5G技術(shù)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響

熊美玲，葉雙貴

（武漢理工大學(xué)，武漢 430070）

一、5G賦能工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域

（一）5G技術(shù)淺析

5G并不涉及任何特定的技術(shù)，它本質(zhì)上來說是一系列先進(jìn)通信技術(shù)的總稱。簡(jiǎn)單來說，5G技術(shù)就是第五代通信技術(shù)，它有著超高速度、超低延時(shí)、高可靠、大寬帶的特性。隨著通訊技術(shù)發(fā)展到第五代，其特征也在逐漸更迭。（表1）

>表1

從現(xiàn)階段的國(guó)情和技術(shù)發(fā)展來看，普及5G是必經(jīng)之路。作為新一代通信技術(shù)。不僅有許多國(guó)家紛紛發(fā)布政策支持5G技術(shù)，與此同時(shí)，芯片、通訊、運(yùn)營(yíng)商等商業(yè)霸主也都處在規(guī)劃5G業(yè)務(wù)的過程中，5G得到的這些支持使萬物互聯(lián)的時(shí)代成為可能。5G讓一些未來場(chǎng)景成為現(xiàn)實(shí)，讓人們能夠期待與地球上的萬物通過直播的方式同步地、無時(shí)差地參與其中。

（二）工業(yè)設(shè)計(jì)的探索進(jìn)程

以工學(xué)、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的工業(yè)設(shè)計(jì)早就萌生于人類第一次把石頭和貝殼做成工具和裝飾的時(shí)刻，而它正式起源于工業(yè)革命時(shí)期，工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展從初期的藝術(shù)裝飾、流線型，發(fā)展到斯堪的納維亞風(fēng)格和其他傾向于多樣化的后現(xiàn)代主義、流行風(fēng)格等。

一直以來，在發(fā)展工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)上下大力氣，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重要戰(zhàn)略之一，是走“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、內(nèi)生增長(zhǎng)”發(fā)展道路的必然選擇。毋庸置疑，工業(yè)設(shè)計(jì)必定是一門涉及面廣泛的交叉學(xué)科，體現(xiàn)在其產(chǎn)品將心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、市場(chǎng)學(xué)等多門獨(dú)立學(xué)科聯(lián)系在一起方面。

時(shí)代和科技發(fā)展到今日，工業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)從各個(gè)方面影響著人們的生活，時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的革新也影響著工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展，尤其是5G時(shí)代的來臨，讓人們對(duì)于產(chǎn)品有了更加未來化、科技化的探索。

二、5G讓工業(yè)產(chǎn)品交互方式發(fā)生變革

（一）產(chǎn)品交互方式分析

交互設(shè)計(jì)不能脫離于產(chǎn)品獨(dú)立存在，尤其在5G時(shí)代到來下，工業(yè)產(chǎn)品和新技術(shù)的結(jié)合幾乎是交互大勢(shì)所趨，從目前來看，工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的交互方式大體可以從以下幾個(gè)方面來分析，即觸覺、視覺、聽覺。

觸覺交互是人們操縱產(chǎn)品的重要方式，但交互細(xì)節(jié)隨著時(shí)代和技術(shù)的變遷也在逐漸更迭，從最初的機(jī)械按鍵到電子屏，再到未來的虛擬屏，工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的交互細(xì)節(jié)隨科技變化得尤為明顯。如今的智能可穿戴設(shè)備也是通過接觸人體的各個(gè)部分完成數(shù)據(jù)讀取，從而達(dá)到記錄步數(shù)、監(jiān)測(cè)心跳血壓等目的。如今的觸覺接口能讓人直接通過手與虛擬環(huán)境交互，能夠讓人們?cè)谔摂M環(huán)境中用手感受到物體的狀態(tài)函數(shù)來產(chǎn)生指令，同時(shí)感知用戶手的位姿來做出反饋。

視覺交互是最常見也是應(yīng)用最廣泛的交互方式，它具有傳播力強(qiáng)、信息量大的特點(diǎn)。在人們互相的交互過程中，視覺與聽覺相輔相成；而在人與機(jī)器交互的過程中，僅通過視覺交互，人們就能夠獲取更多的信息。機(jī)器能夠“觀察”人并感知相關(guān)的視覺信息，5G時(shí)代下，人們甚至可以通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)隱形眼鏡來感知和分離數(shù)字環(huán)境。

聽覺交互技術(shù)的本質(zhì)就是語音識(shí)別，語音識(shí)別技術(shù)不僅僅是聲學(xué)信息的識(shí)別，也要關(guān)注構(gòu)詞、對(duì)話背景、句法等來協(xié)助識(shí)別。一些科學(xué)家說過：“對(duì)于計(jì)算機(jī)來說，它的下一次革命將會(huì)是從圖形界面到語音界面。”錘子科技羅永浩也做出了TNT來嘗試丟下鼠標(biāo)和鍵盤的語音技術(shù)的探索，聽覺交互技術(shù)的發(fā)展有無限的可能。

（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展

2019年被稱為5G元年，在此之前，以人為中心的消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代帶來了蓬勃的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)繁榮，緊跟2019年后的5G，它將會(huì)重塑IT時(shí)代，進(jìn)而帶領(lǐng)整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不斷向前發(fā)展。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是集工業(yè)制造系統(tǒng)與分析計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于一體的全新的、開放的網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這一概念最早是由GE于2012年提出，其定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心要素，即設(shè)備、人、數(shù)據(jù)信息。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，正日益成為新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐。

1.國(guó)家及地方政策引導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在國(guó)內(nèi)發(fā)展

國(guó)務(wù)院發(fā)布了一系列政策保護(hù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)的發(fā)展，2015年發(fā)布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》，2017年國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》，2019年工信部發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及推廣指南》意見，指南中指出互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)要齊頭并進(jìn)，順應(yīng)時(shí)代潮流，將兩者融合，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，提升傳統(tǒng)制造業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化相關(guān)水平，提升實(shí)體經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)力與生產(chǎn)力。國(guó)家出臺(tái)一系列政策，浙江、上海、江蘇、廣東等地也積極響應(yīng)，相信工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展在相關(guān)政策的作用下會(huì)發(fā)展得越來越好。

2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前景

伴隨著德國(guó)提出“工業(yè)4.0”的概念，中國(guó)提出“中國(guó)制造2025”的觀點(diǎn)，美國(guó)也相繼提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這一重磅概念，自此，傳統(tǒng)制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系開始轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹舨粩嗬磉€亂”，兩者的融合已經(jīng)不只是說說而已。這是工業(yè)時(shí)代與信息時(shí)代碰撞產(chǎn)生的火花。

從中國(guó)的視角來看，工業(yè)和信息化部門想要搭建10個(gè)國(guó)家級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；從全球的視角來看，現(xiàn)存的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)量已經(jīng)超越150個(gè)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的發(fā)展已經(jīng)勢(shì)不可擋。回首國(guó)內(nèi)，2018年是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的一年，中聯(lián)重科發(fā)布了其云谷工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)“智聯(lián)萬物，云領(lǐng)未來”，富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司正式開盤，阿里、華為、騰訊等知名企業(yè)紛紛發(fā)聲，在政策的支持下敞開對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的懷抱。到2018年底，中國(guó)在建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)方面已經(jīng)有所建樹：

IaaS云服務(wù)平臺(tái)：如阿里、華為、騰訊主導(dǎo)，三大運(yùn)營(yíng)商跟進(jìn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

物聯(lián)網(wǎng)（設(shè)備）云服務(wù)平臺(tái)：如樹根互聯(lián)根云平臺(tái)、東方國(guó)信平臺(tái)。

MES云服務(wù)平臺(tái)：比如寶信的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)、西門子的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)。

企業(yè)級(jí)應(yīng)用軟件平臺(tái)：ERP應(yīng)用平臺(tái)、PLM應(yīng)用平臺(tái)等。企業(yè)級(jí)管理解決方案平臺(tái)：如兮易云診斷平臺(tái)。

大數(shù)據(jù)算法云服務(wù)平臺(tái)：阿里云平臺(tái)。

專業(yè)解決方案云服務(wù)平臺(tái)：盾構(gòu)云平臺(tái)。

行業(yè)垂直價(jià)值鏈重構(gòu)云平臺(tái)：海爾Cosmoplat、美的、中聯(lián)重科云平臺(tái)。

全覆蓋的云服務(wù)平臺(tái)：華為、阿里、富士康等大型企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)。

小米云服務(wù)平臺(tái)：小米的產(chǎn)品工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)。

傳統(tǒng)制造業(yè)與客戶關(guān)系是生產(chǎn)多少賣多少，處于主導(dǎo)地位的是企業(yè)，但當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)滲透到傳統(tǒng)制造工業(yè)中之后，互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)是傳輸高速、計(jì)算高速、通信成本低，為傳統(tǒng)制造業(yè)收縮成本，提高工作效率，產(chǎn)出大量工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，客戶與企業(yè)的關(guān)系正在發(fā)生著決定性的變化，客戶逐漸奪回本該屬于他們的主導(dǎo)權(quán)，這一現(xiàn)象無疑激發(fā)了企業(yè)活力。

無論從國(guó)家和地方政策的角度還是從企業(yè)成長(zhǎng)發(fā)展的必經(jīng)之路來看，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是勢(shì)在必行，整合和搭建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的新興力量正在不斷聚集，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)勢(shì)必進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)、高速的發(fā)展進(jìn)程中。

三、5G引領(lǐng)工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展方向

（一）5G的應(yīng)用場(chǎng)景及工業(yè)應(yīng)用

>表2

先進(jìn)的5G技術(shù)適用于uRLLC、eMBB、mMTC等情景中，它們各自擁有超高可靠性和超低延遲、移動(dòng)寬帶加強(qiáng)、超大容量機(jī)器通訊等優(yōu)點(diǎn)。以工廠場(chǎng)景舉例來說，uRLLC可低時(shí)延傳輸，減少網(wǎng)絡(luò)等待時(shí)間，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，為工廠的重要數(shù)據(jù)同步提供支撐，eMBB可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和視頻會(huì)議，能夠?qū)崿F(xiàn)廠內(nèi)外的通信與互通，與此同時(shí)mMTC能夠達(dá)到嵌入式終端超低功率耗能的數(shù)據(jù)傳輸與聯(lián)接的要求。（表2）

（二）工業(yè)設(shè)計(jì)在5G時(shí)代下的發(fā)展趨勢(shì)

1.物聯(lián)化

物聯(lián)網(wǎng)是以傳統(tǒng)電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、其他信息載體為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它能夠讓所有對(duì)象去獨(dú)立完成它的功能，達(dá)到對(duì)象之間的互聯(lián)互通的狀態(tài)。伴隨著5G時(shí)代的到來，物聯(lián)網(wǎng)能夠提高它在基礎(chǔ)建設(shè)方面的速度，并且在不同的領(lǐng)域如車輛網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療行業(yè)等發(fā)揮至關(guān)重要的作用，實(shí)現(xiàn)大容量、低延時(shí)、高可靠的萬物互聯(lián)的狀態(tài)。

物聯(lián)網(wǎng)肩負(fù)著資料收集這一重要任務(wù)，這些資料信息來自于信息傳感設(shè)備，去向互聯(lián)網(wǎng)資料庫，所有事物相互聯(lián)系、相互作用，它們能夠?qū)崿F(xiàn)智能識(shí)別與管控。物聯(lián)網(wǎng)有著十分廣闊的用途，其中包括：智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧工業(yè)、智慧城市等，并且其對(duì)象也開始以政府為導(dǎo)向。但其也有與智能化交叉的領(lǐng)域，如智能家居領(lǐng)域，工業(yè)設(shè)計(jì)師也應(yīng)有物聯(lián)思維，智能臺(tái)燈、家庭安防、智慧空調(diào)等都是物聯(lián)化思維下的工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)物。

超高可靠性、超低延遲性的5G技術(shù)在不遠(yuǎn)的將來，能夠去提升自動(dòng)駕駛領(lǐng)域和智慧醫(yī)療方向的發(fā)展。自動(dòng)駕駛領(lǐng)域立足于車聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)，能夠采集多種信息與數(shù)據(jù)，智能化算法可以幫助用于監(jiān)控車輛工況，并且可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。物聯(lián)網(wǎng)適用于醫(yī)療設(shè)備后，傳統(tǒng)醫(yī)療也會(huì)有翻天覆地的變化，5G物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)使智能醫(yī)療領(lǐng)域受益無窮，以為患者提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

2.智能化

本質(zhì)上來講，智能化其實(shí)與物聯(lián)化是存在些許的區(qū)分的，但兩者你中有我，我中有你，難分彼此。智能化對(duì)象呈現(xiàn)出更加民用化的趨勢(shì)，智能穿戴類型的工業(yè)產(chǎn)品如今已經(jīng)遍布市場(chǎng)，智能家用機(jī)器人、智能停車等也在逐漸滲透入我們的生活中。智能化在網(wǎng)絡(luò)分析及優(yōu)化、用戶感知評(píng)估及優(yōu)化、日常投訴快捷處理、網(wǎng)絡(luò)價(jià)值挖掘等方向都有極大發(fā)展空間。

3.云化

企業(yè)上云主要有四個(gè)階段，大中型企業(yè)基礎(chǔ)系統(tǒng)上云，中小型企業(yè)管理上云，小微企業(yè)核心業(yè)務(wù)上云，壟斷性企業(yè)生態(tài)服務(wù)上云，以體現(xiàn)成本低廉、安全穩(wěn)定、管理能力強(qiáng)大等優(yōu)勢(shì)。云化在無形中使物聯(lián)產(chǎn)業(yè)愈加強(qiáng)大，企業(yè)內(nèi)部的聯(lián)系更加深刻，生態(tài)產(chǎn)業(yè)的分工越來越清晰。

5G云VR已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）產(chǎn)業(yè)的熱門話題，以產(chǎn)業(yè)生態(tài)領(lǐng)域?yàn)槁渥泓c(diǎn)，端云協(xié)同的虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)分發(fā)和應(yīng)用聚合平臺(tái)（Cloud VR）正高速發(fā)展，安全、可靠、高效率的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容和支付平臺(tái)的銷售渠道開始搭建。

架構(gòu)云化將會(huì)掙脫瓶頸的束縛，使5G云VR實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化、差異化等應(yīng)用的推廣。

四、結(jié)語

5G技術(shù)可以提供超低延遲的速度，甚至能達(dá)到毫秒級(jí)，無疑為自動(dòng)駕駛、無人駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的搭建與推廣提供了有力的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持，5G時(shí)代下的工業(yè)設(shè)計(jì)也走向了更加智能的跑道，引領(lǐng)人們的智慧生活。

過去，北京環(huán)衛(wèi)工人在揚(yáng)沙、灰塵大的天氣需要投入更大的精力去維護(hù)街道清潔，如今，針對(duì)揚(yáng)沙和灰塵大的天氣的無人清掃車已經(jīng)在海淀公園和首鋼園區(qū)投入使用，6～8個(gè)環(huán)衛(wèi)工人的工作強(qiáng)度才能等效于一臺(tái)無人清掃車；未來，超市中“智能貨架”能夠讀取消費(fèi)者的特征信息和購(gòu)買行為，用來優(yōu)化貨品擺放的位置及品類并進(jìn)行智慧推薦；基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)能輕松實(shí)現(xiàn)傳感器所采集的生理參數(shù)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

智能音像、智能照明、智能安防、智能互聯(lián)、智能家電、智能控制等將會(huì)全方位地造福于當(dāng)今人類的生活，我們享受智能家電帶來的智慧交互，享受智能門鎖帶來的智能安防。工業(yè)設(shè)計(jì)在5G技術(shù)的引領(lǐng)下逐漸改善和提升人們的生活品質(zhì)，為更加智慧的未來賦能。