淺談5G在工業互聯網領域應用現狀及有效對策

余鴻婷 張昌福 李凌

一、前言

工業互聯網作為工業創新發展的重要突破點是第四次工業革命的重要基礎，經過近幾年的發展已成為制造業大國搶占制造業發展高地，爭奪國際話語權的重要武器之一。同時，全球正迅速推進新一代移動通信系統—5G技術應用發展，因其低時延、大寬帶、大寬帶等特性，能天然滿足工業互聯網對網絡的高可靠、低時延和安全性的需求，5G將成為推進工業互聯網跨行業跨領域融合的核心基礎設施和重要支撐技術之一，進一步賦能工業經濟高質量發展。

二、5G與工業互聯網融合應用重要性

推進5G與工業互聯網融合創新是貫徹落實國家政策的戰略需要，是促進我國數字經濟高質量發展的重要抓手，是占據第四次工業革命發展制高點的重大選擇，是推動制造業轉型升級的重要舉措。在2017年，國務院印發的《國務院關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》就對5G在工業互聯網領域的技術試驗和應用進行了部署；2019年底，工信部印發《“5G+工業互聯網”512工程推進方案》提出要推進5大類12項5G+工業互聯網重大工程建設，以加速推進5G技術與工業互聯網的融合應用落地，以加強5G、工業互聯網、人工智能等新型基礎設施建設。推進5G 與工業互聯網的融合，將推進傳統生產模式、組織方式、制造形態的深度變革和轉型發展，對培育經濟新增長點，實現全生產要素的重構具有重要意義。目前我國工業互聯網發展才剛起步，5G技術的引入將進一步推動工業互聯網的快速發展。

三、5G與工業互聯網融合應用場景

工業互聯網作為連接設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶的新型基礎設施已成為智慧工廠、工業園區轉型發展的核心支撐，基本覆蓋了企業研發設計、生產、運維服務等全要素生產環節。5G經過近年來的發展，已在AR/VR、無人機、遠程控制、機器視覺等方面融合衍生出一些通用型應用場景。

5G與云端機器人的融合應用。5G與云端機器人的融合主要應用于智慧工廠/工業園區，通過5G技術與工廠/工業園區的生產系統及經營管理系統等相結合，實現對園區內運輸、協同、生產進行動態跟蹤，實現透明的可視化智慧工廠/工業園區，并通過無人機、視頻監控、工業傳感器等設備，實現常態化的智能控制、安全管控、物流跟蹤、設備巡檢等綜合管理，推動人員、車輛、設備、道路、物流、產品等全生產要素全流程的實時數據跟蹤和互通互聯。如江蘇搭建的中車數字園，通過5G技術融合推進智能物流、供應鏈管理、工業云等裝備制造服務。

5G與遠程控制的融合應用。5G與遠程控制結合主要應用于煤礦、港口、建筑、跨地域跨工廠等作業環境復雜、危險程度高的場景，通過在機械設備、儀器工具等傳感器加裝5G物聯網通信模塊，利用超高清視頻技術中人臉字符識別、行為物體識別等將實時采集的監測數據/圖像回傳，操作人員根據接受的信息進行分析決策并發布指令，遠程設備執行相應動作完成整個流程，從而達到提升企業設備裝配效率，降低企業生產施工的成本，提高效率的目的。如兗礦集團的智慧礦業積極推進礦用5G無人機視頻巡檢、遠程操作，真正實現“采煤不見人”；青島港引入5G遠程控制、無人駕駛等場景構建5G智慧港口。

5G與AR/VR、機器視覺融合應用。5G與AR/VR、機器視覺等視覺控制技術用于工業互聯網領域多個生產環節，可實現操作人員遠程虛擬設計、遠程監測，產品實時優化、設備預測性維護等，提升產品總體質量。如華晨寶馬在沈陽建設5G汽車生產基地，探索AR、機器視覺、可穿戴設備的人機交互等應用場景；中興通訊基于5G+機器視覺、5G+AR、物聯網等技術在長沙搭建了智能工廠，打造了基于AR的遠程檢測、基于VR的全面生產監控及機器視覺外觀檢測識別等多個場景，實現了基于5G技術的首個智能工廠應用示范。

四、5G與工業互聯網融合應用面臨的挑戰

盡管5G+工業互聯網融合在汽車、船舶重工、煤礦等工業領域應用效果顯著，但應用發展的廣度和深度仍需進一步探討，面臨著技術要求高，標準體系、安全體系、商業模式尚未建立等多方面的挑戰。

技術要求高，資金投入大。工業互聯網細分領域專業技術要求高，需不斷滿足多樣的場景，工業互聯網應用場景從設計、研發、運營等全生產要素的需求多樣，個性化定制要求高，且工業互聯網平臺商、服務提供商、工業企業之間融合融通生態尚未形成，對5G關鍵技術、融合建設、網絡部署等都有較大挑戰。且5G設備、網絡投資建設成本大，在一定程度上限制了在工業互聯網領域尤其是中小微型企業的拓展。

企業智能化改造率較低，供需對接尚待解決。近幾年國內企業大力推進智能制造，但很多企業還處于工業2.0向工業3.0過渡的階，智能化改造需持續推進，在投入5G技術改造前需完成生產設備和產線的改造，目前很多工業企業尚未達到5G應用條件，這在一定程度上減緩了5G與工業互聯網的融合應用速度。同時目前很多研究和溝通都僅限于通信行業內部，與工業互聯網行業領域供需對接仍然存在問題。

標準體系、安全體系尚未建立。工業互聯網建設正如火如荼開展，但相應的標準化工作還處于起步階段，而統一的5G+工業互聯網融合領域的核心標準和體系尚未制定，將會導致5G在工業互聯網領域的應用不規范，市場紊亂等問題。同時，5G網絡在工業互聯網領域的應用會更易受到手段多樣的攻擊，目前的防護技術難以應對。

商業模式尚未明確。由于工業互聯網領域的信息化基礎、場景、服務、功能參差不齊，對網絡的相關要求也不同，這就導致了難以制定統一的模式大規模復制推廣，而國內的運營商并沒有5G工業互聯網網絡建設、運維的相關經驗，目前尚未形成清晰的合作模式。此外，短期內難以建立5G在工業互聯網領域應用的盈利模式，但5G網絡建設投資大，這就意味著資金缺口大，行業建設前景不容樂觀。

五、5G與工業互聯網融合應用的發展建議

加強關鍵技術研發，引入社會資本。鼓勵行業龍頭企業、工業互聯網平臺供應商、科研院所、高校等政產學研多方力量通過建立5G創新中心、研發中心、實驗室、產業聯盟等聯合推進關鍵技術及產品的研發工作和產業化應用，打造5G+工業互聯網平臺，建立融合應用生態。充分利用大數據、工業和信息化、科技等專項資金的撬動作用，鼓勵民營企業積極投資5G發展，鼓勵與基金、銀行信貸合作研發5G+工業互聯網金融產品，扶持中小微工業企業開展5G應用。

深化融合創新應用，打造行業人才。加快推進工業3.0并向工業4.0過渡，支持面向重點工業領域和應用場景打造一批5G+工業互聯網試點示范并進行推廣展示，不斷推動新模式、新應用落地實施。同時，打造一批低成本、可定制化的解決方案，培育一批優秀的5G+工業互聯網解決方案供應商，吸引社會更多行業參與5G應用創新建設，加快產業生態培育，營造良好發展環境。此外，加強5G+工業互聯網人才建設，搭建高端人才庫，聯合高校資源、工業互聯網產業聯盟等培養和凝聚一批綜合型應用人才。

加強標準體系、安全體系的建設工作。依托國家工業互聯網技術與標準組、標準協調推進組、安全組等專業機構，加強5G與工業互聯融合應用的標準體系、安全體系的制定工作，制定應用實施指南，完善工控安全保障機制，提高安全防護能力并加強對關鍵基礎設施的保護，加大安全技術研發成果轉化支持力度，強化5G網絡安全、數據安全，通過對相關應用的業務、互聯互通、功能安全、性能適配等開展測試驗證，發揮標準、安全體系在5G產業的引導支撐作用。

完善頂層設計，探索多方共贏的商業合作模式。完善5G在工業互聯網領域應用發展的相關政策，支持保障5G項目用電、用地需要，探索5G項目電價新機制。加快5G商用步伐，鼓勵產業鏈各環節的龍頭企業、運營商和服務提供商共同開展多元商業模式的探索，面向不同工業互聯網應用場景、不同服務及功能、不同的網絡需求等按照服務類別、網速定價等建立多維度的商業收費模式，促進產融合作。同時以龍頭企業應用為主導，研究商業模式閉環項目，為行業發展提供商業實踐，在行業內盡快形成有共識的、可復制推廣的商業模式。此外，鼓勵設立5G應用發展基金，探索5G+工業互聯網金融模式，聯動政府、行業、市場建立基金體系，形成良好應用氛圍。

六、總結

綜上所述，5G與工業互聯網要融合應用發展，需要社會各方共同努力，完善頂層設計，鼓勵加強關鍵技術研發、標準制定，同時引入專業人才和民間資本，共同探索多方共贏的商業合作模式，以5G獨有的技術優勢助力在工業互聯網領域形成轉型升級新模式，培育新增長點，實現生產要素重構。

作者單位：貴州航天云網科技有限公司