關(guān)于5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用發(fā)展成效的研究

［應(yīng)芳芳 李舸爭 楊璧竹］

1 引言

5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用是指通過以5G 為代表的新一代信息通信技術(shù)來構(gòu)建與工業(yè)經(jīng)濟進行深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施，并逐步對工業(yè)應(yīng)用模式、應(yīng)用價值和推廣實施路徑進行不斷探索和創(chuàng)新。通過5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合應(yīng)用對工業(yè)場景中的人、機、料、法、環(huán)、測等進行全面且深度連接，為全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈和全系統(tǒng)進行賦能，助力企業(yè)實現(xiàn)降本、提質(zhì)、增效。5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展是我國經(jīng)濟社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動力，能加快我國制造業(yè)、工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化應(yīng)用的進程。

2 央地政策引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用作為我國經(jīng)濟社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動力，我國政府為了加速推動其從概念階段逐步進入縱橫深化應(yīng)用實踐階段，從2017 年至2021 年，央地政策在扶持力度和廣度上不斷加強，為5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用發(fā)展提供良好的政策基礎(chǔ)。據(jù)筆者不完全統(tǒng)計，我國2020～2021 年共出臺工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策合計533 條，從圖1 可以看出，山東、廣東、江蘇、遼寧、浙江等地發(fā)布的政策數(shù)量較多。經(jīng)研究各地方發(fā)布的政策內(nèi)容來看，珠三角和長三角給予的扶持力度較大，扶持的重點方向逐步向垂直行業(yè)、新技術(shù)融合應(yīng)用發(fā)展等方面延伸。

圖1 我國2020-2021 年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策發(fā)布數(shù)量統(tǒng)計

2.1 國家政策發(fā)揮先驅(qū)作用

2017 年11 月，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深化“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》，指出“在5G 研究中開展面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗，協(xié)同推進5G 在工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用部署”，推動5G 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的融合應(yīng)用。2019 年11 月，工業(yè)和信息化部印發(fā)《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512 工程推進方案》，提出打造5個產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺，加快內(nèi)網(wǎng)建設(shè)改造覆蓋10 個重點行業(yè)，提煉形成至少20 大典型應(yīng)用場景。上述兩個政策作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的綱領(lǐng)性文件，為后續(xù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。2020 年3 月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加快發(fā)展的通知》，同年12月，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組出臺《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程（2021—2023 年）》，至此，已經(jīng)明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向和重點，特別是指出要深化“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，推動5G 應(yīng)用從外圍輔助環(huán)節(jié)向核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)滲透，加快典型場景推廣。

2.2 地方政策完善配套支持

隨著國家層面相繼發(fā)布多項政策來扶持5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用發(fā)展，各地方政府適時因地制宜的出臺相應(yīng)的配套政策。據(jù)筆者統(tǒng)計，29 個省市分別制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G 相關(guān)方向的政策，明確5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用的發(fā)展目標、發(fā)展重點和支持力度等方面內(nèi)容。以北京、廣東、重慶發(fā)布5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策為例，2021 年12 月，北京市經(jīng)濟和信息化局印發(fā)《北京工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃（2021—2023 年）》中明確指出，形成10 個以上“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等高質(zhì)量示范。同年7 月，廣東省人民政府印發(fā)《廣東省制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實施方案（2021—2025年）》和《廣東省制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型若干政策措施》中提出，深化“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合發(fā)展，推動5G 賦能戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)集群，加快典型應(yīng)用場景推廣。同年8 月，重慶市人民政府辦公廳印發(fā)《重慶市工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021—2023 年）》，提出打造“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”新場景，支持建設(shè)一批“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”新場景示范項目。從地方政府發(fā)布的政策內(nèi)容來看，主要集中在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、融合應(yīng)用場景試點示范、產(chǎn)業(yè)示范基地、安全保障等方面。

在央地政策引領(lǐng)下，在全國范圍內(nèi)引發(fā)政、產(chǎn)、學(xué)、研、資高度關(guān)注和重視，各地方掀起5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用試點示范建設(shè)熱潮，并取得了較多的階段性成果。央地政策作為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的先驅(qū)動力，不僅在頂層設(shè)計、產(chǎn)業(yè)布局、資金支持等方面提供重要支撐，還在平臺建設(shè)、技術(shù)和人才培育方面發(fā)揮引領(lǐng)作用，為5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用從概念階段逐步進入縱橫深化應(yīng)用實踐階段發(fā)揮關(guān)鍵驅(qū)動力的作用。

3 5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用發(fā)展成效

眾所周知，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為第四次工業(yè)革命的重要支撐，5G 作為新一代ICT 技術(shù)具有高帶寬、低時延、安全可靠等特性，二者的發(fā)展不僅是新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，其融合應(yīng)用更是推動我國工業(yè)數(shù)字化、智能化的重要驅(qū)動力。隨著央地政策的引領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)界的探索，5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用發(fā)展取得階段性成果。

3.1 5G 助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提速

5G 具備泛在感知、泛在連接、泛在智能等方面的優(yōu)勢，可作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)底座，相較于其他無線通信協(xié)議具有明顯優(yōu)勢，例如，5G 抗干擾能力強，能夠承載高并發(fā)量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，又能保證低時延和廣覆蓋。因此，5G 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展過程中發(fā)揮不可或缺的作用。

從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施方面看，截至2021 年10 月底，我國5G 基站建設(shè)總數(shù)超過129 萬個，是全球規(guī)模最大、技術(shù)最先進的5G 獨立組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計，在全國范圍內(nèi)建設(shè)的高質(zhì)量的外網(wǎng)建覆蓋了超300 個地市，連接工業(yè)企業(yè)超過18 萬個。工業(yè)企業(yè)對大帶寬、低時延、廣連接有較高需求，5G 的應(yīng)用為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、管理等方面發(fā)揮較為重要的作用。

從平臺建設(shè)成效方面看，截至2021 年10 月底，我國已培育超100 個具有行業(yè)特色和地方影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，連接工業(yè)設(shè)備數(shù)量超7 300 萬臺。為了保障平臺和工業(yè)設(shè)備安全，可利用態(tài)勢感知技術(shù)來進行監(jiān)測預(yù)警。通過對企業(yè)流量日志、安全數(shù)據(jù)采集、分析，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)備和系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)外網(wǎng)等的安全運行情況進行監(jiān)測與感知[2]。

3.2 5G 加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用縱橫深化

為了向相關(guān)企業(yè)和行業(yè)提供5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用試點示范價值，打造良性產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，工業(yè)和信息化部分別于2021 年5 月和11 月先后發(fā)布兩批《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”典型應(yīng)用場景和重點行業(yè)實踐》。綜合考慮技術(shù)應(yīng)用、商業(yè)模式和商業(yè)價值等方面因素，5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用實踐覆蓋10 大重點行業(yè)和4 大類典型場景應(yīng)用，具體涵蓋內(nèi)容如圖2 所示，10 大重點行業(yè)包含電力行業(yè)、電子設(shè)備制造業(yè)、石化化工行業(yè)等，4 大類涵蓋設(shè)計協(xié)同和監(jiān)測、生產(chǎn)制造和管理、運營管理和調(diào)度、企業(yè)管理和服務(wù)。典型應(yīng)用場景包含設(shè)備協(xié)同作業(yè)、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質(zhì)檢、設(shè)備故障診斷、廠區(qū)智能物流、無人智能巡檢、生產(chǎn)監(jiān)測等。

圖2 “5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”10 大重點行業(yè)4 大類典型 場景應(yīng)用一覽圖

2021 年12 月，中國信息通信研究院發(fā)布《中國“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展報告》指出，全國“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”項目超1 800 個，覆蓋石化化工、建材、港口、紡織、家電、電子設(shè)備制造、鋼鐵、電力等20 多個國民經(jīng)濟重要行業(yè)。5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景正從外圍生產(chǎn)視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)連接、廠區(qū)物流調(diào)度等向更深層次的產(chǎn)品協(xié)同研發(fā)設(shè)計、設(shè)備遠程操控、生產(chǎn)運營管控、上下游企業(yè)協(xié)作等方向延伸，5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用逐步進入到縱橫深化階段。

由此可知，5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用推廣路徑是由點到面、由淺入深逐級推進，不斷賦能工業(yè)體系，加速推動我國工業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級。

3.3 5G 賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟高速增長

5G 作為驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則是加快5G 商用規(guī)模部署的重要突破口之一，二者相得益彰。5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新融合應(yīng)用將形成新一代信息通信技術(shù)與先進制造業(yè)深度融合的新興業(yè)態(tài)與應(yīng)用模式，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟高速增長賦能。

2021 年12 月，中國信息通信研究院發(fā)布《2021 年中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》中指出，2020 年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模9 101 億元，較上年（8 039 億元）增長13.2%，增速高于上年的8.1%。根據(jù)國家和地方統(tǒng)計局發(fā)布的GDP 數(shù)據(jù)來看，2020 年全國GDP 是1 015 986 億元，由此可知2020 年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模占全國GDP 的1%。據(jù)此來假設(shè)部分省市在2020 年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模占當(dāng)?shù)谿DP 比重為1%，具體推算的數(shù)據(jù)如圖3 所示，廣東、江蘇、山東、浙江等地的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模分別名列前四，從前文統(tǒng)計的各省市發(fā)布的5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策數(shù)量較多，支持力度較大和扶持范圍較廣，可知持續(xù)營造良好的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展新生態(tài)，對當(dāng)?shù)谿DP的增長有很好的拉動作用。即使2020 年新型冠狀病毒疫情在全球范圍內(nèi)肆虐，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也能進入快速發(fā)展階段，突破疫情影響，依然保持增速，為經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。

圖3 2020 年部分省市GDP 和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè) 規(guī)模測算數(shù)據(jù)匯總

4 5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用面臨的問題與建議

4.1 面臨的問題

隨著5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用進入到縱橫深化階段，各類型的企業(yè)含運營商、設(shè)備廠商、互聯(lián)網(wǎng)公司、集成商等均深入工業(yè)企業(yè)，加速與工業(yè)企業(yè)的磨合過程，推動重點行業(yè)典型應(yīng)用場景的落地實踐。雖然5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用發(fā)展初見成效，但是依然面臨一些實際的困難，主要體現(xiàn)在以下方面：

一是建網(wǎng)成本高、產(chǎn)業(yè)支撐力不足：5G 在技術(shù)特性上考慮了工業(yè)領(lǐng)域的通信需求，在大帶寬、高可靠、低時延等方面符合工業(yè)企業(yè)的需求，但從建網(wǎng)模式、運營方式等方面來看，仍是延續(xù)2G 至4G 的建設(shè)和運營方式。2019 年作為5G 商用元年，發(fā)展至今不足三年時間，在特色產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢行業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)鏈供給、融合創(chuàng)新應(yīng)用、技術(shù)革新等方面有待加強。隨著5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新融合應(yīng)用逐步由淺入深，逐漸暴露了建網(wǎng)成本高、產(chǎn)業(yè)支撐力不足等問題。根據(jù)表1 顯示，不同類型的AAU 和RRU設(shè)備參數(shù)對于發(fā)射功率和和最大功耗之間差異較大，特別是4G 和5G 的設(shè)備類型不同，直接導(dǎo)致5G 基站AAU/RRU 設(shè)備的最大功耗平均為4G RRU 設(shè)備的2～3 倍[3]。因此，功耗越大會直接導(dǎo)致成本的增高，成本增高必然會影響收益降低，無論是對網(wǎng)絡(luò)提供商、設(shè)備提供商、工業(yè)企業(yè)、解決方案提供商等企業(yè)造成較大負擔(dān)，從而打擊其推動5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用積極性，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)支撐力不足。

表1 不同類型AAU/RRU 設(shè)備參數(shù)[3]

二是工業(yè)企業(yè)差異較大，應(yīng)用落地存在困難：不同的工業(yè)企業(yè)所在用的大型機器設(shè)備在通用性、開放性、兼容性以及所采用的開發(fā)技術(shù)等方面差異較大，同時，大量異構(gòu)系統(tǒng)存在會導(dǎo)致集成困難，以及一般工業(yè)企業(yè)缺乏5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)方面的人才，對5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新融合應(yīng)用落地建設(shè)會造成較大難度。如何通過落地實踐5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用來實現(xiàn)“提質(zhì)、增效、綠色、安全”是工業(yè)企業(yè)當(dāng)前需解決的關(guān)鍵問題。

三是新技術(shù)融合應(yīng)用增加網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險：5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在融合過程中，打破了工業(yè)企業(yè)中生產(chǎn)、流通等相對封閉的環(huán)境，容易帶來新的安全隱患。中國信息通信研究院2020 年發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究》白皮書指出，截止2020 年6 月底，國家平臺對136 個重點工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進行了掃描，累積共發(fā)現(xiàn)漏洞3 381 個，其中，中高危漏洞2 985 個，占比為88%。因此，如何應(yīng)對新技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用落地帶來的網(wǎng)絡(luò)安全問題成為重要工作之一。

4.2 建議

面對5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用在落地過程中可能遇見的問題，筆者認為可以通過從以下幾個方面探索并改進：

一是運營商作為網(wǎng)絡(luò)提供商，可面向工業(yè)企業(yè)和用戶推出可定制化、差異化服務(wù)，充分發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源、現(xiàn)有服務(wù)解決方案的優(yōu)勢，給工業(yè)企業(yè)乃至行業(yè)按需提供差異化的網(wǎng)絡(luò)保障。在面對中小型工業(yè)企業(yè)時，可通過刺激需求來提供較低成本的通用性解決方案，以降低建網(wǎng)和后期維護的成本。

二是國內(nèi)工業(yè)企業(yè)雖然差異較大，5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用方案提供商可積極與垂直行業(yè)開展合作試驗，與產(chǎn)業(yè)界各方共同探索合作共贏的商業(yè)模式，并積極推動行業(yè)標準的制定，有利于行業(yè)內(nèi)的成功經(jīng)驗的復(fù)制推廣。此外，還需加快培育5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)方面的人才，為企業(yè)開展新技術(shù)融合應(yīng)用發(fā)展提供人才儲備。

三是工業(yè)企業(yè)需高度重視網(wǎng)絡(luò)安全問題，提前制定網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急機制，加大網(wǎng)絡(luò)安全資金投入。適時使用5G、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算等前沿技術(shù)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全賦能，從提前部署防護系統(tǒng)、識別威脅、判斷威脅級別、應(yīng)對威脅、消減威脅等環(huán)節(jié)建立相應(yīng)的防御應(yīng)對機制，全方位保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，我國5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新融合應(yīng)用已進入深耕階段，前期發(fā)展已初見成效。5G 作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)底座，具有抗干擾能力強、承載量大、低時延、廣覆蓋等方面優(yōu)勢，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新融合應(yīng)用能快速推動我國工業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級，為經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。