5G讓制造業(yè)有了“無線”可能

文｜郝曉明

傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)，轉(zhuǎn)型升級頗受關(guān)注。搭上5G 這班快車，加速“數(shù)字化”到“智慧化”進(jìn)程，讓傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合碰撞，在新時(shí)代煥發(fā)出無限生機(jī)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是信息領(lǐng)域與物理制造領(lǐng)域的深度融合，被視為5G 的核心應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)5G 進(jìn)入規(guī)模部署階段，工業(yè)則是其中最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。記者與全國工業(yè)過程測量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)主任、“網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)”國家地方聯(lián)合工程研究中心主任、中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所所長于海斌，暢談5G 時(shí)代制造業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

“工業(yè)領(lǐng)域的智能生產(chǎn)需要提升柔性、靈活性、資源效率和產(chǎn)品質(zhì)量，而5G 與工業(yè)自動(dòng)化的深度融合，可以提升網(wǎng)絡(luò)連接力和穩(wěn)定性，打造未來工業(yè)連接新架構(gòu)，支撐未來全連接智慧工廠建設(shè)。”身處東北老工業(yè)基地遼寧，于海斌對工業(yè)互聯(lián)技術(shù)在傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用有著深刻理解。

“自主”與“智能”是關(guān)鍵

一項(xiàng)革命性技術(shù)的成熟，需要技術(shù)和應(yīng)用場景的多輪迭代和不斷創(chuàng)新，同時(shí)也不乏爭議。制造業(yè)希望通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但大量工業(yè)制造知識(shí)亟待挖掘。于海斌說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅是一張網(wǎng)，更是互聯(lián)的工業(yè)系統(tǒng)。工業(yè)系統(tǒng)則由信息網(wǎng)絡(luò)支撐的互聯(lián)智能，向知識(shí)驅(qū)動(dòng)的自主智能發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)自主與智能。隨著5G 應(yīng)用漸次落地，商用5G 技術(shù)和應(yīng)用取得巨大成功，理性看待工業(yè)場景應(yīng)用尤為關(guān)鍵。于海斌表示，工業(yè)5G 技術(shù)及其對工業(yè)革命的作用，尚處在初始階段。

回顧無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展規(guī)律，他認(rèn)為，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用，從初期的嘗試到后期的大規(guī)模產(chǎn)品化應(yīng)用，已驗(yàn)證了無線技術(shù)在部分工業(yè)領(lǐng)域的可行性，并重點(diǎn)解決了流程工業(yè)的大規(guī)模工業(yè)測控問題。“但面向高端加工制造，特別是精密運(yùn)動(dòng)控制，由于無線技術(shù)尚未達(dá)到傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的效果，始終缺少‘無線’的利器。”于海斌強(qiáng)調(diào)。

目前，工業(yè)無線技術(shù)呈現(xiàn)出百花齊放局面，從不同層面支持工業(yè)應(yīng)用。但由于工業(yè)應(yīng)用場景千差萬別，很難有一種技術(shù)可以同時(shí)支持全部工業(yè)場景。“盡管5G 采用場景驅(qū)動(dòng)的技術(shù)路線定義了三大場景，但與實(shí)時(shí)性密切相關(guān)的工業(yè)應(yīng)用尚需突破。”于海斌說，由于沒有像現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)一樣的知識(shí)積累和沉淀，時(shí)至今日，5G 的應(yīng)用仍處于不斷應(yīng)用嘗試和技術(shù)創(chuàng)新的迭代中。“但從目前已經(jīng)展示出的5G 應(yīng)用創(chuàng)新中，人們看到了很多機(jī)遇，如機(jī)器人的遙操作遠(yuǎn)程手術(shù)、VR/AR 遠(yuǎn)程示教等，解決了一些之前難以解決的問題。”于海斌說。

實(shí)現(xiàn)應(yīng)用場景與模式創(chuàng)新

數(shù)字顯示，5G 的鏈接有望承載10 億個(gè)場所的連接，50 億人的連接，500 億物的連接。未來，每個(gè)人、每個(gè)家庭、每個(gè)組織都將通過“數(shù)字”實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

目前，工業(yè)無線技術(shù)的全球市場份額只有6% 左右，而5G 由于剛剛開始應(yīng)用，份額則更小，但其對推動(dòng)工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、生產(chǎn)方式、創(chuàng)新模式等方面的持續(xù)變革卻很關(guān)鍵，關(guān)乎數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代我國制造業(yè)發(fā)展的主動(dòng)權(quán)和話語權(quán)。此外，從數(shù)字比對中也可以看到我國與其他國家的差距。如光刻機(jī)加工水平，荷蘭為5nm，其7nm 精度以上的光刻機(jī)占世界100% 份額，而我國可量產(chǎn)的光刻機(jī)水平僅為90nm，差距巨大，說明挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。

時(shí)代的變革和政策的利好，讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)煥發(fā)出無限生機(jī)，也讓人們對5G 時(shí)代充滿想象。“十四五”期間，突破傳統(tǒng)發(fā)展模式，推動(dòng)制造業(yè)模式創(chuàng)新，充分發(fā)揮我國在移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，特別是5G 技術(shù)優(yōu)勢，勢在必行。“以點(diǎn)帶面，通過技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用場景和模式上的創(chuàng)新，從而產(chǎn)生行業(yè)輻射作用，推動(dòng)我國工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的持續(xù)升級，夯實(shí)現(xiàn)代化工業(yè)體系。”于海斌給出自己的看法，把5G 應(yīng)用于工業(yè)并滲透到工業(yè)系統(tǒng)，將有利于保持并擴(kuò)大我國5G 的領(lǐng)先優(yōu)勢。

新技術(shù)帶給未來無限可能

二十多年來，于海斌率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深耕工業(yè)無線控制技術(shù)，不僅創(chuàng)建了國際領(lǐng)先的工業(yè)無線控制技術(shù)體系，還牽頭制定了我國在工業(yè)無線控制領(lǐng)域首個(gè)國際電工委員會(huì)（IEC）國際標(biāo)準(zhǔn)——WIA-PA 標(biāo)準(zhǔn)，使我國工業(yè)無線控制技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，有了國際話語權(quán)。

作為我國機(jī)器人和工業(yè)自動(dòng)化事業(yè)的發(fā)源地之一，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所持續(xù)推動(dòng)中國機(jī)器人技術(shù)的研究發(fā)展，解決了國家制造業(yè)發(fā)展的一系列重大關(guān)鍵技術(shù)問題。“海翼”水下滑翔機(jī)于2017 年打破世界水下滑翔機(jī)最大下潛深度紀(jì)錄，“海斗一號”全海深無人潛水器于2020 年成功海試最深下潛至10907 米，工業(yè)4.0 互聯(lián)制造解決方案獲評“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”。“在重大科技成果以及特種場景下應(yīng)用，對5G 時(shí)代提出了新需求。而未來，5G 技術(shù)也將在方方面面得到應(yīng)用，但不能操之過急。”于海斌說，5G 應(yīng)該在不斷地技術(shù)迭代中，從ICT（信息通信技術(shù)）和OT（運(yùn)營技術(shù)）角度共同推動(dòng)全新的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)，抓住機(jī)遇，爭奪技術(shù)優(yōu)勢，猛攻“卡脖子”技術(shù)，強(qiáng)化核心技術(shù)的自主可控性。

注重底層支撐，思考技術(shù)融合。于海斌表示，“人、機(jī)、物”全面互聯(lián)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，5G 是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心支撐，人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)計(jì)算、5G、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)交叉融合，各類工業(yè)制造、信息平臺(tái)以及全流程、全鏈條的安全，將是5G 技術(shù)推動(dòng)工業(yè)革命的載體和途徑，產(chǎn)生很多新技術(shù)并將形成創(chuàng)新引領(lǐng)能力，為制造業(yè)的智能化發(fā)展提供無限可能。