一、5G：打通工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最后一公里的有效手段
(一)5G助力破解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互聯(lián)互通難題
數(shù)據(jù)采集是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，當前我國工業(yè)領(lǐng)域所使用的通信協(xié)議種類多、各有不足且相對封閉，且約80%以上的工廠設(shè)備無法聯(lián)網(wǎng)，嚴重制約了設(shè)備數(shù)據(jù)上云，致使設(shè)備互聯(lián)互通問題突出。
通過將5G技術(shù)與工業(yè)PON、MEC(移動邊緣計算技術(shù))等相結(jié)合，能夠降低工業(yè)場景協(xié)議轉(zhuǎn)換和設(shè)備接入難度，提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)數(shù)據(jù)接入能力，有效解決“數(shù)據(jù)孤島”的問題。
(二)5G助力支撐海量工業(yè)數(shù)據(jù)實時同步傳輸
目前，大量工業(yè)企業(yè)現(xiàn)有內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)無法支撐工業(yè)場景中海量數(shù)據(jù)實時傳輸和網(wǎng)絡(luò)時間同步，亟需進行基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)升級改造，提升網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬。
5G作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，具備大帶寬、低時延、海量連接的網(wǎng)絡(luò)特性，能夠提供端到端毫秒級時延和接近100%的高可靠性通信保障，滿足工業(yè)大數(shù)據(jù)無線傳輸需求和工業(yè)領(lǐng)域大量即時處理需求。
(三)5G助力拓展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣度與深度
5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用，將為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展開創(chuàng)新空間。
一方面，5G將助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素、全環(huán)節(jié)高效互聯(lián)互通，實現(xiàn)以數(shù)據(jù)流帶動技術(shù)流、資金流、人才流、物資流，有效提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展質(zhì)量與效益。
另一方面，5G將加速人工智能、AR/VR等新興前沿技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用與探索，催生形成新產(chǎn)品、新模式和新業(yè)態(tài)，拓展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展空間。
二、應(yīng)用場景和實踐案例
面對5G帶來的新形勢和新機遇，商飛、華為、阿里等企業(yè)積極開展“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+5G”應(yīng)用實踐，逐步建立涵蓋網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、模式、算法、安全、標準等環(huán)節(jié)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+5G”融合創(chuàng)新生態(tài)。
以商飛公司為例，通過聯(lián)合互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)、移動通信企業(yè)、科研院所等，開展“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+5G”在大飛機生產(chǎn)制造、工廠物流、質(zhì)量管控等方面的探索，形成智能生產(chǎn)、智能物流、智能檢測等融合應(yīng)用實踐。
(一)智能生產(chǎn)
圍繞大飛機制造裝配場景中協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)多、工藝復(fù)雜等特點，基于“5G+射頻+VR+平臺”，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動的產(chǎn)品、設(shè)備、工裝、物流、人員及刀量具等生產(chǎn)要素全過程管控，實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)狀態(tài)、復(fù)合材料等跟蹤與優(yōu)化，提升生產(chǎn)的智能運營管理，使零配件定位誤差縮小在3厘米以內(nèi)，運營成本降低20%，生產(chǎn)效率提高20%以上。
(二)智能物流
圍繞大飛機制造協(xié)同生產(chǎn)需求，基于“5G+遠程控制+AR+平臺”，構(gòu)建輔助裝配與遠程協(xié)助、自動避障AGV運輸、雙目協(xié)同相機實時檢測等平臺功能，實現(xiàn)機床自主觸發(fā)物流需求、AGV自主智能路徑規(guī)劃的智能物流方式，大幅提升民機裝配協(xié)同效率，使傳統(tǒng)的單項工裝工作人員由3人減少到1人，裝配效率提高70%，降低操作人員成本20萬/人。
(三)智能檢測
圍繞產(chǎn)品幾何檢測、工裝定檢測量、供應(yīng)商檢測追溯、虛擬裝配等應(yīng)用場景，基于“5G+8K超清視頻+深度學(xué)習(xí)+平臺”，構(gòu)建復(fù)合材料拼接檢測、智能無損檢測、超高清視頻監(jiān)控等平臺功能，實現(xiàn)復(fù)合材料的無損檢測、拼縫檢測，打造形成大飛機制造機器視覺，使檢測時間由原來幾小時甚至幾天縮短至幾分鐘，人員成本降低95%，實時檢測復(fù)材拼縫效率提高300%。
三、問題和挑戰(zhàn)
盡管工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與5G在工業(yè)場景中形成了一批典型應(yīng)用案例，但由于目前工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接仍以現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)為主，無線連接的發(fā)展進程受技術(shù)、標準、安全等影響較大，兩者的融合發(fā)展面臨著諸多挑戰(zhàn)。
一是部署5G成本壓力較大，資本回報周期較長。
由于基站數(shù)量、單價、功耗等方面的提高，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)較4G需要更為龐大的資金投入，一定程度上限制了5G技術(shù)在工業(yè)企業(yè)尤其是中小型工業(yè)企業(yè)的推廣部署和應(yīng)用。
二是核心技術(shù)對外依賴度較高，底層關(guān)鍵技術(shù)亟待突破。
我國5G核心技術(shù)對外依存度還比較高，電信設(shè)備和步部分終端設(shè)備的核心器件依賴進口。在標準制定方面，融合應(yīng)用的標準體系尚未建立，工業(yè)數(shù)據(jù)上云上平臺的分級分類標準體系尚不完備。
三是5G技術(shù)帶來新的安全需求，對工業(yè)安全提出更高要求。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為開放，將打破傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域相對封閉可信的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使網(wǎng)絡(luò)攻擊直達生產(chǎn)內(nèi)部，對工業(yè)安全技術(shù)體系、標準體系、認證體系等提出新的要求。
四、對策和建議
(一)以增量應(yīng)用為先導(dǎo)，循序漸進打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與5G融合發(fā)展體系
從工業(yè)實際出發(fā)，以創(chuàng)新性增量應(yīng)用為突破口，做好5G網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有工業(yè)控制系統(tǒng)的融通問題，由增量網(wǎng)絡(luò)到存量網(wǎng)絡(luò)，由單點應(yīng)用到多點推廣，由特定行業(yè)、特定區(qū)域推及至跨行業(yè)跨領(lǐng)域，逐步建立起涵蓋生產(chǎn)全流程、全環(huán)節(jié)的一系列解決方案，形成系統(tǒng)化多層次“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+5G”融合發(fā)展體系。
(二)以標準為引領(lǐng)，制定適應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與5G融合發(fā)展的標準體系
開展“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+5G”商用領(lǐng)域基礎(chǔ)共性和關(guān)鍵技術(shù)的標準制定工作，研究發(fā)布標準化建設(shè)指南，體系化地推動標準制修訂工作和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。充分發(fā)揮多元參與方作用，制定和推廣國家、行業(yè)和團體等5G工業(yè)應(yīng)用標準，同時建設(shè)標準管理服務(wù)平臺，開發(fā)標準符合性驗證工具及解決方案。
(三)以創(chuàng)新為動力，加速推進5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的商用化步伐
組織建設(shè)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+5G”融合應(yīng)用創(chuàng)新中心，聯(lián)合平臺企業(yè)、高校、研究機構(gòu)、行業(yè)組織等，圍繞5G與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬增強現(xiàn)實等技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的融合，開展在視頻監(jiān)控、物流配送、輔助裝配與遠程運維、設(shè)備物聯(lián)等應(yīng)用場景下的創(chuàng)新與實踐，引導(dǎo)企業(yè)加速5G工業(yè)應(yīng)用步伐。
(四)以安全為重點，分類構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)5G應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)
加強5G網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)，開展工業(yè)領(lǐng)域5G應(yīng)用的功能性、性能性、適配性、安全性等方面的測試驗證，不斷推動技術(shù)升級和功能迭代。加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)5G用頻場景和頻譜需求的研究，分類制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)5G應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)頻譜規(guī)劃、頻譜使用許可，有計劃地推進頻譜資源的分配和使用。
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