5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應用實踐

文｜武文宇

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”模式的深度發(fā)展，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應用將成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要途徑，是實現(xiàn)工業(yè)跨區(qū)域聯(lián)動、跨行業(yè)聯(lián)盟的核心基礎和關鍵技術(shù)，對工業(yè)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展起著至關重要的作用。

一、5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應用場景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代化工業(yè)的核心技術(shù)支撐，通過借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)原料、生產(chǎn)、供應、銷售、運輸?shù)雀鞣降臒o縫銜接，以及生產(chǎn)線各設備之間的有效連接，可以快速提升工業(yè)生產(chǎn)的效率和效能，使工業(yè)產(chǎn)品的設計、研發(fā)、生產(chǎn)、運輸、供應、銷售乃至售后服務形成一體化的全新格局，促進工業(yè)生產(chǎn)的跨越式發(fā)展。而面對日益復雜的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)和海量的工業(yè)信息，以往的4G技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代工業(yè)運行的客觀需要，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模式下5G技術(shù)的引入已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的必由之路。

（一）5G與遠程控制的融合應用場景

在礦產(chǎn)開發(fā)、建筑施工等工業(yè)領域，由于作業(yè)環(huán)境相對復雜，施工作業(yè)的風險系數(shù)遠遠高于其他行業(yè)，作業(yè)人員的安全問題始終是工業(yè)生產(chǎn)的重中之重。通過5G技術(shù)的融合應用，機械設備可以運用高清攝像、視頻技術(shù)來進行數(shù)據(jù)或圖像采集，作業(yè)人員只需要在安全的區(qū)域內(nèi)對相關技術(shù)設備進行遠程操控，發(fā)出相應的操作指令并獲取所需的信息，就可以順利地完成相應的作業(yè)任務。例如，在礦產(chǎn)開發(fā)過程中，企業(yè)可以運用全方位監(jiān)控技術(shù)和無人機視頻巡檢，真正實現(xiàn)作業(yè)人員坐在監(jiān)控室中遠程操作無人機械進行礦產(chǎn)挖掘，極大地降低了高危行業(yè)的人身危險性。

（二）5G與云端機器人的融合應用場景

隨著我國信息技術(shù)尤其是智慧生產(chǎn)的創(chuàng)新發(fā)展，許多工廠或者工業(yè)園區(qū)都開始探索實踐系統(tǒng)化、智能化管理，實現(xiàn)對大型工廠或者工業(yè)園區(qū)內(nèi)部各環(huán)節(jié)、各部位的全面協(xié)同、統(tǒng)籌管理。5G技術(shù)的引入不僅可以大幅提升系統(tǒng)運行和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩构芾硐到y(tǒng)的智能控制得以常態(tài)化運轉(zhuǎn)，同時還能夠與區(qū)域內(nèi)的視頻監(jiān)控、音頻監(jiān)測等設備進行互聯(lián)互通，并借助工業(yè)傳感設備、無人機等進行數(shù)據(jù)信息的實時收集，在智慧云端進行數(shù)據(jù)的互聯(lián)共享，從而推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)型升級。例如，位于湖北襄陽的格爾瑪產(chǎn)業(yè)園，整個工廠只需要1名“監(jiān)工”，在5G信號全覆蓋下實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)園“無人”“黑燈”生產(chǎn)，在節(jié)約近百倍人力資源的同時促進生產(chǎn)效能的大幅提升。

（三）5G與機器視覺技術(shù)的融合應用場景

以AR和VR為代表的機器視覺控制技術(shù)，是5G技術(shù)深入發(fā)展的重要表現(xiàn)，同時也可以被廣泛地應用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域。通過機器視覺技術(shù)的應用，作業(yè)人員可以對生產(chǎn)設備進行遠程操控甚至虛擬設計，使人與設備、產(chǎn)品之間的互動不再需要直接的接觸，從而大幅降低了時間和空間對于生產(chǎn)、創(chuàng)造活動的限制與約束，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和生效效率的明顯提升。尤其是VR技術(shù)的應用，可以對生產(chǎn)場景以及生產(chǎn)人員進行外觀識別與視覺檢測，從而更加精準、客觀地協(xié)助開展遠程監(jiān)控和安保，避免人工操作可能存在的疏忽或者放任。例如，中興科技在長沙搭建的智能工廠，通過VR技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的全面監(jiān)測，基于AR技術(shù)開展生產(chǎn)設備的遠程檢測，使5G技術(shù)真正服務于智慧生產(chǎn)。

（四）5G與超高清視頻技術(shù)的融合應用場景

5G與超高清視頻技術(shù)的融合應用，是當前5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合應用中較為成熟的技術(shù)場景，也是業(yè)界公認的5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域應用的首批場景?！?G視頻”能夠?qū)崿F(xiàn)極高清晰度和分辨率的數(shù)據(jù)傳輸，使遠程監(jiān)管、測量等與實地操作之間的差距得到極大程度地縮小。例如，航天企業(yè)通過5G網(wǎng)絡進行超高清視頻影像傳輸，可以在云端完成對精密產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)測與缺陷識別，避免人工檢測可以造成的設備磨損或者其他影響，同時還可以運用無人機測量設備進行遠程測量分析，實現(xiàn)產(chǎn)品設備“裝配——測量”一體化，有效提升產(chǎn)品裝配的質(zhì)量和工藝。

二、5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用的客觀挑戰(zhàn)

（一）5G商用化與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的需求之間存在偏差

目前，無論是國內(nèi)還是國際上的5G標準，都是基于生產(chǎn)消費的場景進行設計和規(guī)劃，因而下行帶寬遠遠高于上行帶寬，二者之間的差距高達三倍左右。然而，工業(yè)生產(chǎn)尤其是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在帶寬方面的需求恰恰相反，特別是以機器視覺技術(shù)為核心的5G融合運用場景下更加需要對上行數(shù)據(jù)進行處理，因而上行帶寬的需求遠遠大于下行帶寬。因此，5G在與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用的過程中不可避免地會出現(xiàn)兩難局面，要么上行帶寬不能滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求，導致出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸延時等問題，要么下行帶寬資源嚴重浪費，對企業(yè)造成額外的經(jīng)濟負擔。

（二）5G規(guī)模與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀存在不匹配現(xiàn)象

5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應用，往往需要工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)具有相當大的生產(chǎn)規(guī)模，尤其是在機械設備和管理系統(tǒng)方面既要擁有足夠的數(shù)量，同時還必須要著力提升智能機械、無人機械的比例，這樣才能夠更好地發(fā)揮5G技術(shù)的優(yōu)勢。然而，我國絕大多數(shù)的工業(yè)企業(yè)還存在著產(chǎn)業(yè)分散、產(chǎn)能低端等情況，在生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)規(guī)模等方面都不能與5G技術(shù)相匹配，更沒有形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所需的企業(yè)生產(chǎn)模組，數(shù)字化水平難以發(fā)揮5G技術(shù)的真正價值。即使是具有雄厚實力的大型企業(yè)，也不可能立即淘汰絕大多數(shù)的傳統(tǒng)機械設備，導致生產(chǎn)設備的智能化、自動化技術(shù)含量不高，5G技術(shù)的投入和運用空間十分有限。

（三）工業(yè)行業(yè)的融合程度與5G環(huán)境不相符

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展理念并不能局限于某一個工廠或者企業(yè)內(nèi)部，而要面向整個產(chǎn)業(yè)甚至整個行業(yè)，形成不同工廠、不同產(chǎn)業(yè)、不同行業(yè)之間的協(xié)同作業(yè)，以規(guī)?；瘧脦诱麄€行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。然而，我國目前的行業(yè)仍然處于各自為戰(zhàn)的狀態(tài)，市場競爭優(yōu)先于企業(yè)合作，即使是行業(yè)的龍頭企業(yè)也沒有發(fā)揮出行業(yè)融合的作用，5G運用往往局限于企業(yè)的不同園區(qū)、廠區(qū)內(nèi)部，帶動效應沒有得到很好的發(fā)揮。尤其是在我國5G行業(yè)標準尚未明確的情況下，各工業(yè)企業(yè)在探索和運用5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合時缺乏統(tǒng)一的標準，導致同行企業(yè)或者上下游之間的技術(shù)、軟件、平臺等無法有效兼容，進而影響了5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的進一步應用。

三、5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用的改進對策

（一）加強頂層設計，優(yōu)化融合環(huán)境

無論是5G還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，都不能滿足于一廠、一地的小范圍融合，而要從省級層面甚至國家層面進行頂層規(guī)劃與設計，加強傳統(tǒng)工業(yè)與現(xiàn)代通信業(yè)之間的聯(lián)動發(fā)展，將5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應用提高到國家戰(zhàn)略的層面，為二者融合提供最優(yōu)質(zhì)的外部環(huán)境。除了企業(yè)規(guī)劃外，工業(yè)和通信行業(yè)也應當加強融合應用的制度建設，堅持積極、慎重的態(tài)度推動5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應用監(jiān)控模式構(gòu)建，不斷建立和健全相關行業(yè)制度和融合規(guī)范，切實防控融合應用過程中可能存在的技術(shù)風險和安全風險，從而為二者融合應用創(chuàng)造更加健康的環(huán)境。

（二）加快技術(shù)革新，深化融合應用

工業(yè)企業(yè)應當在核算好自身收支的基礎上，以更加長遠的眼光進行生產(chǎn)和市場布局，將5G融合應用作為企業(yè)發(fā)展、技術(shù)革新和設備升級的重要元素，不斷推動自身產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代。一方面要積極引入自動化、智能化設備，逐步實現(xiàn)傳統(tǒng)生產(chǎn)機械設備的退出與換代，為5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用打下根基；另一方面要探索產(chǎn)品生產(chǎn)和制造的創(chuàng)新發(fā)展，探索基于個性化定制與規(guī)?；芾淼默F(xiàn)代生產(chǎn)模式，從而在壓降企業(yè)運營和管理成本的同時為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品服務。

（三）培養(yǎng)專業(yè)人才，推動行業(yè)發(fā)展

5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應用離不開人才的保障，相關企業(yè)要加強與高校之間的校企合作，共同培養(yǎng)一批既懂得信息技術(shù)又掌握工業(yè)實踐的跨行業(yè)人才，加速推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代化的發(fā)展。尤其是對于大型企業(yè)來說，要發(fā)揮企業(yè)主導和人才引領作用，嘗試將融合的觸角延伸到上下游的產(chǎn)業(yè)鏈以及同行業(yè)的中小型企業(yè)，共同打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的5G應用格局，以系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化發(fā)展促進行業(yè)的共贏發(fā)展。

綜上所述，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應用將愈發(fā)深入，切實促進現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，為我國工業(yè)生產(chǎn)和信息化發(fā)展注入更多的力量。