5G時代工業(yè)云發(fā)展模式研究

劉 瑛

（中國移動通信集團廣東有限公司，廣東 廣州 510623）

1 工業(yè)云市場空間分析

1.1 市場空間評估

（1）國家及廣東政策推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進入窗口期。

國家政策推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)縱深發(fā)展。早在2017年我國就明確大力發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，深入實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略。為貫徹落實指導(dǎo)意見，工信部接連出臺《關(guān)于推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加快發(fā)展的通知》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021—2023年）》等政策，提出搭建面向重點行業(yè)和區(qū)域的特色型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，加快工業(yè)設(shè)備和業(yè)務(wù)系統(tǒng)上云上平臺，到2023年，工業(yè)企業(yè)及設(shè)備上云數(shù)量比2020年翻一番，打造70個行業(yè)區(qū)域特色平臺。系列政策為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好環(huán)境。新基建浪潮下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，已經(jīng)成為業(yè)界關(guān)注的焦點，進入快速成長期[1]。

廣東政策護航工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)。廣東省率先部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，省政府接連出臺《關(guān)于培育發(fā)展戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)集群和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群的意見》《廣東省推進新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年實施方案（2020—2022年）》、“上云上平臺”“新基建”產(chǎn)業(yè)集群等系列扶持政策，營造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好氛圍，推動5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的落地與融合發(fā)展。同時，基于數(shù)據(jù)不出市、納稅管理和安全可靠等訴求，廣州、佛山、東莞、江門、梅州等多地政府在省級補貼政策的基礎(chǔ)上持續(xù)加碼，出臺配套支撐政策助力本地化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目落地，推進企業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，未來三年仍是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目補貼紅利的重要窗口期。

（2）廣東省珠三角地區(qū)及高新工業(yè)領(lǐng)域的信息化需求旺盛。廣東省作為工業(yè)制造大省，工業(yè)企業(yè)數(shù)量在全國占比達13%，由于企業(yè)數(shù)量優(yōu)勢和政策推動等因素影響，廣東省工業(yè)企業(yè)信息化支出能力強，工業(yè)云市場空間較大。2020年廣東省工業(yè)信息化支出近4 100億元[2-3]。

分地區(qū)看，珠三角為信息化支出高地，占比超8成，東翼發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/p>

廣東省超過83%的工業(yè)企業(yè)分布在珠三角區(qū)域，2020年珠三角9市（廣州、深圳、佛山、珠海、東莞、中山、惠州、江門、肇慶）工業(yè)信息化支出比重達80%～85%，信息化支出能力強。東翼4市（汕頭、潮州、揭陽、汕尾）擁有超8%的工業(yè)企業(yè)，工業(yè)信息化支出比重達5%～10%。隨著政策持續(xù)加碼，東翼4市的工業(yè)信息化支出將穩(wěn)步提升，未來發(fā)展?jié)摿Υ?。西?市（湛江、茂名、陽江）和山區(qū)5市（韶關(guān)、梅州、清遠、河源、云浮）由于各方面條件有限，工業(yè)發(fā)展能力較差，信息化支出較少，西翼3市占比3%～5%，山區(qū)5市占比1%～3%。具體數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 2020年廣東省分區(qū)域工業(yè)信息化支出比重

分行業(yè)看，高新工業(yè)信息化支出占比最大，細分行業(yè)中的電子信息與輕工紡織產(chǎn)業(yè)信息化支出高。

廣東省行業(yè)信息化需求主要集中在高新工業(yè)、重工業(yè)和輕工業(yè)。根據(jù)權(quán)威預(yù)測，高新工業(yè)企業(yè)信息化支出比重最大，占比40%～50%，重工業(yè)占比在30%～40%，輕工業(yè)占比25%～35%。由于信息化行業(yè)屬性要求，電子信息行業(yè)信息化支出能力強勁，占比近30%～40%。因企業(yè)數(shù)量以及中小企業(yè)上云補貼等因素影響，輕工紡織行業(yè)信息化支出比重也較高，占比20%～30%，如圖2所示。未來隨著廣東省培育發(fā)展戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)集群和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群政策推進，電子信息、先進材料、輕工紡織、生物醫(yī)藥等行業(yè)信息化支出將進一步擴大。

圖2 2020年廣東省分行業(yè)工業(yè)信息化支出比重

1.2 主要參與商分析

在政策驅(qū)動、市場空間吸引下，多方主體涌入廣東工業(yè)云市場，主要有云服務(wù)商和運營商。

其中，云服務(wù)商主要以建基地、搭平臺等方式加速涌入。以騰訊、華為、京東為代表，主要集中在佛山、東莞等企業(yè)集中、具備政策優(yōu)勢的地市。例如，華為云在2020年8月，就開始打造華為云（東莞）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心，華為云通過搭建企業(yè)需求對接、應(yīng)用孵化創(chuàng)新和企業(yè)服務(wù)平臺，助推當?shù)仄髽I(yè)轉(zhuǎn)型。2020年12月，騰訊云啟動佛山粵港澳大灣區(qū)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基地，通過為用戶提供大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)洞察、輔助決策及招商引資等創(chuàng)新服務(wù)，打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)園區(qū)。京東云也在佛山建設(shè)京東智聯(lián)云（佛山）數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園，借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)平臺，為用戶提供生產(chǎn)制造管理等五大主流解決方案。

運營商主要基于5G行業(yè)專網(wǎng)，通過成立5G創(chuàng)新實驗室、與龍頭合作打造標桿等方式在該市場展開布局。例如，2020年6月，廣東聯(lián)通沃云與美的合作打造全國5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標桿，為美的園區(qū)開通5G工業(yè)專網(wǎng)，孵化上線多個5G工業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。2020年7月，天翼云聯(lián)合美的、華為成立“5G聯(lián)合創(chuàng)新實驗室”，打造“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)示范園區(qū)”。同時，天翼云基于美的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)示范園區(qū)，打造5G與云和AI的應(yīng)用創(chuàng)新方案和測試平臺。

2 工業(yè)云需求分析

2.1 行業(yè)需求痛難點掃描

信息化浪潮下，當前廣東省工業(yè)信息化存在工業(yè)數(shù)據(jù)分散、政策傳遞不暢、區(qū)域供應(yīng)鏈協(xié)同弱、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)低、企業(yè)信息孤島、智能應(yīng)用普及率低、企業(yè)對信息化發(fā)展缺乏明確規(guī)劃等痛點[4]。

（1）工業(yè)數(shù)據(jù)分散：工業(yè)數(shù)據(jù)分散于各企業(yè)，未打通產(chǎn)業(yè)集群、產(chǎn)業(yè)鏈上下游，需要云網(wǎng)融合的平臺統(tǒng)一管理。政府制定相關(guān)工業(yè)政策，缺少實時、準確的數(shù)據(jù)作抓手。

（2）政策傳遞不暢：政府服務(wù)缺乏相應(yīng)的平臺實現(xiàn)政務(wù)公開，與企業(yè)間互動不通暢。在信息量爆炸的時代，企業(yè)缺乏權(quán)威、便捷業(yè)內(nèi)新聞資訊渠道。

（3）區(qū)域供應(yīng)鏈協(xié)同弱：區(qū)域不同類型企業(yè)互動少、供應(yīng)鏈協(xié)同差。無統(tǒng)一標識，限制信息共享和產(chǎn)品溯源。

（4）設(shè)備聯(lián)網(wǎng)低、企業(yè)信息孤島：工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備多、協(xié)議雜、聯(lián)網(wǎng)率低。企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)孤立運行，系統(tǒng)數(shù)據(jù)無法融通，需要工業(yè)專網(wǎng)打通工廠內(nèi)外網(wǎng)。

（5）智能應(yīng)用普及率低：大部分中小企業(yè)IT信息化低，沒有智能應(yīng)用。并且引入新應(yīng)用成本投入較大、運行成本較高。

（6）企業(yè)對信息化發(fā)展缺乏明確規(guī)劃：企業(yè)期望改造升級但智能化改造能力有限。需要專業(yè)團隊進行診斷、咨詢，提供解決方案。

在特色集群層面上，根據(jù)廣東省十大產(chǎn)業(yè)集群調(diào)研，當前廣東省存在技術(shù)要求高、資金短缺、供應(yīng)鏈管理困難等痛點。

（1）電子信息產(chǎn)業(yè)集群：產(chǎn)品質(zhì)量要求高、生產(chǎn)管理效率低、急需數(shù)字化轉(zhuǎn)型。電子信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品種類多、技術(shù)含量高、產(chǎn)品質(zhì)量要求高、生產(chǎn)周期要求短、技術(shù)更新速度快。此外，還面臨設(shè)備管理精度不夠、不同產(chǎn)品間的生產(chǎn)排產(chǎn)切換慢、生產(chǎn)管理效率低、產(chǎn)品質(zhì)量管控不夠等問題。

（2）輕工紡織產(chǎn)業(yè)集群：資金短缺，勞動力成本高。輕工紡織產(chǎn)業(yè)利潤率下降，勞動力成本大幅上升，企業(yè)資金緊張，高素質(zhì)人力資源缺乏。

（3）汽車產(chǎn)業(yè)集群：汽車零部件供應(yīng)鏈管理難度大。汽車產(chǎn)業(yè)存在對整車配套的快速響應(yīng)能力不快，采購計劃準確度不高，現(xiàn)場生產(chǎn)管理難度大等供應(yīng)鏈管理痛點。

此外，5G時代的到來，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的信息交流和操作上的互聯(lián)互通[5]，賦能工業(yè)信息化深入發(fā)展，工業(yè)企業(yè)上云對安全、時延、成本等方面提出了更高的新要求。一是要保障工業(yè)數(shù)據(jù)安全，實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)管；二是要實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的低時延處理與傳輸[6]；三是要滿足工業(yè)企業(yè)低成本數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求。使得工業(yè)企業(yè)信息化發(fā)展的傳統(tǒng)模式弊端凸顯，亟需引入邊緣計算，搭建云邊協(xié)同架構(gòu)，形成涵蓋工業(yè)邊緣云的全新工業(yè)生態(tài)體系。5G 低時延、高可靠、大帶寬的特性，感知泛在、連接泛在、智能泛在的特點，是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)強國的基石，是促進兩化融合的先決條件，其對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響不單單是網(wǎng)絡(luò)傳輸范圍擴大，網(wǎng)速的提升，其本質(zhì)上包括基本網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)類型、工業(yè)項目和眾多不可預(yù)測的區(qū)域，甚至可能會開辟新的工業(yè)互聯(lián)應(yīng)用世界[7-8]，圖3為全新工業(yè)生態(tài)體系視圖。

圖3 全新工業(yè)生態(tài)體系視圖

2.2 行業(yè)需求特征分析

立足工業(yè)行業(yè)企業(yè)特點和業(yè)務(wù)需求，廣東省工業(yè)云聚焦工業(yè)行業(yè)監(jiān)管與行業(yè)信息化，關(guān)注中心/區(qū)域/邊緣工業(yè)云三級需求，共細分監(jiān)管運營、智能制造、智慧園區(qū)、智慧能源、智能監(jiān)測、工業(yè)大數(shù)據(jù)、智能環(huán)保監(jiān)測7大場景。

分層級及服務(wù)對象看，需求聚焦服務(wù)政府行業(yè)監(jiān)管的中心工業(yè)云、服務(wù)產(chǎn)業(yè)集群的區(qū)域工業(yè)云以及服務(wù)企業(yè)的邊緣工業(yè)云。其中，中心工業(yè)云以監(jiān)管運營為主要需求場景，區(qū)域工業(yè)云與邊緣工業(yè)云主要聚焦智能制造、智慧園區(qū)、智慧能源、智能監(jiān)測、工業(yè)大數(shù)據(jù)、智能環(huán)保監(jiān)測6大場景。

分行業(yè)及區(qū)域看，一類地市（廣州、深圳、東莞、佛山）以高新工業(yè)為主，二類地市（汕頭、珠海、惠州、中山、江門、湛江、茂名、揭陽）重工業(yè)相對更發(fā)達，三類地市（韶關(guān)、河源、梅州、汕尾、陽江、肇慶、清遠、潮州、云?。┰谳p工業(yè)，電子以及新材料領(lǐng)域需求旺盛。

（1）工業(yè)行業(yè)監(jiān)管需求主要面向省級及各地市工信廳，范圍覆蓋全省。

（2）行業(yè)信息化需求按照高新工業(yè)、重工業(yè)、輕工業(yè)進行細分，其中，高新工業(yè)一類地市領(lǐng)頭跑，三類地市發(fā)力電子及新材料行業(yè)。具體地市產(chǎn)業(yè)布局為：5G終端制造、智能制造設(shè)備以深圳為主，電子信息制造以東莞、珠海、河源、汕尾、肇慶為主，先進材料以韶關(guān)為主。

（3）重工業(yè)以二類地市為核心區(qū)域，聚焦能源子行業(yè)。具體地市產(chǎn)業(yè)布局為：海上風(fēng)電以汕頭為主，石油化工以惠州、湛江、茂名為主，電路板及電聲設(shè)備等機械制造以梅州為主，有色金屬以清遠為主。

（4）輕工業(yè)三類地市均有涉及，主要聚焦紡織、陶瓷及五金三大子行業(yè)。具體地市產(chǎn)業(yè)布局為：紡織服飾以廣州、揭陽為主，陶瓷行業(yè)以佛山、潮州為主，泛家居及智能家電聚焦中山，五金以江門、陽江、云浮為主。

分重點場景及需求特性看，監(jiān)管運營場景聚焦數(shù)據(jù)歸集與分析，細分行業(yè)聚焦的6大場景則關(guān)注生產(chǎn)過程的智能管理、安全管理、設(shè)備管理以及環(huán)保監(jiān)測預(yù)警等需求。

（1）行業(yè)監(jiān)管以監(jiān)管運營為重點場景，主要需求是行業(yè)數(shù)據(jù)匯聚及分析，服務(wù)政府決策。

（2）高新工業(yè)聚焦智能制造、智慧園區(qū)2大重點場景，其中智能制造主要聚焦生產(chǎn)全過程，訂單管理、智能質(zhì)檢等需求，智慧園區(qū)則聚焦園區(qū)安全，車輛識別、園區(qū)監(jiān)控及可視化等需求。

（3）重工業(yè)主要聚焦智慧能源、智能監(jiān)測2大重點場景，智慧能源主要圍繞能源效率提升，能源生產(chǎn)調(diào)度、售電配網(wǎng)管理等需求，智能監(jiān)測以設(shè)備遠程狀態(tài)監(jiān)測和實時故障預(yù)警需求為主。

（4）輕工業(yè)則重點關(guān)注工業(yè)大數(shù)據(jù)、智能環(huán)保監(jiān)測2大場景，其中工業(yè)大數(shù)據(jù)場景面向輕工業(yè)行業(yè)分散、小企業(yè)多的特點，以服務(wù)于中小企業(yè)的中心或區(qū)域級大數(shù)據(jù)平臺需求為主，智能環(huán)保監(jiān)測則主要針對紡織等輕工業(yè)環(huán)境污染大，智能環(huán)保需求高的特征，服務(wù)于其生產(chǎn)過程的設(shè)備故障、環(huán)保數(shù)據(jù)智能化預(yù)警需求。

3 工業(yè)云架構(gòu)及產(chǎn)品服務(wù)體系

3.1 工業(yè)云三級服務(wù)架構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)域、應(yīng)用域的功能離不開相關(guān)的平臺應(yīng)用技術(shù)[9]。立足工業(yè)行業(yè)痛難點和業(yè)務(wù)需求，圍繞全新工業(yè)生態(tài)體系構(gòu)建，未來廣東省工業(yè)云發(fā)展應(yīng)具備中心工業(yè)云、區(qū)域工業(yè)云和邊緣工業(yè)云的三層架構(gòu)，且層級間可通過5G網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)互聯(lián)，保證數(shù)據(jù)安全可控地傳輸，同時疊加屬地化資產(chǎn)和運維保障，高度符合當前政府產(chǎn)業(yè)集群及本地企業(yè)發(fā)展思路，如圖4所示。

圖4 工業(yè)云三級服務(wù)架構(gòu)

（1）中心工業(yè)云。面向國家及省級政府：提供數(shù)字看板、工業(yè)大腦等數(shù)據(jù)駕駛艙，指導(dǎo)精準施策；引入?yún)^(qū)塊鏈和數(shù)據(jù)隱私保護技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的透明、不可篡改、可回溯以及可見不可得。

面向跨省工業(yè)云管理中心：部署ECM（企業(yè)內(nèi)容管理）系統(tǒng)，管理區(qū)域工業(yè)云和邊緣工業(yè)云節(jié)點和應(yīng)用。

（2）區(qū)域工業(yè)云。面向地方政府：為地方政府主管部門實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)匯聚，提升地方政府施策精準度。

面向產(chǎn)業(yè)集群：促進產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同，包括為產(chǎn)業(yè)集群提供設(shè)計協(xié)同、研發(fā)協(xié)同、物流協(xié)同和供應(yīng)鏈協(xié)同，提高產(chǎn)業(yè)協(xié)同效率；提供共享式UPF（用戶平面功能），時延小于20 ms，基本滿足5G典型應(yīng)用場景，降低企業(yè)專網(wǎng)部署成本。

面向本地企業(yè)：提供中小企業(yè)賦能服務(wù)，為中小企業(yè)提供輕量級工業(yè)App，采用租戶方式，資源按需使用，數(shù)據(jù)安全隔離，服務(wù)保障，降低中小企業(yè)上云成本。

（3）邊緣工業(yè)云。面向龍頭企業(yè)：配合企業(yè)已經(jīng)具備的成熟工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，提供云網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)及5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等補充能力。

面向中小企業(yè)：推動MEC（邊緣計算）與企業(yè)既有IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）機房融合，實現(xiàn)客戶設(shè)備利舊；提供輕量化、標準化、快速部署經(jīng)濟適用的云網(wǎng)一體化網(wǎng)關(guān)，以及輕量級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

3.2 產(chǎn)品能力體系

在工業(yè)云三級服務(wù)架構(gòu)基礎(chǔ)上，廣東省還積極構(gòu)建了完善的工業(yè)云產(chǎn)品能力體系。依托省內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)、云網(wǎng)一體等資源優(yōu)勢，以行業(yè)軟件服務(wù)化（SaaS）應(yīng)用需求為抓手，以運營商自有/自研能力為主，引入整合第三方能力，為產(chǎn)業(yè)集群、中小企業(yè)及本地政府，構(gòu)建邊云智能協(xié)同的創(chuàng)新平臺及應(yīng)用服務(wù)體系，實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)價值匯聚、促進產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新、賦能政府和中小企業(yè)。工業(yè)云體系功能架構(gòu)主要包括網(wǎng)絡(luò)、平臺和安全三部分內(nèi)容，其中網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，平臺是核心，安全是保障，而構(gòu)建在工業(yè)云平臺之上的各類業(yè)務(wù)服務(wù)則是工業(yè)云產(chǎn)品的應(yīng)用[10]，圖5為工業(yè)云產(chǎn)品能力體系視圖。

圖5 工業(yè)云產(chǎn)品能力體系視圖

4 展望

未來在政策與市場的合力助推下，工業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速發(fā)展，基于5G的廣東省工業(yè)云模式可廣泛應(yīng)用于電力、鋼鐵、石化等重點行業(yè)，助力打造5G+智慧工廠、5G+智能電網(wǎng)、5G+智慧鋼廠、5G+智慧園區(qū)等5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標桿示范項目，推動工業(yè)行業(yè)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，進一步提升廣東智能制造全國引領(lǐng)地位。