淺析5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

常久發(fā)

摘要：當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合將加速中國新型工業(yè)化進程，加快制造業(yè)智能化改造數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，為中國經(jīng)濟發(fā)展注入新動能。當(dāng)前融合應(yīng)用仍處于起步階段，產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新水平、實施主體數(shù)字化水平、產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作水平影響規(guī)模應(yīng)用的推進速度，需發(fā)揮各類主體作用，探索融合應(yīng)用路徑，加快融合應(yīng)用進程，發(fā)揮融合應(yīng)用賦能作用。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用

1 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合規(guī)模應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

1.1工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用場景穩(wěn)定性安全性有待增強

相比于生活消費領(lǐng)域，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜、干擾因素較多，工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、時延、抖動要求很嚴格。實際應(yīng)用測試看，目前5G網(wǎng)絡(luò)仍不能滿足部分高要求生產(chǎn)場景的低時延、99.999%的穩(wěn)定性以及維護時間短等實際運行要求。同時，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的深度融合應(yīng)用還涉及安全問題，企業(yè)在安全性與經(jīng)濟性的選擇上比較謹慎。

1.2制造企業(yè)數(shù)字化水平與規(guī)模化應(yīng)用要求仍存在差距

中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院發(fā)布的《智能制造發(fā)展指數(shù)報告（2020）》顯示，企業(yè)設(shè)備數(shù)字化水平顯著提高，設(shè)備數(shù)字化率達到50%，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集完成率達到23%，設(shè)備遠程監(jiān)控實現(xiàn)率達到24%。然而，中國不同地區(qū)的數(shù)字水平差異很大。大量企業(yè)處于工業(yè)2.0階段，設(shè)備較為陳舊，尚未進入聯(lián)網(wǎng)階段。由于各種復(fù)雜的接口和不一致的協(xié)議，一些具有數(shù)字能力的設(shè)備也會影響互連。目前，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合應(yīng)用多為點應(yīng)用。制造業(yè)數(shù)字化的總體水平和工業(yè)過程的互聯(lián)過程影響融合應(yīng)用的深度和廣度。

1.3中小企業(yè)的數(shù)字意識有待提高

大多數(shù)企業(yè)對“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的應(yīng)用場景、使用價值和建設(shè)路徑缺乏系統(tǒng)的了解。大多數(shù)中小企業(yè)都不想使用它。一些企業(yè)因為數(shù)據(jù)安全、生產(chǎn)安全和成本問題不敢使用，一些企業(yè)因為沒有深入挖掘數(shù)字場景的需求而不使用，這使得集成應(yīng)用的推廣更加困難。

2推動5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用的路徑

2.1設(shè)計理念

從提升企業(yè)創(chuàng)新能力、改善質(zhì)量效益、推進量化融合與推行綠色制造入手推動企業(yè)革新。從人、機、料、法、環(huán)、測等生產(chǎn)過程的各個要素入手，實現(xiàn)提質(zhì)、增效、降本、減耗。通過數(shù)字化手段，將項目-采購-計劃-排產(chǎn)-生產(chǎn)線全流程形成一體化數(shù)字管控，實現(xiàn)企業(yè)的數(shù)字化、智能化、高效化和可視化“四化”管理，應(yīng)重點考慮以下方面因素：

網(wǎng)隨業(yè)動：依托5G技術(shù)，建設(shè)滿足工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)要求的虛擬專網(wǎng)，打通5G與OT（OperationTechnology，操作技術(shù)）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路，實現(xiàn)5G在工業(yè)企業(yè)應(yīng)用的安全、靈活、可靠;

平臺賦能：依托中國移動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，打造廠內(nèi)數(shù)字化運營平臺和企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造平臺，實現(xiàn)工廠內(nèi)部人員、設(shè)備、環(huán)境、能耗、物料的全連接，以及產(chǎn)業(yè)鏈上下游的訂單、生產(chǎn)、質(zhì)量、收發(fā)、物流、庫存等數(shù)據(jù)的互通，推動企業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化升級;

智慧應(yīng)用：聚焦室內(nèi)高精度定位、AR（AugmentedReality，增強現(xiàn)實）輔助、AI（ArtificialIntelligence，人工智能）視覺、云化AGV、數(shù)字孿生等應(yīng)用，結(jié)合5G+行業(yè)平臺能力，助力企業(yè)逐步實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

2.2“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”標(biāo)準(zhǔn)化工作加速推進

當(dāng)前“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用處于探索初期，急需推進落實標(biāo)準(zhǔn)化工作，夯實“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展基礎(chǔ)。“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化的需求主要涵蓋融合關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品、管理及應(yīng)用等方面，涉及網(wǎng)絡(luò)、終端、安全、應(yīng)用等內(nèi)容，需要不斷完善建立統(tǒng)一、綜合、開放的“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合標(biāo)準(zhǔn)體系。本著急用先行的原則，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）及中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）在2020年5月組織了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”標(biāo)準(zhǔn)立項工作，首批面向航空、礦山、港口、高端裝備、電網(wǎng)、鋼鐵、工業(yè)園區(qū)、水泥等領(lǐng)域的“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用場景、技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)啟動研制，截至目前，共有12項標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟立項，其中6項已同步在中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會工業(yè)聯(lián)網(wǎng)特設(shè)組（CCSAST8）立項研制。

2.3發(fā)揮主體作用，構(gòu)建合作共贏生態(tài)

融合應(yīng)用涉及內(nèi)容廣泛，應(yīng)用落實和推廣主體包含政府、園區(qū)、基礎(chǔ)電信企業(yè)、工業(yè)企業(yè)、服務(wù)廠商和行業(yè)組織等六類。各類主體需各司其職、形成合力，共同構(gòu)建融合發(fā)展生態(tài)。一方面共建融合創(chuàng)新生態(tài)，推動工業(yè)企業(yè)、服務(wù)廠商、電信企業(yè)與科研院所等合作，突破一批影響融合應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，加快融合應(yīng)用創(chuàng)新進程。另一方面打造合作共贏的應(yīng)用生態(tài)，推動六類主體與5G產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、融合應(yīng)用上下游企業(yè)合作，面向行業(yè)應(yīng)用開展供需對接、商業(yè)模式探索、服務(wù)模式創(chuàng)新等，優(yōu)化應(yīng)用、服務(wù)生態(tài)環(huán)境。

2.45G機器視覺質(zhì)檢業(yè)務(wù)服務(wù)創(chuàng)新應(yīng)用

通過5G+MEC專網(wǎng)結(jié)合工業(yè)攝像機，實現(xiàn)5G機器視覺應(yīng)用，代替人工質(zhì)檢。通過AI深度學(xué)習(xí)算法，提升質(zhì)檢效率及成功率，增強企業(yè)競爭力。通過在車間部署5G無線網(wǎng)絡(luò)，保障設(shè)備的可移動性、多設(shè)備協(xié)同以及遠程操控等。同時提供專屬的私有質(zhì)檢云，保障質(zhì)檢數(shù)據(jù)不出廠。

2.5制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，增強應(yīng)用配套能力

推動龍頭企業(yè)、行業(yè)組織等，結(jié)合應(yīng)用需求、應(yīng)用實踐和行業(yè)屬性，加快挖掘和梳理行業(yè)的融合應(yīng)用需求，開放行業(yè)應(yīng)用場景，編制行業(yè)應(yīng)用參考指南，制定通用標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析應(yīng)用服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，推動標(biāo)準(zhǔn)化工作落地應(yīng)用，從而推動融合應(yīng)用規(guī)范推進。引導(dǎo)企業(yè)加快5G技術(shù)與工業(yè)終端、工業(yè)控制系統(tǒng)的融合研發(fā)，加快融合應(yīng)用測試床建設(shè)，提升企業(yè)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用水平，增強融合應(yīng)用的配套產(chǎn)業(yè)和關(guān)鍵技術(shù)支撐能力。

2.65G室內(nèi)高精度定位業(yè)務(wù)服務(wù)創(chuàng)新應(yīng)用

由室內(nèi)云定位平臺/定位算法+5G室內(nèi)融合定位小站+定位標(biāo)簽等組成，利用5G+UWB（UltraWideBand，超帶寬）信號定位技術(shù)，結(jié)合5G實現(xiàn)室內(nèi)10～30厘米級定位，實現(xiàn)對工廠現(xiàn)場內(nèi)人、設(shè)備、移動運輸設(shè)備的定位，用于人員軌跡追蹤、定位呼叫撤離、人員考勤和點名、電子圍欄、物料定位、AGV及巡檢管理等應(yīng)用服務(wù)。

結(jié)論

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用加快推進了離散型制造智能工廠建設(shè)，進一步開展智能化與信息化建設(shè)、智能物流及立庫改造建設(shè)、工藝裝備產(chǎn)能提升及智能化改造建設(shè)，實現(xiàn)5G+創(chuàng)新應(yīng)用的多種合作場景。

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