2019年6月，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照，中國正式進(jìn)入5G商用元年。那時就有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，5G的最大價(jià)值不在消費(fèi)者領(lǐng)域，而在并不太受公眾關(guān)注的工業(yè)領(lǐng)域。
眾所周知，低時延是5G所具備的三大特點(diǎn)之一，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)的時延很敏感，所以在時延上，5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)恰好能呼應(yīng)上。不僅如此，事實(shí)上5G已成為支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選項(xiàng)。
而依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，5G與AR/VR、邊緣計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)不斷融合，賦予工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更多落地場景，有效推動制造業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。據(jù)德勤預(yù)測，2020年至2035年，5G賦能制造業(yè)形成的產(chǎn)出將達(dá)到20萬億元以上，位居所有行業(yè)之首。
“近年來，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已取得積極的成效，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了快速發(fā)展期，正在多維度上朝著更廣的范圍、更深的層次拓展。從行業(yè)看，14個國民經(jīng)濟(jì)大類看到了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐，‘5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)’在建項(xiàng)目超過1600多個，在采礦、電力、鋼鐵、裝備、電子等流程型行業(yè)和離散型行業(yè)率先發(fā)展。”中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會執(zhí)行副會長、國務(wù)院原派駐國有重點(diǎn)大型企業(yè)監(jiān)事會主席路耀華日前在2021（第三屆）全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會上說。
據(jù)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新應(yīng)用白皮書》（以下簡稱“《白皮書》”）測算，2020年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值規(guī)模約為3.1萬億元，預(yù)計(jì)2021年這一數(shù)據(jù)將達(dá)到4.13萬億元。
5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在建項(xiàng)目超1800個
“對任何企業(yè)來講，產(chǎn)品都是至關(guān)重要的。因?yàn)楝F(xiàn)在有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)有可能在一個虛擬的環(huán)境中協(xié)同設(shè)計(jì)。”中國工程院院士李培根一語點(diǎn)破工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要性。
他還舉例稱，福特公司所開發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)工廠，能全息呈現(xiàn)車輛原型，開發(fā)者盡管都在異地，但就像在車?yán)镆粯樱浅Ｖ庇^，溝通也方便；在制造世界上最大的航空發(fā)動機(jī)前，羅羅公司做了一個大試驗(yàn)臺，就是用來收集大量數(shù)據(jù)；波音公司著名的“鉆石模型”，通過數(shù)字孿生技術(shù)來開展各種仿真驗(yàn)證等。這些產(chǎn)品創(chuàng)新的應(yīng)用，其實(shí)都需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支撐。
《白皮書》顯示，近年來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為工業(yè)經(jīng)濟(jì)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈連接的載體和樞紐，正通過平臺化的資源集聚共享、數(shù)據(jù)開發(fā)利用、軟件定義配置，不斷顛覆傳統(tǒng)制造模式、生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)。
《白皮書》還指出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已成為國際競爭的新焦點(diǎn)。在這場科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的調(diào)整中，全球主要國家均以加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型、推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展為重要抓手，立足傳統(tǒng)制造業(yè)和信息技術(shù)融合發(fā)展，加快新一代信息技術(shù)應(yīng)用的戰(zhàn)略布局。
中國經(jīng)濟(jì)已由“高速增長”階段轉(zhuǎn)向“高質(zhì)量發(fā)展”階段。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是對傳統(tǒng)工業(yè)進(jìn)行賦能的重要抓手，推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合的關(guān)鍵路徑。中國電子學(xué)會理事長、工業(yè)和信息化部原黨組成員、總工程師張峰認(rèn)為，中國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展已取得階段性成果。
“一是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)持續(xù)提速，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在建項(xiàng)目超過1800個；二是平臺體系加速完善，全國具有一定區(qū)域和行業(yè)影響力的平臺超過100家，連接設(shè)備總量超過7600萬臺套；三是安全保障能力持續(xù)提升，國家互聯(lián)網(wǎng)安全態(tài)勢感知平臺與31個省級系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)對接；四是融合創(chuàng)新應(yīng)用不斷深化，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)延伸至40個國民經(jīng)濟(jì)大類，加速貫通產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈上下游。”張峰說。
應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的5G基站超3.2萬
《5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型——烏鎮(zhèn)報(bào)告》（以下簡稱“《烏鎮(zhèn)報(bào)告》”）指出，5G靈活的網(wǎng)絡(luò)部署方式、多維全景感知數(shù)據(jù)上傳、邊緣計(jì)算等特性都賦予了制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型新動能，在鋁業(yè)、鋼鐵、柔性執(zhí)行、AI高速質(zhì)檢等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用與實(shí)踐中做出了驚人成績。
根據(jù)《中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展報(bào)告2021》，中國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度和規(guī)模居全球首位，截至今年6月，中國5G基站總數(shù)99.6萬個，占全球70%以上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了地級以上城市的全覆蓋。
“去年發(fā)布的重點(diǎn)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的應(yīng)用場景，今年我們把關(guān)注的焦點(diǎn)放在了‘5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)’。”中國電子學(xué)會副秘書長洪京一表示，世界主要國家和地區(qū)圍繞“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”進(jìn)行戰(zhàn)略布局，比如美國以釋放頻譜資源為抓手，推進(jìn)“5G+先進(jìn)制造業(yè)”；擁有3GPP等國際通信領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織的歐盟以標(biāo)準(zhǔn)為牽引，支撐“工業(yè)4.0”的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)；英國則實(shí)施《英國數(shù)字戰(zhàn)略》等國際級5G試驗(yàn)計(jì)劃，促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型；全球第一個商用5G網(wǎng)絡(luò)的韓國則利用5G，大力推進(jìn)中小企業(yè)智能工廠建設(shè)。
2019年11月，工信部印發(fā)《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進(jìn)方案》，提出高質(zhì)量推進(jìn)5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新，到2022年，打造5個內(nèi)網(wǎng)建設(shè)改造公共服務(wù)平臺，遴選10個重點(diǎn)行業(yè)，形成至少20大典型工業(yè)應(yīng)用場景。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的5G基站超過3.2萬個。
綜合考慮5G在制造業(yè)的典型應(yīng)用場景和制造業(yè)應(yīng)用對5G的不同性能指標(biāo)需求，《烏鎮(zhèn)報(bào)告》顯示，5G在數(shù)控機(jī)床、多臺獨(dú)立機(jī)器人間協(xié)作、裝配機(jī)器人、工業(yè)AR及視頻監(jiān)控等應(yīng)用場景的可靠性都大于99%。
在應(yīng)用初期，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”主要集中在AGV（Automated Guided Vehicle，自動導(dǎo)航車）物流車、安防監(jiān)控等單點(diǎn)應(yīng)用創(chuàng)新，隨著5G技術(shù)的成熟，應(yīng)用場景逐漸向研發(fā)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品質(zhì)檢等生產(chǎn)環(huán)節(jié)延伸。“目前，在制造業(yè)應(yīng)用場景逐漸呈現(xiàn)出點(diǎn)面結(jié)合的發(fā)展態(tài)勢，‘5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)’應(yīng)用已覆蓋AGV物流、機(jī)器視覺質(zhì)檢、人員培訓(xùn)、輔助裝配、設(shè)備檢測、AR/VR遠(yuǎn)程協(xié)助等環(huán)節(jié)。”洪京一說。
此外，《烏鎮(zhèn)報(bào)告》還指出，隨著5G大帶寬相關(guān)技術(shù)的成熟，以及視頻圖像處理和傳輸相關(guān)智能化算法的完善，5G視頻傳輸類的工業(yè)應(yīng)用有望率先成熟落地。
目前，對于AGV遠(yuǎn)程視頻控制等時延大于10ms的應(yīng)用場景，5G已具備應(yīng)用可行性；對于工業(yè)機(jī)械臂協(xié)同控制等時延要求在1~10ms之間的應(yīng)用場景，5G的應(yīng)用還具有較大難度；而對于數(shù)控運(yùn)動控制等需要高性能同步處理的應(yīng)用場景，時延小于1ms，尚不具備應(yīng)用的可能性。“工業(yè)設(shè)備實(shí)時控制類應(yīng)用有待進(jìn)一步測試驗(yàn)證，是行業(yè)進(jìn)行探索和研究的熱點(diǎn)應(yīng)用。”《烏鎮(zhèn)報(bào)告》這樣指出。
安全防護(hù)尚處于起步階段
今年5月，由于黑客攻擊，美國東海岸燃油管線全部癱瘓，美國宣布國家進(jìn)入緊急狀態(tài)，直至半個多月后才恢復(fù)起來。這也說明了作為互聯(lián)網(wǎng)下半場的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，亟須正視網(wǎng)絡(luò)安全的問題。
“其實(shí)，企業(yè)數(shù)字化、智能化也給信息網(wǎng)絡(luò)安全和生產(chǎn)經(jīng)營安全帶來了新的挑戰(zhàn)，如果自身的網(wǎng)絡(luò)、硬件有問題，處理不好會牽一發(fā)而動全身，引起企業(yè)的癱瘓，嚴(yán)重一點(diǎn)還會導(dǎo)致一個地區(qū)的癱瘓。”中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會會長、工業(yè)和信息化部原部長李毅中說。
“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”安全防護(hù)發(fā)展尚處于起步階段，隨著5G融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的廣度和深度持續(xù)增加，需引入新的安全技術(shù)和理念來應(yīng)對新的安全威脅。《烏鎮(zhèn)報(bào)告》認(rèn)為，強(qiáng)化5G網(wǎng)絡(luò)安全能力建設(shè)，要在網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算、能力開放等方面采用數(shù)據(jù)完整性保護(hù)、隔離、二次認(rèn)證等技術(shù)，并建立風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)評估機(jī)制。
除了網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)外，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還需要在提升網(wǎng)絡(luò)支撐能力、拓寬應(yīng)用深度廣度以及加快網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部署方面賦能、轉(zhuǎn)型。比如在拓寬應(yīng)用深度廣度方面，洪京一認(rèn)為，與現(xiàn)有技術(shù)、產(chǎn)品和解決方案大多聚焦在工業(yè)生產(chǎn)過程中的特定環(huán)節(jié)相比，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用場景的深度和廣度仍不夠。
“我們要持續(xù)推進(jìn)5G模組與遠(yuǎn)程操控設(shè)備、機(jī)器視覺模塊、AR/VR終端、AGV等工業(yè)終端的深度融合，支持5G在質(zhì)量檢測、遠(yuǎn)程運(yùn)維、多機(jī)協(xié)同作業(yè)、人機(jī)交互等智能制造領(lǐng)域的深化應(yīng)用，推動成熟模式在更多領(lǐng)域的推廣。”洪京一表示。
