5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀、問題及推廣建議

張孟哲，夏宜君

工程與應(yīng)用

5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀、問題及推廣建議

張孟哲，夏宜君

（國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心，北京 100040）

5G的巨大價值在于支撐實體經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展?；?G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及面臨的瓶頸問題，構(gòu)建了“劃分類型、有所側(cè)重”的工作推進路徑，根據(jù)工業(yè)領(lǐng)域5G典型應(yīng)用場景呈現(xiàn)的特征，將其劃分為引領(lǐng)型、探索型和滯后型3種類型，并提出與之相適應(yīng)的推廣建議。

5G應(yīng)用；工業(yè)領(lǐng)域；現(xiàn)狀問題；推廣建議

0 引言

5G作為4G的延伸，以全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供至少10倍于4G的峰值速率、毫秒級的傳輸時延和千億級的連接能力，開啟萬物廣泛互聯(lián)、人機深度交互的新時代。從全球視角來看，目前5G在技術(shù)、標準、產(chǎn)業(yè)生態(tài)及網(wǎng)絡(luò)部署等方面已取得階段性成果，5G落地的最后一環(huán)——應(yīng)用，正逐漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點[1]。工業(yè)是國民經(jīng)濟的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，是立國之本、興國之器、強國之基、富國之源[2]。工業(yè)和信息化部（以下簡稱工信部）在推動5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展方面指出，5G既可有效解決工業(yè)有線技術(shù)移動性差、組網(wǎng)不靈活、特殊環(huán)境鋪設(shè)困難等問題，又可突破現(xiàn)有工業(yè)無線技術(shù)在可靠性、連接密度、傳輸能力等方面的局限，有力支撐大規(guī)模數(shù)據(jù)采集和感知、精準操控、遠程控制等工業(yè)生產(chǎn)需要；同時，我國工業(yè)具有完整的產(chǎn)業(yè)鏈、多元的行業(yè)生態(tài)、廣闊的市場縱深，大量仍處于工業(yè)2.0、工業(yè)3.0階段的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)企業(yè)不斷加快數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造進程，將為5G提供極為豐富的應(yīng)用場景，開辟極為廣闊的發(fā)展空間[3]。

國際電信聯(lián)盟定義了5G的三大應(yīng)用場景：增強型移動寬帶（eMBB，速率是4G的10倍）、低時延高可靠通信（URLLC，時延是4G的十分之一）、大連接物聯(lián)網(wǎng)（mMTC，連接數(shù)密度是4G的50倍），后兩個場景主要面向工業(yè)等實體經(jīng)濟行業(yè)需求設(shè)計，5G的真正價值在于支撐實體經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展，迫切需要與實體經(jīng)濟融合應(yīng)用創(chuàng)新[4]。從5G的應(yīng)用速度和應(yīng)用效果來看，現(xiàn)階段，5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用暫時落后于消費領(lǐng)域，仍處于初期探索驗證階段：在應(yīng)用速度方面，消費領(lǐng)域場景較為簡單、落地難度較小，新技術(shù)的應(yīng)用往往能夠在消費領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)率先探索，而工業(yè)領(lǐng)域細分門類多、行業(yè)門檻高、定制需求強、投入成本大，新技術(shù)的應(yīng)用速度相較于消費領(lǐng)域有所滯后；在應(yīng)用效果方面，目前5G應(yīng)用效果較好、認可度較高的場景主要集中在消費領(lǐng)域，例如，媒體、醫(yī)療、教育等行業(yè)形成了5G+4K/8K高清視頻、5G+智慧醫(yī)療、5G+遠程教育等典型應(yīng)用[5]，5G在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多的場景主要有產(chǎn)品質(zhì)檢、設(shè)備監(jiān)控、無人巡檢等，但由于技術(shù)難度較大、解決方案成熟度不高，且不同場景的應(yīng)用成本和效果差異較大，典型做法在不同場景復(fù)制推廣的實際成效是否能夠達到預(yù)期也仍待實踐檢驗。本文基于對5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和瓶頸問題的分析，將5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場景歸為3種類型，分別是引領(lǐng)型、探索型和滯后型，并提出各類型應(yīng)用場景下5G發(fā)展的著力點，以及與之相適應(yīng)的推廣建議。

1 5G在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

5G的大帶寬、低時延、高可靠、廣覆蓋等“天然”特性，為經(jīng)濟社會各行各業(yè)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)前提，正成為推動行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新引擎，其在工業(yè)領(lǐng)域重要場景中的應(yīng)用已呈現(xiàn)“多點開花”的良好局面。

1.1 頂層設(shè)計逐步完善助力5G“揚帆”

“十四五”時期是中國開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程的第一個5年，也是中國5G規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵時期，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》將5G發(fā)展放在一個重要位置，指出要“構(gòu)建基于5G的應(yīng)用場景和產(chǎn)業(yè)生態(tài)”[6]。自2019年6月我國正式頒發(fā)5G牌照以來，一系列推動5G在工業(yè)領(lǐng)域加速落地的政策舉措陸續(xù)出臺，推動5G在工業(yè)領(lǐng)域加速落地的政策梳理見表1。工信部先后發(fā)布《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進方案》《工業(yè)和信息化部關(guān)于推動5G加快發(fā)展的通知》《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動計劃（2021—2023年）》等，加快5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，積極豐富5G應(yīng)用場景。2021年7月，工信部等十部門公布《5G應(yīng)用“揚帆”行動計劃（2021—2023年）》，凝聚各方共識、形成合力，重點推進5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智慧港口、智慧采礦等15個行業(yè)的應(yīng)用，加速推進5G創(chuàng)新應(yīng)用體系的建立。

全國各地積極加大5G應(yīng)用政策供給，采取建設(shè)創(chuàng)新平臺、加大資金支持、推廣典型案例等多種手段，推動5G應(yīng)用步入快車道。據(jù)中國信息通信研究院統(tǒng)計，截至2021年9月月底，各省市共出臺各類5G扶持政策文件574個，因地制宜，為各地5G產(chǎn)業(yè)及重點應(yīng)用發(fā)展指引方向。

在各方共同努力下，我國5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的廣度和深度不斷拓展，5G應(yīng)用不斷走深向?qū)峓7]。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2022年5月月底，5G應(yīng)用覆蓋國民經(jīng)濟40個大類，在全國200余個智慧礦山、1 000余家智慧工廠、180余個智慧電網(wǎng)、89個港口、超過600個三甲醫(yī)院項目中得到廣泛應(yīng)用；5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)加快建設(shè)，由2021年7月的1 655個提升至6 518個，增長近3倍，服務(wù)行業(yè)發(fā)展的能力明顯增強。

表1 推動5G在工業(yè)領(lǐng)域加速落地的政策梳理

1.2 5G在工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多場景落地見效

工業(yè)領(lǐng)域是5G融合應(yīng)用的主陣地，5G在工業(yè)領(lǐng)域的落地必須與工業(yè)特有的技術(shù)、知識、經(jīng)驗緊密結(jié)合。2021年，工信部先后發(fā)布2批共20個“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”典型應(yīng)用場景，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”全國建設(shè)項目累計已超過3 100個[8]，5G在工業(yè)領(lǐng)域多場景的積極探索已取得初步成效。結(jié)合5G的主要特性及其適用的重點業(yè)務(wù)領(lǐng)域，可對“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的二十大典型應(yīng)用場景進行分類，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”二十大典型應(yīng)用場景分類見表2。

利用5G高速率、大帶寬等特性的應(yīng)用案例居多。例如，在遠程設(shè)備故障診斷場景中，運用5G對設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)和現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)進行傳輸，實現(xiàn)實時故障診斷和定位；在異地協(xié)同研發(fā)設(shè)計場景中，利用5G同步傳輸設(shè)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設(shè)計圖紙的協(xié)同修改，提高設(shè)計效率。

表2 “5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”二十大典型應(yīng)用場景分類

利用5G低時延、高可靠等特性的應(yīng)用場景已有一些成功探索。例如，在設(shè)備協(xié)同作業(yè)場景中，5G支持智能制造工廠中的協(xié)作機器人實時交換數(shù)據(jù)以完成自動化流程的同步和協(xié)作；在遠程設(shè)備操控場景中，5G支持無人駕駛或遠程操控的設(shè)備在工廠、港口、隧道等環(huán)境中實現(xiàn)物料運輸。

利用5G廣連接特性的應(yīng)用場景體現(xiàn)了對綠色低碳、安全生產(chǎn)等國家戰(zhàn)略部署的積極響應(yīng)。例如，在生產(chǎn)能效管控場景中，利用5G實現(xiàn)大規(guī)模終端的海量數(shù)據(jù)秒級采集和能效狀態(tài)實時監(jiān)控，助力企業(yè)降低生產(chǎn)能耗，減少污染物排放量，實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型[9]；在生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測場景中，將工業(yè)園區(qū)、廠區(qū)、車間等現(xiàn)場的各類傳感器、攝像頭和數(shù)據(jù)監(jiān)測終端設(shè)備接入5G網(wǎng)絡(luò)，采集環(huán)境、人員動作、設(shè)備運行等監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的全方位智能化安全管理[10]。

1.3 5G借助技術(shù)融合創(chuàng)新加速應(yīng)用推廣

新一代信息技術(shù)在推動經(jīng)濟社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進程中“各顯神通”，5G的推廣和應(yīng)用過程即5G與各類新技術(shù)聚合的過程，融合創(chuàng)新已成為5G應(yīng)用落地的鮮明特征。

5G+AR/VR，虛實結(jié)合打造極致體驗。AR/VR技術(shù)需要大量的數(shù)據(jù)傳輸、存儲和計算，對帶寬需求巨大。在現(xiàn)場輔助裝配、遠程培訓(xùn)、遠程運維等場景中，遠程專家的指導(dǎo)信息、設(shè)備操作說明及圖紙等內(nèi)容通過5G網(wǎng)絡(luò)實時、可視化呈現(xiàn)，極大地提高了溝通和問題解決的效率。

5G+AI，機器視覺發(fā)展“如虎添翼”。數(shù)據(jù)是AI的糧食，5G能夠支持大規(guī)模數(shù)據(jù)的高速傳輸，實現(xiàn)AI算法模型的高效訓(xùn)練和機器視覺效率的極大提升。在產(chǎn)品的質(zhì)檢場景中，高清圖像通過5G回傳至檢測系統(tǒng)的AI模塊，實現(xiàn)圖像的實時分析和產(chǎn)品缺陷的實時檢測。

5G+數(shù)字孿生，實時仿真實現(xiàn)孿生共智。5G網(wǎng)絡(luò)將海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等實時上傳，實現(xiàn)生產(chǎn)制造狀態(tài)實時透明化、可視化。在生產(chǎn)單元模擬場景中，利用3D建模技術(shù)建設(shè)與物理生產(chǎn)單元相對應(yīng)的虛擬生產(chǎn)單元，實現(xiàn)對生產(chǎn)要素、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)活動的實時精準管控，助力打造“一眼看全、一眼看穿、一眼看透”的數(shù)字孿生工廠。

2 5G在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用存在的問題

星星之火形成燎原之勢必然經(jīng)過一段積蓄力量、沖破束縛、逆勢而上的過程，5G在工業(yè)領(lǐng)域的落地仍然面臨關(guān)鍵技術(shù)、需求場景、服務(wù)能力等方面的瓶頸和問題，“多點開花”向“百花齊放”還有一定距離。

2.1 5G部署成本較高且部分場景優(yōu)勢不明顯

新技術(shù)的應(yīng)用能否真正幫助企業(yè)實現(xiàn)降本增效，是企業(yè)決策者需要考慮的重要因素。當前階段，5G作為現(xiàn)有通信技術(shù)的補充，由于部署成本較高、應(yīng)用成效有待驗證，大量工業(yè)企業(yè)對5G的應(yīng)用并不十分積極，部分行業(yè)專家對5G的推廣應(yīng)用也存在疑慮[11]。

應(yīng)用5G的成本問題仍待解決。目前，企業(yè)應(yīng)用5G必然要承擔初期對設(shè)備設(shè)施的采購、建設(shè)和改造成本，以及后期的使用和維護成本。后疫情時代，能否將成本降到用戶愿意接受的程度，是5G規(guī)模推廣能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。

應(yīng)用5G的必要性暫未充分體現(xiàn)。成本高不高，需要與其所帶來的價值提升相比較。在某些場景下，5G與光纖固網(wǎng)、工業(yè)Wi-Fi等通信技術(shù)相比并沒有體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。例如，在對設(shè)備移動性要求不高的場景中，光纖有線即可滿足需要；在對可靠性要求不高的場景中，用戶更愿意選擇成本較低的Wi-Fi方案。

2.2 5G與不同發(fā)展階段的用戶需求不夠契合

用戶需求是推動技術(shù)進步和落地應(yīng)用的原始動力，工業(yè)各垂直行業(yè)相對獨立且分散，5G的應(yīng)用需求呈現(xiàn)碎片化、個性化等特征?，F(xiàn)階段，5G的應(yīng)用場景主要針對部分行業(yè)的共性需求，對不同行業(yè)、不同類型企業(yè)的個性化需求和痛點難點的挖掘還不充分，因此很難激發(fā)用戶嘗試的意愿和決心，落地進程仍較緩慢。

龍頭企業(yè)超前布局、搶占市場。行業(yè)龍頭企業(yè)引領(lǐng)著工業(yè)化進程，其自身對數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化發(fā)展有著強烈的主觀意愿，并且具備一定的技術(shù)和資金實力。這類企業(yè)往往擁有大量的連網(wǎng)設(shè)備，對數(shù)據(jù)傳輸速率、時延和可靠性都有較高的要求。因此，5G是這類頭部企業(yè)占據(jù)市場、獲取競爭優(yōu)勢的必爭之地，它們在戰(zhàn)略上超前布局，但也存在盲目推進、對真實需求挖掘不夠透徹、應(yīng)用5G所帶來的效益提升不夠明顯等問題。

中小微企業(yè)普遍仍在遲疑和觀望。一方面，部分中小微企業(yè)對5G相關(guān)技術(shù)并不十分了解，對其能夠發(fā)揮的作用以及能夠帶來的價值缺乏充分認識；另一方面，部分中小微企業(yè)仍處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型初期，只配備了簡單的信息化系統(tǒng)，工廠里的設(shè)備并未連網(wǎng)，也沒有實時傳輸數(shù)據(jù)的需求，或者雖然有部分設(shè)備連網(wǎng)，但數(shù)據(jù)傳輸要求不高，沒有使用5G的必要性，基于成本方面的考量，短期內(nèi)5G不會成為其主動或優(yōu)先的選擇。對深圳市60家中小型工業(yè)企業(yè)進行5G應(yīng)用情況問卷調(diào)查，得到的結(jié)果如圖1所示，近半數(shù)企業(yè)暫時沒有應(yīng)用5G，處于研判和方案設(shè)計階段的企業(yè)占27%，在某些業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)開展試點應(yīng)用或小范圍應(yīng)用的企業(yè)均占到13%，已開展規(guī)模應(yīng)用的企業(yè)數(shù)量僅占7%。

圖1 中小型工業(yè)企業(yè)5G應(yīng)用情況問卷調(diào)查結(jié)果

2.3 5G解決方案提供方的服務(wù)能力仍不充足

在第五屆“綻放杯”5G應(yīng)用征集大賽中，基礎(chǔ)電信運營商占參賽項目主體的61.50%，仍是推動5G應(yīng)用發(fā)展的主要力量[12]。第五屆“綻放杯”5G應(yīng)用征集大賽參賽項目主體分布如圖2所示。前幾代移動通信系統(tǒng)主要滿足“人”的通話、上網(wǎng)以及社交等需求，運營商與其他垂直行業(yè)缺乏有效交流，對各垂直行業(yè)的知識了解不深，給推動5G在各行業(yè)落地對運營商的技術(shù)水平和服務(wù)能力帶來了巨大挑戰(zhàn)。

圖2 第五屆“綻放杯”5G應(yīng)用征集大賽參賽項目主體分布

解決方案成熟度不高，應(yīng)用場景開發(fā)仍需加強。一方面，工業(yè)各領(lǐng)域情況復(fù)雜、需求多樣，所需的通信系統(tǒng)性能和解決方案差異較大，現(xiàn)有的5G解決方案仍不夠成熟，難以對一個成功案例進行大規(guī)模復(fù)制和推廣，相關(guān)解決方案仍需在實踐中不斷打磨；另一方面，目前5G的典型應(yīng)用場景仍十分有限，更多深入核心業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用場景還沒有得到開發(fā)，或仍處于探索和試驗驗證階段，暫時沒有切實可行的解決方案，這在一定程度上影響了用戶對5G應(yīng)用效果的評價和認知。

優(yōu)質(zhì)服務(wù)供給不足，合作生態(tài)仍不完善。一方面，雖然有部分用戶企業(yè)已經(jīng)意識到5G的重要性，但并不清楚應(yīng)該如何應(yīng)用5G助力自身的轉(zhuǎn)型發(fā)展，可見市場需求是有的，但服務(wù)沒有及時跟上；另一方面，受限于對行業(yè)知識的了解以及當前的技術(shù)水平，服務(wù)商單純依靠自身力量往往很難精準把握用戶企業(yè)的關(guān)鍵痛點問題，構(gòu)建多方合作、協(xié)同攻關(guān)的創(chuàng)新生態(tài)仍需時日。在第三屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽中，進入全國百強的參賽作品僅有12%應(yīng)用了5G[13]，全國百強作為助力制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要力量和優(yōu)秀代表，其對5G的融合應(yīng)用現(xiàn)狀在一定程度上反映出5G在工業(yè)領(lǐng)域的推廣仍有較大的提升空間。第三屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽全國百強參賽作品新技術(shù)應(yīng)用情況如圖3所示。

圖3 第三屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽全國百強參賽作品新技術(shù)應(yīng)用情況

3 推進5G在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的策略建議

如前文所述，我國大多數(shù)5G行業(yè)應(yīng)用正處于技術(shù)驗證或示范階段，已經(jīng)商用落地的項目往往定制化程度較高，暫未出現(xiàn)可大規(guī)模復(fù)制推廣的通用化的成熟產(chǎn)品和解決方案。此外，大部分商用落地項目尚未形成穩(wěn)定的盈利模式，供給成本較高，推廣進程仍較為緩慢。建議遵照“分業(yè)施策、有序推進”的原則，積極探索分重點、分批次、循序漸進推動5G在工業(yè)領(lǐng)域垂直行業(yè)落地的策略和路徑。

3.1 5G在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用場景的特征分析

我國行業(yè)眾多，各行業(yè)、各企業(yè)的數(shù)字化水平和發(fā)展階段不同，需求差異性大[14]，“分業(yè)施策”是有序推進5G行業(yè)落地的客觀需要。與此同時，在一定時期內(nèi)，不同的業(yè)務(wù)場景實現(xiàn)5G大規(guī)模復(fù)制推廣的潛力是不一樣的，要充分認識5G應(yīng)用發(fā)展的長期性、復(fù)雜性、系統(tǒng)性，根據(jù)不同應(yīng)用場景呈現(xiàn)的特點，有所側(cè)重、精準發(fā)力。

目前，5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場景大致可歸為3種類型，分別是滯后型、引領(lǐng)型和探索型，5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場景類型劃分如圖4所示。引領(lǐng)型場景發(fā)展階段較為靠前，已取得初步成效，目前主要涉及采集監(jiān)控類業(yè)務(wù)；探索型場景技術(shù)方案暫不成熟，與規(guī)?；逃萌杂休^大距離，主要涉及實時控制類業(yè)務(wù)；而滯后型場景則受到用戶需求及應(yīng)用成本等多方面因素制約，其應(yīng)用進程在一定程度上取決于前兩種類型場景的實際推進情況及應(yīng)用成效。

圖4 5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場景類型劃分

（1）引領(lǐng)型：成效初顯、推廣潛力大

引領(lǐng)型應(yīng)用場景復(fù)雜度較低，相關(guān)技術(shù)和解決方案正逐漸成熟，且能夠很好地響應(yīng)用戶企業(yè)的剛需。這一類應(yīng)用場景通常能夠破解用戶企業(yè)長期以來在某些領(lǐng)域面臨的痛點難題，或適配部分工業(yè)企業(yè)的基礎(chǔ)共性需求，有效利用5G等新一代信息技術(shù)革新傳統(tǒng)模式，提高生產(chǎn)效率[15]。目前，該類應(yīng)用場景已經(jīng)涌現(xiàn)出大量成功實踐，尤其在礦山、電網(wǎng)、港口、電子設(shè)備制造、裝備制造、鋼鐵等行業(yè)成效較為顯著，形成了示范引領(lǐng)效應(yīng)，市場空間廣闊，有望在未來1～2年內(nèi)成熟并快速復(fù)制，率先實現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模推廣。

引領(lǐng)型主要場景充分發(fā)揮5G高速率、廣連接等特性，能夠顯著提升大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸性能及用戶體驗。例如，機器視覺質(zhì)檢場景，使用多種類產(chǎn)品的實時缺陷檢測技術(shù)，極大地提高了產(chǎn)品檢測效率；遠程培訓(xùn)、現(xiàn)場輔助裝配、遠程運維等場景，大帶寬有效增強了AR/VR渲染能力，提升了互動體驗感以及問題溝通效率；生產(chǎn)現(xiàn)場安全監(jiān)控、工藝合規(guī)校驗、移動巡檢等場景，各類終端采集的數(shù)據(jù)和音/視頻通過5G回傳至監(jiān)測系統(tǒng)，實時預(yù)警異常情況，為安全生產(chǎn)提供保障。

（2）探索型：場景復(fù)雜、技術(shù)不成熟

探索型應(yīng)用場景更加復(fù)雜，通常涉及生產(chǎn)制造的核心環(huán)節(jié)，對安全性、可靠性要求較高。現(xiàn)階段，5G還不能完全支持這一類應(yīng)用場景的商用要求，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)、設(shè)備、工藝、材料等的適配也還需要一個過程，在穩(wěn)定性方面仍需要長時間、大規(guī)模的測試驗證，預(yù)計在未來3～5年甚至更長的時間能夠形成可靠、穩(wěn)定的技術(shù)方案，經(jīng)過試點逐步成熟后實現(xiàn)規(guī)模推廣。

探索型主要場景依托5G低時延、高可靠等特性，充分發(fā)揮了5G在實時協(xié)作、遠程控制等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用價值。例如，實時協(xié)作場景，依靠5G毫秒級時延，實現(xiàn)工業(yè)機器人與機器設(shè)備、工業(yè)機器人之間的協(xié)調(diào)與互動，提供精確高效的工業(yè)控制；遠程操控場景，在煤礦井下、隧道及地下工程施工作業(yè)等復(fù)雜危險環(huán)境中，無人駕駛工程車輛、遠程設(shè)備操控等應(yīng)用能夠有效降低安全風險和人工成本。

（3）滯后型：成本高企、優(yōu)勢不明顯

在滯后型應(yīng)用場景中，5G的技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)不明顯、替代作用不強，大部分對5G應(yīng)用的質(zhì)疑主要針對這類場景。5G作為現(xiàn)有連接技術(shù)的補充，與有線、Wi-Fi等技術(shù)可能會長期共存，以應(yīng)對多樣化的需求。在5G應(yīng)用成本居高不下的情況下，此類場景通常不會成為企業(yè)應(yīng)用5G的優(yōu)先選擇。但是在未來幾年，當5G技術(shù)方案足夠成熟、應(yīng)用成本足夠低時，隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程的加快，企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)的要求會越來越高，此類場景的5G應(yīng)用將水到渠成。雖然這一類應(yīng)用場景對5G的需求并不迫切，但5G作為新型基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)該遵循適度超前的原則，為未來可能的應(yīng)用場景做好準備。

在滯后型主要場景中，現(xiàn)有通信技術(shù)即可滿足用戶需要，對5G的需求不強烈。例如，部分企業(yè)所處發(fā)展階段對網(wǎng)絡(luò)連接可靠性、連接規(guī)模、數(shù)據(jù)傳輸要求不高，即便Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力較弱，但其影響對于企業(yè)來說暫時還能夠接受。此外，用戶出于對成本的考慮，往往會搭配使用多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在不得不用5G的場景下嘗試應(yīng)用5G，但在其他場景仍然不用。

3.2 5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用推廣建議

5G在工業(yè)領(lǐng)域的推廣依賴于成熟應(yīng)用。“應(yīng)用”是加速基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的“推進劑”，這一點在消費領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為明顯，例如，微信的登場帶動了3G的全面應(yīng)用，短視頻業(yè)務(wù)的規(guī)模爆發(fā)迎來了4G的黃金發(fā)展期。5G應(yīng)用的“主戰(zhàn)場”是賦能實體經(jīng)濟和千行百業(yè)，培育“現(xiàn)象級應(yīng)用”仍是加速5G規(guī)?；涞氐闹匾侄?，例如，在新型冠狀病毒感染疫情沖擊之下，人員流動受限，5G在遠程醫(yī)療、線上教育、遠程辦公、巡檢物流、遠程運維等多個領(lǐng)域“小試牛刀”，應(yīng)用價值得以初步顯現(xiàn)，重要性也得到進一步認可。

不同時代移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，從正式商用到規(guī)?；瘧?yīng)用通常需要2～3年的時間。5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場景更復(fù)雜、更多元，培育期更長。因此，加速5G應(yīng)用發(fā)展要深入挖掘行業(yè)用戶真實需求，區(qū)分不同類型應(yīng)用場景的發(fā)展現(xiàn)狀和特征，持續(xù)提升5G解決方案的契合度，力求在應(yīng)用推廣過程中“對癥下藥、精準施策”，有力提升5G應(yīng)用成效。加速5G在工業(yè)領(lǐng)域各類場景落地應(yīng)用的對策建議如圖5所示。

（1）引領(lǐng)型：樹立典型、提振信心

●供給端，支持引導(dǎo)服務(wù)商能力快速提升。缺乏既懂5G又熟悉行業(yè)知識的解決方案提供商，服務(wù)水平與用戶預(yù)期差距較大，是目前引領(lǐng)型場景快速推廣的主要瓶頸?，F(xiàn)階段，運營商仍是推動5G應(yīng)用發(fā)展的主力軍，但運營商的能力和精力都有限，一段時期內(nèi)無法覆蓋所有垂直行業(yè)的應(yīng)用需求。由于引領(lǐng)型主要場景已有眾多落地實踐案例，可在遴選或賽事活動中側(cè)重于選拔商業(yè)模式以及多方合作機制創(chuàng)新的先進典型，引導(dǎo)相關(guān)解決方案提供方積極探索切實可行的5G應(yīng)用規(guī)模推廣新模式和有效路徑。

●需求端，提升工業(yè)企業(yè)對5G的信心。更好地發(fā)揮新聞媒體的宣傳作用，深入工廠車間一線，及時掌握這類應(yīng)用案例取得的實實在在的成效，總結(jié)好典型經(jīng)驗和優(yōu)秀做法，集中力量、多渠道、多角度進行有計劃、有節(jié)奏的宣傳報道。樹立典型，形成示范帶動作用，組織參觀學習和經(jīng)驗分享活動，提升工業(yè)企業(yè)應(yīng)用5G的信心，吸引更多企業(yè)積極主動了解和探索5G應(yīng)用。

（2）探索型：共建生態(tài)、鑄就恒心

●牢牢抓住行業(yè)龍頭企業(yè)這個關(guān)鍵“發(fā)力點”。垂直行業(yè)的龍頭企業(yè)對行業(yè)知識、痛點和前瞻性需求有更為充分的認識，且具備一定的號召力、數(shù)字化基礎(chǔ)和資金實力，能夠有效凝聚各方力量，針對痛點、難點進行技術(shù)攻關(guān)和試驗驗證。成熟后，相應(yīng)的解決方案可以在企業(yè)集團內(nèi)部進行復(fù)制，并逐步擴展到相關(guān)行業(yè)市場實現(xiàn)價值變現(xiàn)。因此，要進一步調(diào)動龍頭企業(yè)這些“明白人”的積極性，發(fā)揮其5G應(yīng)用領(lǐng)導(dǎo)者和排頭兵的重要作用。

圖5 加速5G在工業(yè)領(lǐng)域各類場景落地應(yīng)用的對策建議

●加大技術(shù)研發(fā)力度，提升生態(tài)合作能力。目前5G相關(guān)技術(shù)無法很好地支撐復(fù)雜場景的實現(xiàn)，特別是探索型應(yīng)用場景要深入生產(chǎn)核心領(lǐng)域，還面臨諸多技術(shù)瓶頸。這些難題不是任何一方“單打獨斗”就能夠有效解決的，需要國家政策的推動以及產(chǎn)業(yè)各方的有效配合，支持鼓勵工業(yè)企業(yè)、運營商、大中小服務(wù)商發(fā)揮各自優(yōu)勢，積極加入各類應(yīng)用創(chuàng)新中心，探索各類主體間合作的路徑和邊界，共筑協(xié)同共贏的合作新生態(tài)。

●順應(yīng)科學規(guī)律，持續(xù)發(fā)力、久久為功。對新技術(shù)的認知和應(yīng)用是一個由表及里、逐漸深化的過程，新技術(shù)也需要在實際應(yīng)用中不斷成熟。但這一過程難免經(jīng)歷挫折和低谷，要保持對技術(shù)演進客觀規(guī)律的尊重，避免揠苗助長，及時研究工作推進過程中出現(xiàn)的新情況、新問題，在遴選或賽事活動中選拔關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同攻關(guān)類的優(yōu)秀典型，加強資金支持及宣傳報道，盡可能超前預(yù)判、提供必要的政策支持以加速這一進程。

（3）滯后型：持續(xù)引導(dǎo)、保持耐心

●共建共享，讓使用成本逐漸趨向于零。滯后型場景能否大規(guī)模應(yīng)用5G，主要取決于成本。大部分企業(yè)十分關(guān)注成本問題，但在相當一部分場景中，5G與有線和Wi-Fi可相互替代，因此企業(yè)會選擇成本更低的方案，廣大的中小企業(yè)更是如此。降低5G的應(yīng)用成本，要支持地方、園區(qū)與運營商大膽探索合作新模式，積極推動網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的共建共享，進一步加速網(wǎng)絡(luò)切片、虛擬專網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)的成熟，完善適配不同用戶需求的多層級服務(wù)體系，讓5G能夠更早成為更多用戶負擔得起的好技術(shù)。

●創(chuàng)造需求，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同推進。受發(fā)展階段所限，目前仍有大量工業(yè)設(shè)備處于離線離網(wǎng)狀態(tài)，更談不上對5G的需求。一方面，要通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)推動工業(yè)設(shè)備連接網(wǎng)上平臺，逐步創(chuàng)造出更多能夠發(fā)揮5G優(yōu)勢的應(yīng)用場景，激發(fā)5G應(yīng)用需求；另一方面，需對滯后型場景保持耐心，優(yōu)先推動前兩類5G應(yīng)用的落地見效和宣傳推廣，當5G在工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用普及率達到一定程度，應(yīng)用成本降到足夠低，表現(xiàn)更加穩(wěn)定可靠，優(yōu)勢和成效更加凸顯時，5G就會成為企業(yè)的自主選擇。

4 結(jié)束語

本文對5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和問題進行了分析，整體來看，在一系列政策舉措的推動下，5G已實現(xiàn)多場景落地見效，呈現(xiàn)與各類新技術(shù)融合創(chuàng)新的鮮明特征。與此同時，5G部署成本較高且部分場景優(yōu)勢不明顯、與不同發(fā)展階段的用戶需求不夠契合、解決方案提供方的服務(wù)能力仍不充足等問題仍是制約5G加速推廣的瓶頸。本文基于對5G典型應(yīng)用場景的特征分析，將5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場景劃分為引領(lǐng)型、探索型和滯后型3種類型，并針對性提出了分重點、分批次、循序漸進推動5G在工業(yè)領(lǐng)域垂直行業(yè)加速落地的策略建議。未來需持續(xù)跟進5G在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用進程中出現(xiàn)的新情況、新問題，及時調(diào)整和優(yōu)化相應(yīng)推廣策略，讓5G更快、更好地服務(wù)于實體經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展。

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Status quo, problem and promotion suggestions of 5G application in industrial field

ZHANG Mengzhe, XIA Yijun

China Industrial Control Systems Cyber Emergency Response Team, Beijing 100040, China

The great value of 5G is to support high-quality development of the real economy. Based on the status quo and bottleneck problem of 5G application in the industrial field, the “classified and targeted” development path was built. According to characteristics of typical 5G application scenarios in the industrial field, they were divided into 3 types—leading, exploring and lagging, and corresponding promotion suggestions were proposed.

5G application, industrial field, status quo and problem, promotion suggestion

TN99

A

10.11959/j.issn.1000–0801.2023009

2022-09-26；

2023-01-05

張孟哲（1991– ），女，國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心工程師，主要研究方向為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、5G應(yīng)用等。

夏宜君（1986– ），女，博士，國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心高級工程師、系統(tǒng)所研究部主任，主要研究方向為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等。