5G與工業互聯網的融合應用實踐

文｜武文宇

隨著“互聯網+工業”模式的深度發展，5G與工業互聯網的融合應用將成為現代工業發展的重要途徑，是實現工業跨區域聯動、跨行業聯盟的核心基礎和關鍵技術，對工業經濟高質量發展起著至關重要的作用。

一、5G與工業互聯網的融合應用場景

工業互聯網是現代化工業的核心技術支撐，通過借助互聯網技術實現原料、生產、供應、銷售、運輸等各方的無縫銜接，以及生產線各設備之間的有效連接，可以快速提升工業生產的效率和效能，使工業產品的設計、研發、生產、運輸、供應、銷售乃至售后服務形成一體化的全新格局，促進工業生產的跨越式發展。而面對日益復雜的工業生產環節和海量的工業信息，以往的4G技術已經無法滿足現代工業運行的客觀需要，工業互聯網模式下5G技術的引入已經成為工業發展的必由之路。

（一）5G與遠程控制的融合應用場景

在礦產開發、建筑施工等工業領域，由于作業環境相對復雜，施工作業的風險系數遠遠高于其他行業，作業人員的安全問題始終是工業生產的重中之重。通過5G技術的融合應用，機械設備可以運用高清攝像、視頻技術來進行數據或圖像采集，作業人員只需要在安全的區域內對相關技術設備進行遠程操控，發出相應的操作指令并獲取所需的信息，就可以順利地完成相應的作業任務。例如，在礦產開發過程中，企業可以運用全方位監控技術和無人機視頻巡檢，真正實現作業人員坐在監控室中遠程操作無人機械進行礦產挖掘，極大地降低了高危行業的人身危險性。

（二）5G與云端機器人的融合應用場景

隨著我國信息技術尤其是智慧生產的創新發展，許多工廠或者工業園區都開始探索實踐系統化、智能化管理，實現對大型工廠或者工業園區內部各環節、各部位的全面協同、統籌管理。5G技術的引入不僅可以大幅提升系統運行和數據傳輸的效率，使管理系統的智能控制得以常態化運轉，同時還能夠與區域內的視頻監控、音頻監測等設備進行互聯互通，并借助工業傳感設備、無人機等進行數據信息的實時收集，在智慧云端進行數據的互聯共享，從而推動工業互聯網的轉型升級。例如，位于湖北襄陽的格爾瑪產業園，整個工廠只需要1名“監工”，在5G信號全覆蓋下實現整個產業園“無人”“黑燈”生產，在節約近百倍人力資源的同時促進生產效能的大幅提升。

（三）5G與機器視覺技術的融合應用場景

以AR和VR為代表的機器視覺控制技術，是5G技術深入發展的重要表現，同時也可以被廣泛地應用于工業互聯網領域。通過機器視覺技術的應用，作業人員可以對生產設備進行遠程操控甚至虛擬設計，使人與設備、產品之間的互動不再需要直接的接觸，從而大幅降低了時間和空間對于生產、創造活動的限制與約束，實現產品質量和生效效率的明顯提升。尤其是VR技術的應用，可以對生產場景以及生產人員進行外觀識別與視覺檢測，從而更加精準、客觀地協助開展遠程監控和安保，避免人工操作可能存在的疏忽或者放任。例如，中興科技在長沙搭建的智能工廠，通過VR技術實現生產環節的全面監測，基于AR技術開展生產設備的遠程檢測，使5G技術真正服務于智慧生產。

（四）5G與超高清視頻技術的融合應用場景

5G與超高清視頻技術的融合應用，是當前5G與工業互聯網技術融合應用中較為成熟的技術場景，也是業界公認的5G在工業互聯網領域應用的首批場景。“5G視頻”能夠實現極高清晰度和分辨率的數據傳輸，使遠程監管、測量等與實地操作之間的差距得到極大程度地縮小。例如，航天企業通過5G網絡進行超高清視頻影像傳輸，可以在云端完成對精密產品的質量監測與缺陷識別，避免人工檢測可以造成的設備磨損或者其他影響，同時還可以運用無人機測量設備進行遠程測量分析，實現產品設備“裝配——測量”一體化，有效提升產品裝配的質量和工藝。

二、5G與工業互聯網融合應用的客觀挑戰

（一）5G商用化與工業互聯網的需求之間存在偏差

目前，無論是國內還是國際上的5G標準，都是基于生產消費的場景進行設計和規劃，因而下行帶寬遠遠高于上行帶寬，二者之間的差距高達三倍左右。然而，工業生產尤其是工業互聯網在帶寬方面的需求恰恰相反，特別是以機器視覺技術為核心的5G融合運用場景下更加需要對上行數據進行處理，因而上行帶寬的需求遠遠大于下行帶寬。因此，5G在與工業互聯網融合應用的過程中不可避免地會出現兩難局面，要么上行帶寬不能滿足工業互聯網的數據傳輸需求，導致出現系統不穩定、數據傳輸延時等問題，要么下行帶寬資源嚴重浪費，對企業造成額外的經濟負擔。

（二）5G規模與工業生產現狀存在不匹配現象

5G與工業互聯網的融合應用，往往需要工業生產企業具有相當大的生產規模，尤其是在機械設備和管理系統方面既要擁有足夠的數量，同時還必須要著力提升智能機械、無人機械的比例，這樣才能夠更好地發揮5G技術的優勢。然而，我國絕大多數的工業企業還存在著產業分散、產能低端等情況，在生產規模和技術規模等方面都不能與5G技術相匹配，更沒有形成工業互聯網所需的企業生產模組，數字化水平難以發揮5G技術的真正價值。即使是具有雄厚實力的大型企業，也不可能立即淘汰絕大多數的傳統機械設備，導致生產設備的智能化、自動化技術含量不高，5G技術的投入和運用空間十分有限。

（三）工業行業的融合程度與5G環境不相符

工業互聯網的發展理念并不能局限于某一個工廠或者企業內部，而要面向整個產業甚至整個行業，形成不同工廠、不同產業、不同行業之間的協同作業，以規模化應用帶動整個行業的創新發展。然而，我國目前的行業仍然處于各自為戰的狀態，市場競爭優先于企業合作，即使是行業的龍頭企業也沒有發揮出行業融合的作用，5G運用往往局限于企業的不同園區、廠區內部，帶動效應沒有得到很好的發揮。尤其是在我國5G行業標準尚未明確的情況下，各工業企業在探索和運用5G與工業互聯網的融合時缺乏統一的標準，導致同行企業或者上下游之間的技術、軟件、平臺等無法有效兼容，進而影響了5G與工業互聯網融合發展的進一步應用。

三、5G與工業互聯網融合應用的改進對策

（一）加強頂層設計，優化融合環境

無論是5G還是工業互聯網，都不能滿足于一廠、一地的小范圍融合，而要從省級層面甚至國家層面進行頂層規劃與設計，加強傳統工業與現代通信業之間的聯動發展，將5G與工業互聯網的融合應用提高到國家戰略的層面，為二者融合提供最優質的外部環境。除了企業規劃外，工業和通信行業也應當加強融合應用的制度建設，堅持積極、慎重的態度推動5G與工業互聯網融合應用監控模式構建，不斷建立和健全相關行業制度和融合規范，切實防控融合應用過程中可能存在的技術風險和安全風險，從而為二者融合應用創造更加健康的環境。

（二）加快技術革新，深化融合應用

工業企業應當在核算好自身收支的基礎上，以更加長遠的眼光進行生產和市場布局，將5G融合應用作為企業發展、技術革新和設備升級的重要元素，不斷推動自身產業的更新換代。一方面要積極引入自動化、智能化設備，逐步實現傳統生產機械設備的退出與換代，為5G與工業互聯網應用打下根基；另一方面要探索產品生產和制造的創新發展，探索基于個性化定制與規模化管理的現代生產模式，從而在壓降企業運營和管理成本的同時為用戶提供更加優質的產品服務。

（三）培養專業人才，推動行業發展

5G與工業互聯網的融合應用離不開人才的保障，相關企業要加強與高校之間的校企合作，共同培養一批既懂得信息技術又掌握工業實踐的跨行業人才，加速推進工業互聯網和現代化的發展。尤其是對于大型企業來說，要發揮企業主導和人才引領作用，嘗試將融合的觸角延伸到上下游的產業鏈以及同行業的中小型企業，共同打造工業互聯網的5G應用格局，以系統化、網絡化發展促進行業的共贏發展。

綜上所述，5G與工業互聯網的融合應用將愈發深入，切實促進現代工業企業的可持續發展，實現工業產業的創新發展，為我國工業生產和信息化發展注入更多的力量。