有超高可靠性和超低延遲、移動寬帶加強、超大容量機器通訊等優點。以工廠場景舉例來說，uRLLC可低時延傳輸，減少網絡等待時間，實現網絡傳輸的實時性，為工廠的重要數據同步提供支撐，eMBB可實現遠程監控和視頻會議，能夠實現廠內外的通信與互通，與此同時mMTC能夠達到嵌入式終端超低功率耗能的數據傳輸與聯接的要求。（表2）

（二）工業設計在5G時代下的發展趨勢

1.物聯化

物聯網是以傳統電信網、互聯網、其他信息載體為基礎的網絡，它能夠讓所有對象去獨立完成它的功能，達到對象之間的互聯互通的狀態。伴隨著5G時代的到來，物聯網能夠提高它在基礎建設方面的速度，并且在不同的領域如車輛網、工業互聯網、醫療行業等發揮至關重要的作用，實現大容量、低延時、高可靠的萬物互聯的狀態。

物聯網肩負著資料收集這一重要任務，這些資料信息來自于信息傳感設備，去向互聯網資料庫，所有事物相互聯系、相互作用，它們能夠實現智能識別與管控。物聯網有著十分廣闊的用途，其中包括：智慧農業、智慧醫療、智慧工業、智慧城市等，并且其對象也開始以政府為導向。但其也有與智能化交叉的領域，如智能家居領域，工業設計師也應有物聯思維，智能臺燈、家庭安防、智慧空調等都是物聯化思維下的工業設計產物。

超高可靠性、超低延遲性的5G技術在不遠的將來，能夠去提升自動駕駛領域和智慧醫療方向的發展。自動駕駛領域立足于車聯網先進技術，能夠采集多種信息與數據，智能化算法可以幫助用于監控車輛工況，并且可以根據這些數據來進行優化設計。物聯網適用于醫療設備后，傳統醫療也會有翻天覆地的變化，5G物聯網將會使智能醫療領域受益無窮，以為患者提供更優質的服務。

2.智能化

本質上來講，智能化其實與物聯化是存在些許的區分的，但兩者你中有我，我中有你，難分彼此。智能化對象呈現出更加民用化的趨勢，智能穿戴類型的工業產品如今已經遍布市場，智能家用機器人、智能停車等也在逐漸滲透入我們的生活中。智能化在網絡分析及優化、用戶感知評估及優化、日常投訴快捷處理、網絡價值挖掘等方向都有極大發展空間。

3.云化

企業上云主要有四個階段，大中型企業基礎系統上云，中小型企業管理上云，小微企業核心業務上云，壟斷性企業生態服務上云，以體現成本低廉、安全穩定、管理能力強大等優勢。云化在無形中使物聯產業愈加強大，企業內部的聯系更加深刻，生態產業的分工越來越清晰。

5G云VR已經成為虛擬現實（VR）產業的熱門話題，以產業生態領域為落足點，端云協同的虛擬現實網絡分發和應用聚合平臺（Cloud VR）正高速發展，安全、可靠、高效率的虛擬現實內容和支付平臺的銷售渠道開始搭建。

架構云化將會掙脫瓶頸的束縛，使5G云VR實現網絡化、規模化、產業化、差異化等應用的推廣。

四、結語

5G技術可以提供超低延遲的速度，甚至能達到毫秒級，無疑為自動駕駛、無人駕駛、工業互聯網的搭建與推廣提供了有力的網絡技術支持，5G時代下的工業設計也走向了更加智能的跑道，引領人們的智慧生活。

過去，北京環衛工人在揚沙、灰塵大的天氣需要投入更大的精力去維護街道清潔，如今，針對揚沙和灰塵大的天氣的無人清掃車已經在海淀公園和首鋼園區投入使用，6～8個環衛工人的工作強度才能等效于一臺無人清掃車；未來，超市中“智能貨架”能夠讀取消費者的特征信息和購買行為，用來優化貨品擺放的位置及品類并進行智慧推薦；基于物聯網的遠程醫療系統能輕松實現傳感器所采集的生理參數的實時性、穩定性和準確性。

智能音像、智能照明、智能安防、智能互聯、智能家電、智能控制等將會全方位地造福于當今人類的生活，我們享受智能家電帶來的智慧交互，享受智能門鎖帶來的智能安防。工業設計在5G技術的引領下逐漸改善和提升人們的生活品質，為更加智慧的未來賦能。