淺談5G技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展

萬(wàn)燁

（武威市工業(yè)發(fā)展研究中心，甘肅 武威 733000）

0 引言

5G技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前移動(dòng)通信體系以及互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的主要內(nèi)容，5G技術(shù)具備高速率、低延時(shí)、大連接的優(yōu)勢(shì)，快速的融合到了社會(huì)各個(gè)層次。這其中為了進(jìn)一步提升我國(guó)工業(yè)發(fā)展質(zhì)量，打造智能化的工業(yè)創(chuàng)新體系，以5G技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，已經(jīng)成為了近些年我國(guó)工業(yè)行業(yè)發(fā)展的主要內(nèi)容。但是結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，當(dāng)前我國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)的融合還處于前期的起步和優(yōu)化階段，面臨著較多的挑戰(zhàn)，那么必須要打造完善的5G技術(shù)融合方案，構(gòu)建具有動(dòng)態(tài)性的發(fā)展體系，才能夠全面推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)化發(fā)展。

1 5G技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的融合機(jī)理

結(jié)合我國(guó)當(dāng)前的工業(yè)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)講，為了進(jìn)一步滿(mǎn)足整體社會(huì)的發(fā)展需求，制造領(lǐng)域也需要向智能化以及信息化方向轉(zhuǎn)型。因此我國(guó)當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)滲透進(jìn)了大量的信息技術(shù)，例如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等。這些新一代的工業(yè)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)相融合之后，能夠打造具備網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及數(shù)字化特點(diǎn)的工業(yè)生產(chǎn)體系，這也正是當(dāng)前5G技術(shù)與工業(yè)領(lǐng)域具有融合切入點(diǎn)的重要途徑。

數(shù)字化的發(fā)展主要指的是建立在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)字化技術(shù)來(lái)構(gòu)建一體化的生產(chǎn)線(xiàn)，確保各個(gè)單元能夠相互配合，在協(xié)調(diào)一致的基礎(chǔ)上完成工作任務(wù)。除此之外，當(dāng)前部分生產(chǎn)企業(yè)為了進(jìn)一步落實(shí)生產(chǎn)效率的提升，針對(duì)數(shù)字化生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行了改造，加入了大量的終端設(shè)備，那么終端設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)便需要通過(guò)5G技術(shù)來(lái)打造高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)通信體系，例如5G的mMTC（大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)）特性能夠滿(mǎn)足海量物聯(lián)的通信需求，這使之成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的優(yōu)先網(wǎng)絡(luò)選擇[1]。

網(wǎng)絡(luò)化則是建立在工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，將各個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)動(dòng)起來(lái)，有效確保人、機(jī)、物、應(yīng)用等要素可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)匯聚到一個(gè)整體中，能夠有效維持工業(yè)生產(chǎn)體系的高質(zhì)量運(yùn)行，同時(shí)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的集約化管理以及規(guī)?；芾硪灿幸欢ǖ拇龠M(jìn)作用。那么以此為基礎(chǔ)，5G技術(shù)的融入，則更趨向于自動(dòng)化，例如5G的uRLLC（超低時(shí)延超高可靠通信）特性將在人機(jī)交互和工業(yè)控制等場(chǎng)景下，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供完美支持。

智能化則是建立在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)模型以及算法作為核心體系，打造的強(qiáng)大的計(jì)算功能，能夠結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的海量信息，進(jìn)行綜合計(jì)算以及分類(lèi)處理。尤其是當(dāng)前數(shù)控技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，那么大量的加工數(shù)據(jù)必須要具備一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣才可以實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的智能加工。而5G技術(shù)在其中的應(yīng)用，往往是建立在網(wǎng)絡(luò)收集以及上傳云端的基礎(chǔ)上打造的深度學(xué)習(xí)體系，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、智能判斷、自覺(jué)執(zhí)行，從而全面提升工業(yè)生產(chǎn)的效率。

2 5G技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用矛盾

2.1 缺乏有效的需求拉動(dòng)力

工業(yè)領(lǐng)域落實(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)以及5G技術(shù)的融合，最終目的是全面提升工業(yè)生產(chǎn)的效率和速度，但是結(jié)合當(dāng)前我國(guó)部分工業(yè)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)講，缺乏需求依舊是嚴(yán)重制約工業(yè)領(lǐng)域信息化建設(shè)的主要因素。

例如無(wú)法全面提升工業(yè)領(lǐng)域的信息化建設(shè)水平；企業(yè)在進(jìn)行數(shù)字化改革的過(guò)程中，改革率較低，改革進(jìn)度緩慢；其次部分工業(yè)領(lǐng)域的5G技術(shù)融合剛需場(chǎng)景不夠明確。當(dāng)前大部分的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，工業(yè)控制是核心場(chǎng)景，也是有較高可靠性需求的環(huán)節(jié)，設(shè)備移動(dòng)幾率較少，大部分的工廠(chǎng)依舊傾向于利用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的方式進(jìn)行通信傳輸和連接，與此同時(shí)原有的4G＋無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的模式能夠有效滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需求，這導(dǎo)致5G技術(shù)的融合缺乏有效的場(chǎng)景和應(yīng)用環(huán)境，在性?xún)r(jià)比方面可能無(wú)法替代原有的網(wǎng)絡(luò)連接方式。

2.2 供給規(guī)模不穩(wěn)定

結(jié)合我國(guó)當(dāng)前的5G系統(tǒng)建設(shè)情況來(lái)講，5G基站已經(jīng)初步形成了規(guī)模性覆蓋體系，但是部分5G產(chǎn)品依舊處于前期的測(cè)試以及完善階段，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，5G商業(yè)模式還未完全成型，供給力度不強(qiáng)。而產(chǎn)生該種現(xiàn)象的主要因素與當(dāng)前的5G部署以及應(yīng)用成本較高有直接關(guān)系，同時(shí)5G基站的無(wú)線(xiàn)設(shè)備，大多數(shù)是建立在有源天線(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行對(duì)接的，造價(jià)較高，是原有4G基站的兩倍左右，因此會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)的運(yùn)行壓力[2]。

2.3 應(yīng)用場(chǎng)景較為復(fù)雜

工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)需求具有極強(qiáng)的復(fù)雜化和多樣化，可是大部分的工作模式標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，可復(fù)制性較差，這對(duì)于運(yùn)營(yíng)方來(lái)講，會(huì)帶來(lái)較多的困難和挑戰(zhàn)。除此之外，復(fù)合型人才有限，IT領(lǐng)域與工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域之間的交互力度還未滿(mǎn)足實(shí)際的5G融合生產(chǎn)需求。

3 5G技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用策略

3.1 利用中小企業(yè)作為5G融合需求提升的拉動(dòng)主體

為了這一步提升工業(yè)信息化發(fā)展的質(zhì)量可以綜合整體工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際發(fā)展需求，建議在中小企業(yè)的角度，進(jìn)一步增強(qiáng)中小企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的力度，這樣能夠?yàn)檎w工業(yè)領(lǐng)域的信息化改革需求提升奠定基礎(chǔ)?？梢越⒃谄髽I(yè)數(shù)字化制造、行業(yè)平臺(tái)化服務(wù)模式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建數(shù)字化總包模式以及行業(yè)云平臺(tái)發(fā)展體系這兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]。這其中數(shù)字化工程總包模式能夠有效改善傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的技術(shù)，碎片化問(wèn)題可以打造一體化的生產(chǎn)流程以及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，打造集成開(kāi)發(fā)軟件，落實(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。這些措施能夠有效提升中小企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)范化以及精細(xì)化，從而促使數(shù)字化的轉(zhuǎn)型更具可行性；行業(yè)云平臺(tái)發(fā)展體系則是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)5G技術(shù)本身高速率低，延遲的優(yōu)勢(shì)，來(lái)營(yíng)造極具共享性的管理方案。除此之外，還是要進(jìn)一步拓展5G應(yīng)用市場(chǎng)構(gòu)建服務(wù)型企業(yè)，例如可以打造工業(yè)APP，建立在多方主體參與的基礎(chǔ)上，通過(guò)試點(diǎn)工程來(lái)提升5G技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域的覆蓋面。

3.2 通過(guò)智能模塊助力生態(tài)體系的形成

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系主要指的是建立在整體工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析自身的發(fā)展規(guī)律來(lái)構(gòu)建的可持續(xù)化發(fā)展體系。而這種可持續(xù)化就必須要借助互聯(lián)網(wǎng)以及5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，打造智能化的工業(yè)生產(chǎn)模式，并且全面提升通信網(wǎng)絡(luò)的速率和發(fā)展質(zhì)量。例如當(dāng)前在工業(yè)領(lǐng)域中，以5G芯片模組為核心的智能模塊，能夠有效促進(jìn)生態(tài)體系的形成。

嵌入5G芯片的“即插即用”工業(yè)智能模塊仍處于發(fā)展初期，應(yīng)當(dāng)從供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)兩端共同推動(dòng)其發(fā)展。首先從供給的角度來(lái)講，可以鼓勵(lì)當(dāng)前IT市場(chǎng)中常見(jiàn)的芯片生產(chǎn)商加入到工業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)中去，例如華為、新華三等芯片與軟件供應(yīng)商，他們有著較為雄厚的技術(shù)實(shí)力，能夠結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求，打造最有針對(duì)性的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

而從需求的角度來(lái)講，可以建立在工業(yè)體系創(chuàng)新改革的角度，分析當(dāng)前主要的創(chuàng)新目標(biāo)以及創(chuàng)新方向，例如離散工業(yè)、柔性制造需求程度高的企業(yè)，可以構(gòu)建試點(diǎn)性的5G智能模塊推廣工程，并且將其向規(guī)?；图苫较蛲七M(jìn)。這種方式能夠打造標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、批量化生產(chǎn)、規(guī)?；褂?、市場(chǎng)化配置、生態(tài)化發(fā)展格局，能夠?yàn)?G技術(shù)的全面融合提供良好的環(huán)境[4]。

3.3 構(gòu)建5G業(yè)務(wù)推廣模式創(chuàng)新

可以結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的具體場(chǎng)景來(lái)落實(shí)好5G技術(shù)的融合，例如可以遵循5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之間的交互性，建立在特定業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，打造具有針對(duì)性的業(yè)務(wù)推廣模式，要不斷完善原有的技術(shù)體系，結(jié)合產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境中的細(xì)節(jié)，落實(shí)業(yè)務(wù)探索；通過(guò)示范性的項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行業(yè)務(wù)落地，進(jìn)一步創(chuàng)造新的5G商業(yè)應(yīng)用價(jià)值以及應(yīng)用模式。

從整體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展節(jié)奏和社會(huì)需求角度來(lái)講，現(xiàn)階段可以將重點(diǎn)放置在5G技術(shù)和AGV通信控制、超高清視頻、機(jī)器視覺(jué)、遠(yuǎn)程運(yùn)維等融合領(lǐng)域。這其中的AGV技術(shù)主要指的是建立在移動(dòng)性生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)場(chǎng)景對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)的實(shí)際需求打造的針對(duì)性服務(wù)體系，能夠有效提升原有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量，提升傳輸有效性；而結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)構(gòu)建的5G高清視頻，也能夠有效代替原有的生產(chǎn)管理體系，在空曠空間以及高危的工業(yè)場(chǎng)景下，有著較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；遠(yuǎn)程運(yùn)維以及機(jī)器視覺(jué)則是建立在移動(dòng)設(shè)備巡檢和自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上打造的運(yùn)行體系，這其中借助5G技術(shù)，可以將AR技術(shù)以及VR技術(shù)融入其中，可以促使工業(yè)生產(chǎn)具有更高的自動(dòng)化特點(diǎn)，例如利用該種技術(shù)體系構(gòu)建的智能物流、自動(dòng)化設(shè)備維護(hù)體系、運(yùn)行定位系統(tǒng)等。

多種類(lèi)型的5G業(yè)務(wù)模式，能夠有效滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的個(gè)體需求，最重要的是可以促使5G技術(shù)逐漸滲透到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，促使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更具立體化特點(diǎn)，也能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的技術(shù)優(yōu)化提供有效依據(jù)[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前，為了進(jìn)一步提升工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展質(zhì)量，滿(mǎn)足社會(huì)的實(shí)際需求，利用5G技術(shù)打造高質(zhì)量的通信系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，已經(jīng)成為了多方關(guān)注的重點(diǎn)。營(yíng)造完善的5G融合環(huán)境，拉動(dòng)內(nèi)需，提升外部主體的支撐力度，落實(shí)好技術(shù)體系的優(yōu)化升級(jí)和改革，打造智能模塊，助力生態(tài)系統(tǒng)的形成。這可以為工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)，也可以進(jìn)一步深化5G技術(shù)的融合力度。