當(dāng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)遇上5G會怎樣?

隨著國內(nèi)5G商用牌照在2019年6月正式發(fā)放，國內(nèi)商用布局浪潮繼續(xù)提速。包括三大運營商就5G網(wǎng)絡(luò)搭建、組網(wǎng)深入布局，芯片廠商、設(shè)備廠商的硬件及終端設(shè)備的研發(fā)跟進。與此同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為近幾年來物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中發(fā)展最火，也是產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵方向。那么，5G的到來能為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來怎樣的變革？

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與5G融合 多場景應(yīng)用方興未艾

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是利用基礎(chǔ)科學(xué)、工業(yè)、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的綜合優(yōu)勢，從大數(shù)據(jù)應(yīng)用等軟服務(wù)切入，注重軟件、網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、安全，促進工業(yè)化和信息化融合帶動工業(yè)全流程、全環(huán)節(jié)競爭力的整體提升。為滿足工業(yè)智能化發(fā)展需求，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)迫切需要具有低時延、高可靠、廣覆蓋特點的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，5G發(fā)展恰逢其時。“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”將形成新一代信息通信技術(shù)與先進制造業(yè)深度融合的新興業(yè)態(tài)與應(yīng)用模式。

據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（All）和5G應(yīng)用產(chǎn)業(yè)方陣（5GAIA）聯(lián)合發(fā)布的5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用發(fā)展白皮書顯示，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用出現(xiàn)了八大類新型場景，分別為“5G+超高清視頻”“5G+AR”“5G+VR”“5G+無人機”“5G+云端機器人”“5G+遠(yuǎn)程控制”“5G+機器視覺”以及“5G+云化AGV”，這些相應(yīng)的應(yīng)用場景對5G網(wǎng)絡(luò)提出了新的需求。

在應(yīng)用場景發(fā)展節(jié)奏方面，5G與超高清視頻的融合應(yīng)用已進入應(yīng)用成熟期，將成為5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的第一批應(yīng)用場景;“5G+AR/VR”以及“5G+機器視覺”等應(yīng)用已進入高速發(fā)展期，經(jīng)濟價值逐漸顯現(xiàn)，未來12年將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主流應(yīng)用場景;“5G+云化AGV”“5G+無人機”等應(yīng)用受限于與設(shè)備深度融合的需求，還需等待產(chǎn)品成熟，未來2～3年將有較快發(fā)展;“5G+遠(yuǎn)程控制”和“5G+云端機器人”等應(yīng)用由于涉及工業(yè)核心控制環(huán)節(jié)，目前還處于探索期，有待進一步測試驗證。

以“5G+AR”為例，AR是人工智能和人機交互的交叉的學(xué)科，是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，也是一種把真實世界和虛擬世界信息有機集成的技術(shù)。目前AR的應(yīng)用已融入到了工業(yè)制造的交互、營銷、設(shè)計、采購、生產(chǎn)、物流和服務(wù)等各個環(huán)節(jié)，典型的應(yīng)用包括AR遠(yuǎn)程協(xié)助、AR在線檢測、AR樣品展示等。隨著5G時代的到來，利用基于5G的AR遠(yuǎn)程協(xié)助，后臺專家可以通過語音視頻通訊、AR實時標(biāo)注進行遠(yuǎn)程協(xié)作，實現(xiàn)了現(xiàn)場人員和遠(yuǎn)程專家的“零距離”溝通，將大大提高工業(yè)生產(chǎn)、設(shè)備維修、專業(yè)培訓(xùn)等價值鏈的效率。這方面，目前我國上海飛機制造有限公司已經(jīng)將“5G+AR”技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)裝配領(lǐng)域，借助5G使AR終端在10ms以內(nèi)實時與云端數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)線纜連接器插頭快速定位與追蹤，有效解決了每個插頭幾十個甚至上百個插孔和導(dǎo)線的適配問題，實現(xiàn)快速裝配并保障對裝配過程的關(guān)鍵步驟的全流程質(zhì)量追溯，不但使裝配效率提升了70%，且大大降低了操作人員成本。

再看“5G+機器視覺”。目前機器視覺的應(yīng)用主要包含五大類，包括圖像識別、圖像檢測、視覺定位、物體測量、物體分揀等。中國是消費電子生產(chǎn)大國，消費電子生產(chǎn)當(dāng)中的質(zhì)檢環(huán)節(jié)非常多，質(zhì)檢環(huán)節(jié)過去我們理解為兩種：一種是純?nèi)斯べ|(zhì)檢，另一種是以端側(cè)設(shè)備把光源、攝像、計算能力融合在端側(cè)，從而將機器視覺融入到質(zhì)檢環(huán)節(jié)。我們知道5G網(wǎng)絡(luò)有大帶寬、低時延的特點，而我們了解到端側(cè)一張照片約有2GB左右的大小，過去沒有5G這么大的帶寬，只能在本地處理，現(xiàn)在有了5G以后就可以通過5G大帶寬、低時延的方式放到云端去處理。因此，5G+機器視覺的能力能夠改變整個工業(yè)的質(zhì)監(jiān)環(huán)節(jié)。

至于“5G+遠(yuǎn)程控制”，這一直是工業(yè)生產(chǎn)中保障人員安全、提升生產(chǎn)效能、實現(xiàn)多生產(chǎn)單元協(xié)助的必要手段。由于遠(yuǎn)程控制會直接關(guān)系到生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，目前工業(yè)上大多數(shù)遠(yuǎn)程控制還是基于有線網(wǎng)絡(luò)。但事實是，在工業(yè)生產(chǎn)中某些環(huán)境場合確實不適宜人工作業(yè)，比如高溫、高空、環(huán)境指標(biāo)差等場合。甚至有的工作是人工無法完成的，比如工廠內(nèi)大件貨物或港口集裝箱的裝卸等都需要遠(yuǎn)程控制機械來實現(xiàn)。要實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，不僅需要足夠高清晰度視頻提供視覺支持，還需要實時穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)保證操控的靈敏度和可靠性。這些對現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和4G技術(shù)來說是一個挑戰(zhàn)。考慮到遠(yuǎn)程控制的需求，5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢—方面在于高速率可以滿足高清視頻回傳的要求，另—方面也可以在保證可靠性的前提下滿足遠(yuǎn)程控制對于時延的要求。

歐美國家先行 中國進展迅猛

正是基于5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合的發(fā)展趨勢和巨大前景，美國、歐盟、韓國等發(fā)達(dá)國家運營商和設(shè)備商借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢，紛紛加快了5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用布局，積極搶占5G產(chǎn)業(yè)制高點。

例如愛立信與瑞典工業(yè)巨頭ABB簽署了基于5G技術(shù)面向工廠自動化的諒解備忘錄。兩家公司此前在愛立信位于愛沙尼亞塔林的工廠已經(jīng)合作實現(xiàn)了基于5G平臺的工廠自動化，為產(chǎn)線提供了人工智能和機器學(xué)習(xí)能力。ABB將為5G射頻設(shè)備的組裝提供一套全自動的機器人解決方案。在這之前，愛立信還和瑞典運營商Telia以及沃爾沃建筑設(shè)備公司合作開發(fā)面向工業(yè)應(yīng)用的5G網(wǎng)絡(luò)，并用于沃爾沃在瑞典Eskilstuna的研發(fā)中心。不久前，德國大眾公司也展示了基于5G技術(shù)的微縮汽車組裝流水線，每個零部件經(jīng)過流水線時，經(jīng)5G連接的傳感器幾乎能做到實時監(jiān)測并傳輸數(shù)據(jù)，與現(xiàn)有的隨機監(jiān)測相比，這種生產(chǎn)方式的準(zhǔn)確性和可靠性大幅提升。

韓國三大運營商SK電訊、KT和LG U+也在不久前同時推出了面向汽車制造、機械制造企業(yè)的5G服務(wù)，旨在通過啟動智能工廠服務(wù)加速布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，提高制造業(yè)業(yè)務(wù)效率和競爭力。三星和AT&T更是合作在德克薩斯州奧斯汀創(chuàng)建了美國首個以制造業(yè)為主的“5G創(chuàng)新區(qū)”，測試平臺的目標(biāo)是提供對5G如何影響制造的真實世界的理解，并提供對智能工廠未來的洞察。

相較于歐美國家，近年來我國產(chǎn)業(yè)界始終以創(chuàng)新發(fā)展為動力，堅持企業(yè)主體與政府引導(dǎo)、自主創(chuàng)新與開放合作相結(jié)合，加快推動5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。其中最典型的就是基礎(chǔ)電信企業(yè)和大型工業(yè)企業(yè)強強聯(lián)合，在多個行業(yè)加快布局。目前已形成20余種融合應(yīng)用類型，重點聚焦工業(yè)制造、能源電網(wǎng)、智慧港口等領(lǐng)域。

在研發(fā)、生產(chǎn)及運維的各個環(huán)節(jié)的典型應(yīng)用場景下，我們已經(jīng)能初步看到5G帶來的經(jīng)濟效益及價值。例如在研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)，5G與VR/AR技術(shù)結(jié)合可實現(xiàn)多方遠(yuǎn)程虛擬協(xié)同設(shè)計，有效地解決了異地研發(fā)人員溝通困難、成本高昂等問題。比如海爾公司利用5G和VR/AR實現(xiàn)家電產(chǎn)品的異地研發(fā)協(xié)作，使不同地區(qū)的研發(fā)中心員工可以同時在線對產(chǎn)品問題進行研討，有效地提升了溝通效率，節(jié)省了出差成本。

在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，5G與超高清視頻、傳感器、控制系統(tǒng)等結(jié)合可以使工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程操作、生產(chǎn)過程實時監(jiān)測、設(shè)備的預(yù)測性維護等，有效提升了生產(chǎn)效率、改善了員工的工作條件。比如三一重工的5G智能網(wǎng)聯(lián)AGV將實時采集的視頻數(shù)據(jù)、激光雷達(dá)及其他傳感器數(shù)據(jù)通過5G傳輸?shù)組EC的視覺傳感服務(wù)進行視頻實時計算，并與多傳感器上傳數(shù)據(jù)融合，為AGV提供智能決策，使得AGV具備實時感知、智慧決策的能力，改變了傳統(tǒng)AGV需根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的不同定制不同配置的限制，節(jié)省了AGV生產(chǎn)成本。此外，南方電網(wǎng)聯(lián)合中國移動、華為等公司利用5G切片技術(shù)在深圳開展5G承載配用電業(yè)務(wù)改造試點，確保企業(yè)內(nèi)網(wǎng)便捷、高效、安全應(yīng)用。

整體看，我國“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合發(fā)展起步早、基礎(chǔ)好，應(yīng)用已逐漸由巡檢、監(jiān)控等外圍環(huán)節(jié)向生產(chǎn)控制、質(zhì)量檢測等生產(chǎn)內(nèi)部環(huán)節(jié)延伸。隨著融合應(yīng)用的不斷深入，已初步形成以粵港澳大灣區(qū)、長三角地區(qū)為引領(lǐng)，魯豫一帶、川渝一帶、湘鄂一帶積極推進的“兩區(qū)三帶多點”集群化發(fā)展格局。

多重挑戰(zhàn)猶存

盡管5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展迅速，但不可否認(rèn)的是其在融合應(yīng)用中應(yīng)用依然面臨困難和挑戰(zhàn)，尤其是在我國，困難和挑戰(zhàn)更為明顯。用中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院院長徐曉蘭的話來說，我國5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展存在的問題是跨界融合不充分，跨界融合專業(yè)性要求高，運營商、設(shè)備商對工業(yè)行業(yè)特性和專業(yè)壁壘的把握存在跨界鴻溝。這主要表現(xiàn)在運營商并沒有在工廠內(nèi)部署和運維5G網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗，商業(yè)模式、合作方式等也不是特別清晰，這大大延緩了運營商在工廠內(nèi)的部署5G網(wǎng)絡(luò)的進度，也直接導(dǎo)致5G融合應(yīng)用的落地推廣困難。

據(jù)徐曉蘭介紹，我國5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的困難還表現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用場景碎片化。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及的生產(chǎn)設(shè)備和需求多樣、業(yè)務(wù)鏈條場、模型復(fù)雜，工業(yè)應(yīng)用場景從端側(cè)、管側(cè)到平臺側(cè)方案定制化程度高，面對復(fù)雜的工業(yè)需求，5G需要適應(yīng)不同應(yīng)用場景，并提供不同場景的無線連接方案。

再次是商業(yè)模式不清晰。5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用模式與傳統(tǒng)2C市場模式有較大區(qū)別，企業(yè)運營模式呈現(xiàn)多樣性，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運營成本十分昂貴，移動流量業(yè)務(wù)“增量不增收”的問題尚未有效解決，短期內(nèi)5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的多應(yīng)用的盈利模式尚不清晰。最后是人才，目前大部分制造業(yè)從業(yè)人員對5G技術(shù)理解不夠充分，絕大部分5G技術(shù)的開發(fā)人員也很難深入理解工業(yè)機理，既懂制造業(yè)又熟悉5G，還能夠進行應(yīng)用開發(fā)的復(fù)合型人才鳳毛麟角。

有挑戰(zhàn)才會有進步，隨著國內(nèi)5G時代的正式來臨以及5G部署的進一步加快，相信5G技術(shù)將帶來大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的革命性變化，并促成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的進一步成熟。