發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和建設(shè)5G通信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)階段我國新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的兩大核心內(nèi)容，從未來的應(yīng)用場景來看，兩者存在相輔相成的互補(bǔ)性和協(xié)同性。一方面，5G是驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵使能技術(shù)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)迫切需要具有低時延、高可靠、廣覆蓋特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，5G網(wǎng)絡(luò)恰逢其時地滿足了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求。另一方面，國際電聯(lián)定義的5G三大應(yīng)用場景：增強(qiáng)型移動寬帶(eMBB)、大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC)、超可靠和低時延通信(uRLLC)，其中針對普通移動用戶的場景只有eMBB，而mMTC和uRLLC主要針對機(jī)器與機(jī)器、人與機(jī)器的互聯(lián)互通，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為機(jī)器通信的主要應(yīng)用領(lǐng)域，間接推動了5G網(wǎng)絡(luò)的加速部署。
我國目前高度重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展，聚焦化工、機(jī)械、船舶、飛機(jī)制造、電力等工業(yè)領(lǐng)域，積極推進(jìn)5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展。“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”將形成新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造業(yè)深度融合的新興業(yè)態(tài)與應(yīng)用模式。
“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”
如何賦能工業(yè)生產(chǎn)?
“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化
目前，工業(yè)企業(yè)OT和IT底層網(wǎng)絡(luò)通常是基于有線網(wǎng)絡(luò)，隨著工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜化，越來越多的工業(yè)場景逐步采取無線傳輸方式。工業(yè)領(lǐng)域使用的無線通信協(xié)議和傳統(tǒng)通信行業(yè)相比，存在協(xié)議眾多、標(biāo)準(zhǔn)缺失、兼容性差等弊端，制約了工業(yè)設(shè)備的全面互聯(lián)互通。通過將5G技術(shù)與工業(yè)PON、MEC(移動邊緣計算技術(shù))等相結(jié)合，能夠降低工業(yè)場景下的協(xié)議轉(zhuǎn)換和設(shè)備接入難度，提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)數(shù)據(jù)接入能力，有效解決設(shè)備互聯(lián)的問題。
基于5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)移動專網(wǎng)具有大帶寬、廣連接、高可靠、低時延特性，同時能夠?qū)崿F(xiàn)私網(wǎng)部署、生產(chǎn)數(shù)據(jù)不外流的密閉性和安全性，成為支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的無線網(wǎng)絡(luò)不二之選。此外，網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計算、TSN等技術(shù)的日臻完善，將進(jìn)一步加速工業(yè)企業(yè)運(yùn)營系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)的交叉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)的跨層互聯(lián)。雖然當(dāng)前工業(yè)通信連接中無線連接占比僅為10%，但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的更新迭代，未來工業(yè)通信連接中無線連接將迎來高速發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用，這個過程中，5G無疑將發(fā)揮重要作用。
“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”加速工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化、柔性化
目前，工業(yè)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)無法支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下的海量數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸和網(wǎng)絡(luò)同步，亟須進(jìn)行基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)升級改造，提升網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬。5G作為下一代通信網(wǎng)絡(luò)，具備大帶寬、低時延、海量連接的網(wǎng)絡(luò)特性，能夠提供端到端毫秒級時延和接近100%的高可靠性通信保障，滿足工業(yè)大數(shù)據(jù)傳輸需求和工業(yè)領(lǐng)域大量即時處理需求。
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下，智能制造系統(tǒng)中，典型的閉環(huán)控制過程周期低至毫秒級別，同時對可靠性也有極高的要求。未來工廠中，靜態(tài)的順序制造系統(tǒng)，越來越多地被新型模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)取代，從而提供更高的靈活性和多用途適應(yīng)性。5G在實(shí)現(xiàn)高可靠、低時延的基礎(chǔ)上，使海量工業(yè)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r同步，進(jìn)而帶來生產(chǎn)設(shè)備無線連接的靈活性，使得工廠生產(chǎn)系統(tǒng)模塊化和柔性制造成為可能，極大降低生產(chǎn)線重組的時間開銷及成本。
“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”助力工業(yè)生產(chǎn)虛擬化、遠(yuǎn)程化
在未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中，工業(yè)企業(yè)將更多地使用高清視頻監(jiān)控、VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬化作業(yè)和遠(yuǎn)程化作業(yè)。在生產(chǎn)過程中，要求這些智能設(shè)備間的密切協(xié)同和無碰撞作業(yè)，需要以無線方式，低時延、高可靠地進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)交換。5G對于這些設(shè)備間的精密協(xié)作至關(guān)重要，可以大大提升制造效率。
5G﹢超高清視頻：4K(3840×2160，約830萬像素)超高清像素數(shù)為高清的4倍，理論清晰度為高清的2倍;8K(7680×4320，約3300萬像素)超高清分辨率為高清的16倍，理論清晰度為高清的4倍。
5G﹢AR：目前AR的應(yīng)用已融入工業(yè)制造的交互、營銷、設(shè)計、采購、生產(chǎn)、物流和服務(wù)等環(huán)節(jié)，包括AR遠(yuǎn)程協(xié)助、AR在線檢測、AR樣品展示等。利用基于5G的AR遠(yuǎn)程協(xié)助，后臺專家可以通過語音視頻通信、AR實(shí)時標(biāo)注進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場人員和遠(yuǎn)程專家的“零距離”溝通，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。
5G﹢VR：目前VR在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中主要應(yīng)用在虛擬裝配、虛擬培訓(xùn)、虛擬展廳等場景?；?G的VR終端可以完全實(shí)現(xiàn)無線化和輕量化;由于云端內(nèi)容與無線VR直連，不能被本地復(fù)制，進(jìn)一步保護(hù)了數(shù)據(jù)安全;用戶互動數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫瞬⑦M(jìn)行計算，再反饋回本地終端，大大降低VR的成本。
“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
盡管工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與5G在工業(yè)場景中形成了一批典型應(yīng)用案例，但由于目前工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接仍以現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)為主，兩者的融合發(fā)展面臨著諸多挑戰(zhàn)：第一，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本較高，據(jù)估算，5G基站耗電量約是相同覆蓋半徑下4G基站的9倍到10倍，在一定程度上限制了5G技術(shù)在工業(yè)企業(yè)尤其是中小型工業(yè)企業(yè)中的推廣部署和應(yīng)用。第二，我國5G核心電信設(shè)備和部分終端設(shè)備的核心器件依賴進(jìn)口。在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，融合應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，工業(yè)數(shù)據(jù)上云、上平臺的分類分級標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完備。第三，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為開放，將打破傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域相對封閉可信的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使網(wǎng)絡(luò)攻擊直達(dá)生產(chǎn)內(nèi)部，對工業(yè)安全技術(shù)體系、標(biāo)準(zhǔn)體系、認(rèn)證體系等提出新的要求。
“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)高可靠和低時延的技術(shù)優(yōu)勢，助力工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器的全面通信，海量設(shè)備無線連接以及虛擬場景的實(shí)時同步和遠(yuǎn)程作業(yè)，賦能工業(yè)生產(chǎn)過程的網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、虛擬化發(fā)展。5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相輔相成，必將在未來我國工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中扮演重要角色。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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