5G+工业互联网

5G+工业互联网一、5G+工业互联网背景5G与工业互联网融合推进行业应用落地。5G+工业互联网的行业应用主要包括5G在电力、制造（电子制造、汽车制造、家电制造等）、港口、油田等垂直行业的应用。国内主要在电力、工厂制造等行业取得了一定的应用示范成果，涉及的业务种类主要包括：工业控制类业务（如系统自动控制和远程控制等）、质量监测类业务和环境监测类业务（如物联网、大数据业务等）。5G与工业互联网融合促进通用型应用发展。通用型应用主要包括5G与工业AR/VR、超高清视频、无人机、机器人等领域的结合。国内已取得的示范性应用成果包括信息监测、视频回传类业务（如工业AR/VR巡检、无人机巡检、机器人巡检、超高清视频监控等）和物流类业务（如采用AGV完成的物料配送、仓储物流业务等）。二、5G+工业互联网定义工业互联网是新一代网络信息技术与制造业深度融合的产物，是实现产业数字化、网络化、智能化发展的重要基础设施，通过人、机、物的全面互联，全要素、全产业链、全价值链的全面链接，推动形成全新的工业生产制造和服务体系，成为工业经济转型升级的关键依托、重要途径、全新生态。5G是工业互联的通讯管道，它具备超大带宽、海量数据、超低时延的特性，而工业互联网具有连接工业设备种类繁多、数据类型多样化、数据实时性要求高的特点。同时，5G还可以满足端到端毫秒级的超低时延和接近100%的高可靠性通信保障，这与工业互联网领域的需求不谋而合。随着5G+工业互联网的融合的逐步深入，必将衍生出更多的应用场景，如远程控制、资产跟踪、工业摄像头、工业智能传感器、生产设备实时监控、云端机器人等。因此，5G契合了工业互联网领域的业务需求，成为工业互联网发展的基础。三、应用现状5G与工业互联网融合促进通用型应用发展。通用型应用主要包括5G与工业VR/AR、超高清视频、无人机、机器人等领域的结合。国内已取得的示范性应用成果包括信息监测、视频回传类业务（如工业VR/AR巡检、无人机巡检、机器人巡检、超高清视频监控等）和物流类业务（如采用AGV完成的物料配送、仓储物流业务等）。典型5G+工业互联网的应用场景有智慧工厂、机器视觉、远程运维、远程控制等。（1）智慧工厂：利用5G技术，在工厂内可以实现全生产要素、全流程互联互通，即设备互联、人员互联、工装互联、刀具互联、物料互联、产品互联，实现工厂全生产要素全生命周期的实时数据跟踪，并将实时产生的数据在云平台进行大数据智能分析决策，实现全连接工厂实时生产优化；（2）机器视觉：利用5G实现检测数据快速传输，结合超高清视频对材料的缺损、拼缝缝隙等进行监控，通过人工智能对不同检测案例的训练实现产品的智能化检测；（3）远程运维：5G时代，万物互联可同步感知虚拟世界和现实世界，利用VR/AR使得体验不再受时间和空间的限制，实现“永远在场”，提升设备装配效率，同时还可以突破空间限制，实现远程专家和一线运维人员同时在现场；（4）远程控制：港口是远程控制的主要应用场景之一，其操作业务对通信连接有低时延、大带宽、高可靠性的严苛要求，并且作业环境复杂多变。5G以其大带宽、低时延特性实现工程机械远程操控，不但能改善操作人员的工作环境，还能有效保障操作人员安全，助力企业生产施工的降本增效，从而突破传统方式的局限性，极大地提升自动化港口的运营效率，为改造提升传统人工港口注入新动力。四、面临挑战一是供需对接问题有待解决。传统移动通信以运营商为主，很多行业企业还未参与到其中。5G在工业互联网的行业应用因此还面临需求难匹配、行业有壁垒、回报不确定等诸多问题，且目前创新和研究大都局限于通信行业内，与工业互联网行业的供需对接存在问题，需要尽快建立跨行业沟通平台和创新体制机制。二是关键技术问题有待研究。在5G与工业互联网融合应用推广之前，还有诸多关键技术问题有待研究。这其中主要包括网络切片技术、边缘计算技术、融合网络架构、工业网络安全体系、工业网络监测体系、工业网络标准化等一系列问题。三是产业链不够完善。在终端侧，目前虽已出现针对3GPP标准化的5G网络设备，然而在工业互联网行业中仍缺乏5G终端设备，工业5G通信模组的研发有待加强，模组与工业硬件产品的整合有待研究；在应用端，缺乏工业应用的端到端解决方案，工业自主开发使用的平台与运营商提供的开放性平台有待进一步对接。四是商业模式有待探索。5G时代电信运营商角色不断演变，除了提供5G基础设施和连接服务外，将积极融入5G赋能工业互联网的应用场景开发中。运营商应针对不同行业的需求积极探索多样化的演进策略。五、发展节奏5G与工业互联网融合应用目前尚处于孵化探索初期，部分应用已逐步走向成熟。在应用发展节奏方面，依据场景设备与5G融合的难度、5G相关终端模组发展的程度、应用场景涉及的工业生产环节等几方面的因素，多类应用目前分别处于不同的发展阶段。其中，5G与超高清视频的融合应用面向工业领域改造难度较低，将成为5G在工业互联网领域的第一批应用；5G+机器视觉、远程运维、移动巡检等应用已进入高速发展期，经济价值逐渐显现，未来1-2年将成为主流；5G+智能物流、预测性维护、设备状态检测等受限于5G与工业设备的深度融合及5G模组的发展，还需等待产品成熟，未来2-3年将有较快发展；5G+远程控制、移动控制等控制类业务由于涉及工业核心控制环节，目前还处于探索期，有待进一步的实际验证。工业互联网应用成熟度曲线创新是制造业的核心，其主要发展方向有精益生产、数字化、工作流程以及生产柔性化。传统模式下，制造商依靠有线技术来连接应用。近些年Wi-Fi、蓝牙和WirelessHART等无线解决方案也已经在制造车间立足，但这些无线解决方案在带宽、可靠性和安全性等方面都存在局限性。对于最新最尖端的智慧制造应用，灵活、可移动、高带宽、低时延和高可靠性的通信（uRLLC）是最基本的要求，就目前技术来讲，5G是实现该方式的最好方式。移动运营商可以帮助制造商和物流中心进行智能制造转型。5G网络切片和MEC使移动运营商能够提供各种增值服务。运营商已经能够提供远程控制中心和数据流管理工具来管理大量的设备，并通过无线网络对这些设备进行软件更新。在MWC2017展会上，华为和库卡展示了5G协作机器人，两台机器人以同步方式一起敲鼓。库卡创新实验室报告显示网络时延低至1毫秒，可靠性达99.999％。博世预测未来智能制造对多数据源的实时数据分析网络有着重大的需求。2017年6月，博世在其mPad移动控制单元上展示了其无线可编程逻辑控制器（PLC）软件。mPad通过5G连接控制博世APAS协作机器人，用户可以从mPad配置和监控机器人。博世认为Wi-Fi对于这些操作来说不够可靠。此外，博世还使工作站与AR眼镜和协作机器人进行通信。可穿戴设备、眼镜和机器人上的传感器会发出警报，以便在工作人员接近或准备停止机器人的时候减慢机器人，防止其对工作人员造成安全威胁。主动辅助系统、AR和机器人之间的通信需要无线技术，而5G能够提供足够的带宽和超高的可靠性。无线云化PLC满足工业自动化控制的开放性和灵活性要求。运营商的云化基础架构能够托管云PLC系统：如果制造企业要充分利用工业物联网的机会，就需要实施涵盖供应链、生产车间和整个产品生命周期的端到端解决方案。到2017年底，全球有1,800万个状态监测连接，到2025年，这一数字将上升到8,800万。全球工业机器人的出货量也将从36万台增加到105万台。目前，固定线路在工业物联网连接数量方面占主导地位。但预测显示，从2022年到2026年，5GIIoT的平均年复合增长率（CAGR）将达到464％。