深化5G應用，創建全連接工廠

信 文｜沈 彬 胡鐘顥 尹本臻

建設5G全連接工廠將促進“5G+工業互聯網”由“局部場景”向“工廠全局”、由“外圍應用”向“生產核心”的創新發展，加快“5G+工業互聯網”新技術、新場景、新模式的廣泛普及和深度拓展

當前新一輪科技革命與產業變革蓬勃發展，我國將做強做優做大數字經濟作為重要的戰略選擇，加速推進。工業互聯網是新一代信息通信技術與實體經濟深度融合的新型基礎設施、應用模式和產業生態，為數字化轉型提供了路徑和方法論。企業作為數字化轉型的重要載體，實施工業互聯網已成為企業發展的必然選擇。同時以5G為代表的新一代信息技術不斷在多領域的應用創新，為工業互聯網在工業各細分行業乃至產業的深入實施，提供了關鍵技術支撐。習近平總書記強調，5G與工業互聯網的融合將加速數字中國、智慧社會建設，加速中國新型工業化進程，為中國經濟發展注入新動能。

自2019年工業和信息化部發布《“5G+工業互聯網”512工程推進方案》以來，全國各地方、各行業、各企業積極響應、密切合作、創新探索，已在電子設備制造、裝備制造、采礦、石化化工、電力等十大重點行業領域，培育形成二十個“5G+工業互聯網”典型應用場景，取得了積極成效。為進一步促進“5G+工業互聯網”由“局部場景”向“工廠全局”、由“外圍應用”向“生產核心”的創新發展，在《工業互聯網創新發展行動計劃（2021—2023年）》《5G應用“揚帆”行動計劃（2021—2023年）》等文件中，均提出建設5G全連接工廠。并于2022年9月正式發布《5G全連接工廠建設指南》，明確提出了5G全連接工廠建設的總體目標、建設內容、建設路徑等，加快“5G+工業互聯網”新技術、新場景、新模式的廣泛普及和深度拓展。

5G全連接工廠的理解與建設

5G全連接工廠是充分利用以5G為代表的新一代信息通信技術集成，打造新型工業互聯網基礎設施，新建或改造產線級、車間級、工廠級等生產現場，形成生產單元廣泛連接、信息（IT）運營（OT）深度融合、數據要素充分利用、創新應用高效賦能的先進工廠。并在《5G全連接工廠建設指南》中提出了基礎設施建設、廠區現場升級、關鍵環節應用、網絡安全防護等四方面建設內容。經研究，可將5G全連接工廠從“5G”“全連接”“工廠”等三方面進行理解和開展建設。

“5G”。5G全連接工廠一方面通過在工廠內加快5G網絡部署與應用，對企業內現有的有線網絡、無線網絡等進行補充，發揮5G可“一網到底”的網絡能力，綜合利用時間敏感網絡（TSN）、軟件定義網絡（SDN）推動企業辦公、生產管理、監控預警、工業控制、物聯等網絡互通，進一步推進IT網絡和OT網絡融合，促進企業內網絡向無線化、扁平化、融合化演進。另一方面，通過發揮5G大帶寬、低時延、廣鏈接的技術特性，通過“5G+人工智能”“5G+大數據”“5G+云計算”“5G+邊緣計算”等，在研發設計、生產運行、檢查監測、倉儲物流、運營管理等關鍵環節，探索新一代信息技術的典型應用。

“全連接”。5G全連接工廠主要是結合企業生產、運營、管理的實際需要，推動人、機、料、法、環、測等生產要素的聯網，加快推進“啞”設備和單機系統的網絡化改造。在各生產要素聯網后，強化數據采集、數據存儲與數據應用，激活工業數據價值。充分運用5G、人工智能等新一代信息技術，推動生產現場軟硬件系統的云化部署和各類移動端應用程序（App）研發，強化軟硬件系統與應用的連接，促進能力的互通共享，進一步推進傳統產業提質、降本、增效、綠色、安全發展。

“工廠”。5G全連接工廠的實施主體，不僅限于傳統制造業工廠還包含具備生產現場條件的行業和領域，如礦山、港口、電力、物流等。企業在實施的過程中，緊密結合企業數字化轉型和發展需求，以技術可行、成本可控為前提，選擇產線、車間、工廠等任一層級展開建設，并隨著5G和工業互聯網相關技術演進和應用能力提升，不斷提高5G全連接工廠水平，持續完善“5G+工業互聯網”在產線、車間、工廠的綜合應用方案。建議在新工廠建設時，可以按照5G全連接工廠建設內容進行一體化設計和建設。對于現有工廠，建議要立足實際需求，通過應用場景的改造升級，逐步建成5G全連接工廠。

5G全連接工廠的產業基礎

近年來，通過“5G+工業互聯網”在各行業領域的快速應用探索，已在技術、產品、標準等方面為5G全連接工廠建設打下了堅實的基礎。

技術基礎。已探索出5G網絡虛擬專網、混合專網、獨立專網的部署方式，以及生產現場的設備、網絡、系統的接入方式。強化5G與工業現場總線、工業以太網、工業無線網絡等多種技術協議的融合互通，5G與確定性網絡、無源光網絡、短距離通信、毫米波通信、多接入邊緣計算（MEC）、高精度定位等技術融合發展，持續探索“5G+工業互聯網”及新型網絡技術在工業生產中的應用，為5G全連接工廠建設提供技術支撐。

產品基礎。加快工業級5G芯片、模組、網關的研發與生產。通過加裝帶有5G傳輸能力的傳感器，設備接入5G網關等方式，加快推動工業現場“啞設備”改造。5G設備廠商與相關單位等共同研發具有5G技術能力的工業終端/設備、產線、系統等產品，如5G工業機器人、5G工業相機、5G攝像機、5GAGV小車、5G可編程邏輯控制器（5GPLC）、5G分布式控制系統(5GDCS)、5G機床等，為5G全連接工廠建設提供產品支撐。

標準基礎。在工業和信息化部發布的《工業互聯網綜合標準化體系建設指南（2021版）》中，將“5G+工業互聯網”作為重要組成部分，研究制定5G工業設備接口標準、5G工業網關標準、多接入邊緣計算（MEC）技術標準、企業內部5G網絡組網建設標準、5G接入安全標準等技術標準，5G在電子設備制造、裝備制造、采礦、鋼鐵、電力等不同行業等應用標準，以及企業內部5G網絡管理與服務標準，為5G全連接工廠建設提供標準支撐。

通過5G全連接工廠建設，實現了不同行業間生產要素的可視，產線的快速調整等，并將5G全連接工廠與工業互聯網“雙跨”平臺協同發展，可真正實現用戶將各類需求發布至平臺上，企業可根據平臺上的需求及工廠的生產資源和產線的運行情況，接下訂單的全部或部分內容進行生產，探索形成5G全連接工廠間的協同生產模式創新。

5G全連接工廠的創新發展

企業自身的創新發展。通過5G全連接工廠建設，一方面隨著企業智能化生產的不斷推進，推動實現5G技術在核心生產環節的應用突破，加速“5G+工業互聯網”應用創新，探索由5G應用于生產單一環節簡單場景向多環節復雜場景延伸，并形成整體解決方案。另一方面夯實網絡和數據基礎，消除企業信息孤島，打破IT、OT分散部署方式，加快數字孿生工廠構建與運行，全面掌握工廠生產運行情況，實現工廠透明可視、少人無人、柔性生產及資源的深度優化、管理的智慧化等發展需求，打造工廠數字化、網絡化、智能化升級的創新發展模式。

產業鏈/供應鏈的創新發展。通過5G全連接工廠建設，形成5G全連接工廠建設方案，并可將該方案推廣至產業鏈上下游單位。產業鏈上下游的單位以同一5G全連接工廠建設方案為基礎，并結合自身數字化轉型需求，進行部分調整，形成5G全連接工廠。因產業鏈上下游單位均以同一建設方案為基礎建設5G全連接工廠，對于產業鏈上下游打通提供了較好的基礎，可進一步根據企業之間的業務需要，推動實現資源、數據、能力共享。

產業協同生態的創新發展。通過5G全連接工廠建設，實現了不同行業間生產要素的可視，產線的快速調整等，并將5G全連接工廠與工業互聯網“雙跨”平臺協同發展，可真正實現用戶將各類需求發布至平臺上，企業可根據平臺上的需求及工廠的生產資源和產線的運行情況，接下訂單的全部或部分內容進行生產，探索形成5G全連接工廠間的協同生產模式創新。5G全連接工廠可推動打破行業間的部分壁壘。根據實際的生產生活需要，形成更大規模、更加靈活的全連接生產“網絡”生態，實現用戶、生產企業、協作企業、金融機構等全產業鏈的協同創新。

推動5G全連接工廠創新發展建議

為加快5G全連接工廠的創新發展，在《5G全連接工廠建設指南》的引導下，充分結合各地方區域優勢與資源稟賦，建議各地方政府和相關產業界共同發力，從政策建設、產業建設、環境建設等角度出發，大力推動企業開展5G全連接工廠建設。

在政策建設方面，建議各地方出臺相關政策推動企業建設5G全連接工廠，及時跟蹤工廠建設情況，打造試點示范項目，并建立工廠建設成效評估機制。同時建議各地方通過專項資金、產業基金等方式加大資金支持力度，可通過企業貸款、融資、保險、稅收等多種方式，積極拓寬資金來源，加大對企業的支持力度。

在產業建設方面，建議工業互聯產業聯盟等具備條件的產業組織，加快推進“5G全連接工廠藍海計劃”，聯合產學研各方，積極開展技術驗證、標準研制、產品研發、工廠培育、人才儲備等各項工作，深化各行業5G全連接工廠建設方案，為企業建設5G全連接工廠提供全方位的產業支撐能力。

在環境建設方面，建議工業企業、基礎電信企業、互聯網企業、科研院所、高校等單位，加強5G全連接工廠建設合作，深化多方參與、合作共贏的“團體賽”發展模式。建議更多市場主體進入“5G+工業互聯網”領域，培育一批具有相關技術能力的解決方案提供商和系統集成商，探索ToB的網絡服務的虛擬運營商建設。同時建議注重5G全連接工廠建設的經驗總結、成果交流及宣傳推廣。