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近期，工信部發(fā)布了首批“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”重點行業(yè)和應用場景，首批重點行業(yè)和應用場景涵蓋電子設備生產(chǎn)、裝備制造、鋼鐵、采礦、電力等5大行業(yè)，以及協(xié)同研發(fā)設計、遠程設備操控、柔性生產(chǎn)制造等10大應用場景。
特別是5G網(wǎng)絡的發(fā)展，自2019年實現(xiàn)商用以來，包括中國移動、中國聯(lián)通、中國電信等在內的運營商加緊了5G網(wǎng)絡建設步伐，在全國各地部署5G網(wǎng)絡，建設5G基站。尤其是2020年新冠疫情期間，5G表現(xiàn)尤為突出，近一年時間，5G網(wǎng)絡覆蓋從十幾個城市擴展至300多個城市。
據(jù)統(tǒng)計，從三大運營商發(fā)布的2020年財報中可以看出，2021年三大運營商資本開支預算合計為3706億元，同比增長10.69%，5G相關的資本開支預算合計達1847億元，同比增長2.44%。
截至目前，全國建成5G基站81.9萬個，占全球的70%以上，覆蓋了全國所有地級以上城市，5G終端連接數(shù)超過了3.1億，5G在工業(yè)領域和經(jīng)濟社會各領域的應用示范項目已經(jīng)超過了1萬個。全國工業(yè)企業(yè)建設“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”項目超過1500個。
顯然，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”已成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G發(fā)展進程中產(chǎn)業(yè)熱情最高、創(chuàng)新最活躍、成效最顯著的領域之一。
十大典型應用場景
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及的主體包括機器、車間、企業(yè)、人等，端到端的產(chǎn)業(yè)鏈包括設計、研發(fā)、生產(chǎn)、營銷、管理、服務等環(huán)節(jié)，在工廠內需要實現(xiàn)信息采集設備、生產(chǎn)設備、生產(chǎn)管理系統(tǒng)及主體之間的關聯(lián)，在工廠外需要實現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)、協(xié)作企業(yè)、產(chǎn)品、用戶、金融機構、供應鏈、物流等企業(yè)的互聯(lián)。
而5G超大帶寬、超低延時，具備感知泛在、連接泛在、智能泛在等優(yōu)勢，可以確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素資源的順暢連接和快速精準控制的高要求。因此，在5G商用強大輔助下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及的應用場景愈漸豐富。
■ 協(xié)同研發(fā)設計
遠程研發(fā)實驗：科研人員結合現(xiàn)場畫面和數(shù)據(jù)，遠程在線協(xié)同完成實驗；
異地協(xié)同設計：設計人員利用各類虛擬現(xiàn)實終端接入沉浸式虛擬環(huán)境，異地協(xié)同修改設計圖紙。
■ 遠程設備操控
設備操控員根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場視頻畫面及各類數(shù)據(jù)，遠程實時對現(xiàn)場工業(yè)設備進行精準操控。
■ 設備協(xié)同作業(yè)
生產(chǎn)現(xiàn)場的多臺設備按需靈活組成一個協(xié)同工作體系，實現(xiàn)多個設備的協(xié)同調度及分工合作。
■ 柔性生產(chǎn)制造
數(shù)控機床等設備通過無線化改造可以實現(xiàn)快速重構，按照市場需求進行靈活配置。
■ 現(xiàn)場輔助裝配
現(xiàn)場人員通過AR\VR眼鏡等智能終端獲取增強圖像疊加，裝配可視化呈現(xiàn)，輔助完成復雜精細的設備裝配。
■ 機器視覺質檢
質檢終端根據(jù)邊端、云端算法對高清圖像的識別與分析，實現(xiàn)產(chǎn)品缺陷實時監(jiān)測，自動分揀與質量溯源。
■ 設備故障診斷
系統(tǒng)利用設備全生命周期監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)挖掘等技術，實現(xiàn)對設備故障的診斷、定位，報警或動態(tài)預測。
■ 廠區(qū)智能物流
智能物流調度系統(tǒng)對廠區(qū)內的物流終端進行調度管理，實現(xiàn)全流程自動化，智能化的物流作業(yè)。
■ 無人智能巡檢
采用智能的巡檢機器人或無人機等移動巡檢設備替換傳統(tǒng)人工巡檢，實現(xiàn)高效靈活，更大范圍的安防巡檢。
■ 生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測
智能監(jiān)測系統(tǒng)通過實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、圖像識別、自定義報警等技術，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場全方位智能化安全監(jiān)測和管理。
五大重點行業(yè)
■ 電子生產(chǎn)設備
電子設備制造行業(yè)自動化水平高、數(shù)字化基礎好，產(chǎn)品迭代速度快，發(fā)展智能制造、個性化定制、精益化管理等模式潛力大。如華為、海爾、格力、中興等利用5G技術實踐柔性生產(chǎn)制造、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質檢、廠區(qū)智能物流等典型應用場景，顯著達到降本增效的作用。
■ 裝備制造
裝備制造業(yè)涉及航空制造、船舶制造、汽車制造與工程機械制造等重要領域，其產(chǎn)品結構高度復雜、產(chǎn)品體型偏大，具有技術要求高、生產(chǎn)安全標準嚴格、資本投入大等行業(yè)特點，因此，需要更加精密的裝配加工能力及質檢手段來支撐企業(yè)長期發(fā)展。如中國商飛、三一重工、福田汽車等應用5G技術積極探索協(xié)同研發(fā)設計、協(xié)同設備作業(yè)、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質檢等典型應用。
■ 鋼鐵
鋼鐵行業(yè)主要包括煉鋼、鑄鋼、軋鋼、倉儲物流等環(huán)節(jié)，該行業(yè)面臨設備維護效率低、生產(chǎn)過程不透明、下游需求碎片化等痛點，對智能制造需求迫切。如鞍鋼、馬鋼、寶鋼等均應用5G技術的典型應用場景，覆蓋鋼鐵生產(chǎn)全流程，取得提質增效、綠色發(fā)展的成效。
■ 采礦
安全生產(chǎn)是采礦行業(yè)的紅線，采礦行業(yè)存在著礦石墜落、塌方、滑坡、瓦斯爆炸等一系列事故風險，對工人健康造成較大威脅。如新元煤礦、千葉水泥、龐龐塔煤礦等利用5G技術積極實踐遠程設備操控、設備協(xié)同作業(yè)、無人智能巡檢、生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景，成效顯著。
■ 電力
電力行業(yè)主要涉及發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個環(huán)節(jié)，存在安全監(jiān)控不到位、環(huán)保要求高、信息孤島、設備實時監(jiān)管難、精細化管理難等痛點，對向清潔、低碳、高效、安全的轉型需求迫切。如國家電網(wǎng)、中核集團、南方電網(wǎng)均利用5G技術，在發(fā)電環(huán)節(jié)的現(xiàn)場輔助裝配、輸電環(huán)節(jié)的無人智能巡檢、配電環(huán)節(jié)的設備故障診斷、用電環(huán)節(jié)的生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用，取得明顯成效。
可見，經(jīng)過兩年多的摸索應用，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都取得了階段性的進展，兩者的融合應用的范圍正在向生產(chǎn)制造核心環(huán)節(jié)不斷延伸和深入，覆蓋行業(yè)和領域也日趨廣泛。
融合現(xiàn)狀：聚焦痛點+持續(xù)發(fā)力
盡管5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用成效已經(jīng)非常明顯，也取得了諸多喜人的成績，但總的來看，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面的應用現(xiàn)處于標桿打造階段。一方面，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)存制造廠商自有網(wǎng)絡融合難度較高；另一方面，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)尚未成熟，相關產(chǎn)品及解決方案仍需要完善，現(xiàn)有5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡部署成本相對較高，工廠客戶建設負擔大。此外，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展過程中安全問題也引起關注。
安全風險
安全無疑是5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的基礎?，F(xiàn)有的工廠控制系統(tǒng)是一個相對封閉的獨立網(wǎng)絡，與企業(yè)信息系統(tǒng)之間通常單項隔離，甚至是完全物理隔離，現(xiàn)場采集終端也處于相對封閉的環(huán)境，但隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應用，IT與OT實現(xiàn)跨界融合，這種泛在的連接致使生產(chǎn)安全管理和網(wǎng)絡安全管理的界限模糊，工廠控制安全容易受到威脅，網(wǎng)絡攻擊才有機可乘，從IT層滲透到OT層，造成工業(yè)系統(tǒng)中斷等風險。
根據(jù)國家信息安全漏洞共享平臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截止到2020年12月，CNVD收錄的與工業(yè)控制系統(tǒng)相關的漏洞高達2955個，其中，2020年新增593個。
安全漏洞數(shù)量快速增長，整體形勢嚴峻，特別是能源、化工等事關國家經(jīng)濟命脈的關鍵基礎領域，對安全問題尤為看重。近年頻發(fā)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風險事件足以引發(fā)全行業(yè)的共同關注，如今年5月份，美國最大的成品油管道運營商Colonial Pipeline遭受到疑似勒索軟件DarkSide攻擊，為了控制安全漏洞，該運營商被迫關閉其位于美國東部沿海各州供油的關鍵燃油網(wǎng)絡。
投資回報率
眾所周知，在未來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將是5G最大的應用場景，就目前來看，我國制造業(yè)中目前有90%以上的企業(yè)屬于中小企業(yè)，這其中的大部分企業(yè)現(xiàn)有設備，尚不具備智能化及數(shù)字化采集能力，因此，數(shù)據(jù)連接就無從談起，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價值還沒有被工業(yè)企業(yè)普遍認同。
對于很多尚未達到自動化、信息化、智能化水平的工廠，其升級改造的資金與成本壓力很大。而5G推廣初期的建網(wǎng)和運維成本都很高，企業(yè)利潤空間非常有限，由于資金回報周期拉長，在一定程度上也會影響各方參與的積極性。
面對不同應用場景、不同業(yè)務對通信網(wǎng)絡能力的差異化需求，需要構建更多的5G解決方案，以最大限度的提高運營商、用戶企業(yè)的投資回報率。
產(chǎn)業(yè)成熟度
當下，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的知識難度、生產(chǎn)環(huán)節(jié)的專業(yè)性要求都很高，現(xiàn)有技術、產(chǎn)品和解決方案大多針對工業(yè)制造流程的某一環(huán)節(jié)，尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。面對很多行業(yè)和技術壁壘，雖涌現(xiàn)出一批典型應用，但可持續(xù)的商業(yè)模式、市場造血能力均亟待加強。
因此，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要與各領域的生產(chǎn)實踐、行業(yè)特性、知識經(jīng)驗緊密結合，拓展應用場景的廣度與深度，進一步加強運營商與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的溝通融合與跨界合作，積極建立供需對接渠道，推動運營商、設備商與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)開展“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”終端關鍵技術、性能、形態(tài)等方面的測試驗證，加速推動產(chǎn)業(yè)應用能力的成熟，共同培育壯大“5G＋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。
當然這些痛點與問題都是5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在初期融合與探索過程中不可避免的共性問題，當前，這二者究竟融合到什么程度，業(yè)界對其認知也不統(tǒng)一。一方面，5G是管道，加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在工廠應用，催生工業(yè)專網(wǎng)，這是其基本應用方向；另一方面，5G滲入工業(yè)制造業(yè)場景中，在無人操作、協(xié)同作業(yè)、柔性制造、無人工廠等方向發(fā)揮不可替代的作用，所以5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是有邊界的，并非包羅萬象。
可以肯定的一點是，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從概念走向現(xiàn)實，這其中雖有諸多應用場景有待挖掘，諸多應用困難亟待突破，諸多技術瓶頸需要解決，但總體來看，未來，隨著信息技術與運維經(jīng)驗的不斷成熟，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造的價值將顛覆傳統(tǒng)行業(yè)想象力，為行業(yè)提質增效釋放乘數(shù)效應。
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