當工業(yè)互聯(lián)網遇上5G會怎樣?

隨著國內5G商用牌照在2019年6月正式發(fā)放，國內商用布局浪潮繼續(xù)提速。包括三大運營商就5G網絡搭建、組網深入布局，芯片廠商、設備廠商的硬件及終端設備的研發(fā)跟進。與此同時，工業(yè)互聯(lián)網作為近幾年來物聯(lián)網領域中發(fā)展最火，也是產業(yè)應用的關鍵方向。那么，5G的到來能為工業(yè)互聯(lián)網帶來怎樣的變革？

工業(yè)互聯(lián)網與5G融合 多場景應用方興未艾

工業(yè)互聯(lián)網是利用基礎科學、工業(yè)、信息技術、互聯(lián)網等領域的綜合優(yōu)勢，從大數據應用等軟服務切入，注重軟件、網絡、大數據、安全，促進工業(yè)化和信息化融合帶動工業(yè)全流程、全環(huán)節(jié)競爭力的整體提升。為滿足工業(yè)智能化發(fā)展需求，工業(yè)互聯(lián)網迫切需要具有低時延、高可靠、廣覆蓋特點的關鍵網絡基礎設施，5G發(fā)展恰逢其時?！?G+工業(yè)互聯(lián)網”將形成新一代信息通信技術與先進制造業(yè)深度融合的新興業(yè)態(tài)與應用模式。

據工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟（All）和5G應用產業(yè)方陣（5GAIA）聯(lián)合發(fā)布的5G與工業(yè)互聯(lián)網融合應用發(fā)展白皮書顯示，5G與工業(yè)互聯(lián)網融合應用出現(xiàn)了八大類新型場景，分別為“5G+超高清視頻”“5G+AR”“5G+VR”“5G+無人機”“5G+云端機器人”“5G+遠程控制”“5G+機器視覺”以及“5G+云化AGV”，這些相應的應用場景對5G網絡提出了新的需求。

在應用場景發(fā)展節(jié)奏方面，5G與超高清視頻的融合應用已進入應用成熟期，將成為5G在工業(yè)互聯(lián)網領域的第一批應用場景;“5G+AR/VR”以及“5G+機器視覺”等應用已進入高速發(fā)展期，經濟價值逐漸顯現(xiàn)，未來12年將成為工業(yè)互聯(lián)網的主流應用場景;“5G+云化AGV”“5G+無人機”等應用受限于與設備深度融合的需求，還需等待產品成熟，未來2～3年將有較快發(fā)展;“5G+遠程控制”和“5G+云端機器人”等應用由于涉及工業(yè)核心控制環(huán)節(jié)，目前還處于探索期，有待進一步測試驗證。

以“5G+AR”為例，AR是人工智能和人機交互的交叉的學科，是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像、視頻、3D模型的技術，也是一種把真實世界和虛擬世界信息有機集成的技術。目前AR的應用已融入到了工業(yè)制造的交互、營銷、設計、采購、生產、物流和服務等各個環(huán)節(jié)，典型的應用包括AR遠程協(xié)助、AR在線檢測、AR樣品展示等。隨著5G時代的到來，利用基于5G的AR遠程協(xié)助，后臺專家可以通過語音視頻通訊、AR實時標注進行遠程協(xié)作，實現(xiàn)了現(xiàn)場人員和遠程專家的“零距離”溝通，將大大提高工業(yè)生產、設備維修、專業(yè)培訓等價值鏈的效率。這方面，目前我國上海飛機制造有限公司已經將“5G+AR”技術應用到工業(yè)裝配領域，借助5G使AR終端在10ms以內實時與云端數據交互，實現(xiàn)線纜連接器插頭快速定位與追蹤，有效解決了每個插頭幾十個甚至上百個插孔和導線的適配問題，實現(xiàn)快速裝配并保障對裝配過程的關鍵步驟的全流程質量追溯，不但使裝配效率提升了70%，且大大降低了操作人員成本。

再看“5G+機器視覺”。目前機器視覺的應用主要包含五大類，包括圖像識別、圖像檢測、視覺定位、物體測量、物體分揀等。中國是消費電子生產大國，消費電子生產當中的質檢環(huán)節(jié)非常多，質檢環(huán)節(jié)過去我們理解為兩種：一種是純人工質檢，另一種是以端側設備把光源、攝像、計算能力融合在端側，從而將機器視覺融入到質檢環(huán)節(jié)。我們知道5G網絡有大帶寬、低時延的特點，而我們了解到端側一張照片約有2GB左右的大小，過去沒有5G這么大的帶寬，只能在本地處理，現(xiàn)在有了5G以后就可以通過5G大帶寬、低時延的方式放到云端去處理。因此，5G+機器視覺的能力能夠改變整個工業(yè)的質監(jiān)環(huán)節(jié)。

至于“5G+遠程控制”，這一直是工業(yè)生產中保障人員安全、提升生產效能、實現(xiàn)多生產單元協(xié)助的必要手段。由于遠程控制會直接關系到生產環(huán)節(jié)的產品質量和生產效率，目前工業(yè)上大多數遠程控制還是基于有線網絡。但事實是，在工業(yè)生產中某些環(huán)境場合確實不適宜人工作業(yè)，比如高溫、高空、環(huán)境指標差等場合。甚至有的工作是人工無法完成的，比如工廠內大件貨物或港口集裝箱的裝卸等都需要遠程控制機械來實現(xiàn)。要實現(xiàn)遠程控制，不僅需要足夠高清晰度視頻提供視覺支持，還需要實時穩(wěn)定的網絡保證操控的靈敏度和可靠性。這些對現(xiàn)有工業(yè)網絡和4G技術來說是一個挑戰(zhàn)?？紤]到遠程控制的需求，5G網絡的優(yōu)勢—方面在于高速率可以滿足高清視頻回傳的要求，另—方面也可以在保證可靠性的前提下滿足遠程控制對于時延的要求。

歐美國家先行 中國進展迅猛

正是基于5G與工業(yè)互聯(lián)網融合的發(fā)展趨勢和巨大前景，美國、歐盟、韓國等發(fā)達國家運營商和設備商借助工業(yè)互聯(lián)網領域的先發(fā)優(yōu)勢，紛紛加快了5G在工業(yè)互聯(lián)網領域的應用布局，積極搶占5G產業(yè)制高點。

例如愛立信與瑞典工業(yè)巨頭ABB簽署了基于5G技術面向工廠自動化的諒解備忘錄。兩家公司此前在愛立信位于愛沙尼亞塔林的工廠已經合作實現(xiàn)了基于5G平臺的工廠自動化，為產線提供了人工智能和機器學習能力。ABB將為5G射頻設備的組裝提供一套全自動的機器人解決方案。在這之前，愛立信還和瑞典運營商Telia以及沃爾沃建筑設備公司合作開發(fā)面向工業(yè)應用的5G網絡，并用于沃爾沃在瑞典Eskilstuna的研發(fā)中心。不久前，德國大眾公司也展示了基于5G技術的微縮汽車組裝流水線，每個零部件經過流水線時，經5G連接的傳感器幾乎能做到實時監(jiān)測并傳輸數據，與現(xiàn)有的隨機監(jiān)測相比，這種生產方式的準確性和可靠性大幅提升。

韓國三大運營商SK電訊、KT和LG U+也在不久前同時推出了面向汽車制造、機械制造企業(yè)的5G服務，旨在通過啟動智能工廠服務加速布局工業(yè)互聯(lián)網應用，提高制造業(yè)業(yè)務效率和競爭力。三星和AT&T更是合作在德克薩斯州奧斯汀創(chuàng)建了美國首個以制造業(yè)為主的“5G創(chuàng)新區(qū)”，測試平臺的目標是提供對5G如何影響制造的真實世界的理解，并提供對智能工廠未來的洞察。

相較于歐美國家，近年來我國產業(yè)界始終以創(chuàng)新發(fā)展為動力，堅持企業(yè)主體與政府引導、自主創(chuàng)新與開放合作相結合，加快推動5G、工業(yè)互聯(lián)網等的研發(fā)和產業(yè)化。其中最典型的就是基礎電信企業(yè)和大型工業(yè)企業(yè)強強聯(lián)合，在多個行業(yè)加快布局。目前已形成20余種融合應用類型，重點聚焦工業(yè)制造、能源電網、智慧港口等領域。

在研發(fā)、生產及運維的各個環(huán)節(jié)的典型應用場景下，我們已經能初步看到5G帶來的經濟效益及價值。例如在研發(fā)設計環(huán)節(jié)，5G與VR/AR技術結合可實現(xiàn)多方遠程虛擬協(xié)同設計，有效地解決了異地研發(fā)人員溝通困難、成本高昂等問題。比如海爾公司利用5G和VR/AR實現(xiàn)家電產品的異地研發(fā)協(xié)作，使不同地區(qū)的研發(fā)中心員工可以同時在線對產品問題進行研討，有效地提升了溝通效率，節(jié)省了出差成本。

在生產環(huán)節(jié)，5G與超高清視頻、傳感器、控制系統(tǒng)等結合可以使工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)對設備的遠程操作、生產過程實時監(jiān)測、設備的預測性維護等，有效提升了生產效率、改善了員工的工作條件。比如三一重工的5G智能網聯(lián)AGV將實時采集的視頻數據、激光雷達及其他傳感器數據通過5G傳輸到MEC的視覺傳感服務進行視頻實時計算，并與多傳感器上傳數據融合，為AGV提供智能決策，使得AGV具備實時感知、智慧決策的能力，改變了傳統(tǒng)AGV需根據生產環(huán)境的不同定制不同配置的限制，節(jié)省了AGV生產成本。此外，南方電網聯(lián)合中國移動、華為等公司利用5G切片技術在深圳開展5G承載配用電業(yè)務改造試點，確保企業(yè)內網便捷、高效、安全應用。

整體看，我國“5G+工業(yè)互聯(lián)網”融合發(fā)展起步早、基礎好，應用已逐漸由巡檢、監(jiān)控等外圍環(huán)節(jié)向生產控制、質量檢測等生產內部環(huán)節(jié)延伸。隨著融合應用的不斷深入，已初步形成以粵港澳大灣區(qū)、長三角地區(qū)為引領，魯豫一帶、川渝一帶、湘鄂一帶積極推進的“兩區(qū)三帶多點”集群化發(fā)展格局。

多重挑戰(zhàn)猶存

盡管5G與工業(yè)互聯(lián)網融合發(fā)展迅速，但不可否認的是其在融合應用中應用依然面臨困難和挑戰(zhàn)，尤其是在我國，困難和挑戰(zhàn)更為明顯。用中國工業(yè)互聯(lián)網研究院院長徐曉蘭的話來說，我國5G與工業(yè)互聯(lián)網融合發(fā)展存在的問題是跨界融合不充分，跨界融合專業(yè)性要求高，運營商、設備商對工業(yè)行業(yè)特性和專業(yè)壁壘的把握存在跨界鴻溝。這主要表現(xiàn)在運營商并沒有在工廠內部署和運維5G網絡的經驗，商業(yè)模式、合作方式等也不是特別清晰，這大大延緩了運營商在工廠內的部署5G網絡的進度，也直接導致5G融合應用的落地推廣困難。

據徐曉蘭介紹，我國5G與工業(yè)互聯(lián)網融合發(fā)展的困難還表現(xiàn)在工業(yè)應用場景碎片化。工業(yè)互聯(lián)網涉及的生產設備和需求多樣、業(yè)務鏈條場、模型復雜，工業(yè)應用場景從端側、管側到平臺側方案定制化程度高，面對復雜的工業(yè)需求，5G需要適應不同應用場景，并提供不同場景的無線連接方案。

再次是商業(yè)模式不清晰。5G在工業(yè)互聯(lián)網領域的應用模式與傳統(tǒng)2C市場模式有較大區(qū)別，企業(yè)運營模式呈現(xiàn)多樣性，5G網絡建設及運營成本十分昂貴，移動流量業(yè)務“增量不增收”的問題尚未有效解決，短期內5G在工業(yè)互聯(lián)網領域的多應用的盈利模式尚不清晰。最后是人才，目前大部分制造業(yè)從業(yè)人員對5G技術理解不夠充分，絕大部分5G技術的開發(fā)人員也很難深入理解工業(yè)機理，既懂制造業(yè)又熟悉5G，還能夠進行應用開發(fā)的復合型人才鳳毛麟角。

有挑戰(zhàn)才會有進步，隨著國內5G時代的正式來臨以及5G部署的進一步加快，相信5G技術將帶來大數據、物聯(lián)網的革命性變化，并促成了工業(yè)互聯(lián)網的進一步成熟。