我国“5G+工业互联网”产业发展及面临的新挑战简析_云梦妍.pdf
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1、学苑 AcademyAcademy0引言我国新一轮科技革命持续加速,产业变革深入推进,科技与产业的深度融合推动了生产方式优化、商业模式创新和产业结构升级。5G是新一代信息通信技术的代表,工业互联网是制造业转型的重要动力。“5G+工业互联网”将加速制造业数字化、网络化、智能化转型,产生的辐射带动和叠加倍增效应在助力制造强国建设的同时,还将为中国经济发展注入新动能。1简述工业互联网旨在使人、物料、机器、车间、企业等各要素实现泛在互联,构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系,提高生产效率、改进生产方式、创新应用模式、优化产业生态。5G的高速率、低时延和大连接有助于充分释放工业互联网的潜能,
2、工业互联网的诸多垂直行业和应用场景也为5G开辟了广阔的市场空间。目前,工厂主要使用的通信方式仍然是有线网络,如以太网、现场总线等,无线网络只应用于某些特殊环境中。但随着柔性生产、个性化定制等新型生产模式的兴起以及物料搬运、自动质检、远程维护等新兴生产应用的普及,传统固定产线生产模式被逐渐解构,无线网络为产线扩展、移动设备接入提供了更大的灵活性,同时避免了线体缠绕、线体长度不足等问题,能有效满足工厂的实际生产需要。不同的工业场景对无线网络的需求不同,例如,控制类应用要求网络低时延和高可靠,数据采集类应用要求网络能够承载大量接入设备,视频监测类应用需要网络具有较高上行带宽等,这些都对无线网络提出了
3、更高的要求。而5G网络特性高度契合工业生产,既能适应产线调整和移动机器人、自动导引车等移动设备的需要,为工厂设备和传感器的大量无线数据传输提供支持,又能克服传统无线网络速率慢、抗干扰能力差等弱点,极大地提升了无线网络在工业中的应用价值,推动传统制造业实现变革。5G不仅提供了网络连接,还为大数据、云计算、人工智能等技术充分赋能,助力新一代信息技术的聚合创新,解决工厂数字化转型过程中的难点和痛点,加速科技与制造业的深度耦合,为数字化转型注智赋能,推动制造业高质量发展。我国“5G+工业互联网”产业发展及面临的新挑战简析 文 云梦妍摘要:5G是新一代信息通信技术的代表,工业互联网是制造业转型的重要驱动
4、力。5G与工业互联网融合对制造业高质量发展具有重要意义。我国“5G+工业互联网”产业已进入规模化发展的新阶段。通过梳理近年来“5G+工业互联网”领域的政策举措和落地应用现状,分析“5G+工业互联网”产业发展在技术、产业、应用、人才等方面面临的新挑战,并提出相关建议。关键词:5G;工业互联网;应用发展;产业生态54China Internet互联网天地学苑Academy2产业现状2.1 政策环境近年来国家出台多项政策为“5G+工业互联网”的发展保驾护航。2017年11月,国务院印发 关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见,明确提出“在5G研究中开展面向工业互联网应用的网络技术试验
5、,协同推进5G在工业企业的应用部署”,为“5G+工业互联网”产业的起步探索奠定了良好基础。2019年11月,工信部印发“5G+工业互联网”512工程推进方案,提出5个产业公共服务平台、10个重点行业和20大典型应用场景的发展目标,并于2021年5月和11月分别发布两批“5G+工业互联网”典型应用场景和重点行业实践,对5G在工业中的应用落地起到了重要的指导作用。2022年9月,工信部印发 5G全连接工厂建设指南,推动5G与工业应用的融合向纵深发展,为“5G+工业互联网”发展的下一阶段指明了方向。2022年11月,工信部、发改委、国资委联合印发关于巩固回升向好趋势加力振作工业经济的通知,将5G作为
6、经济发展的新动能,提出要“深化 5G+工业互联网 融合应用,加快5G全连接工厂建设,推动各地高质量建设工业互联网示范区和 5G+工业互联网 融合应用先导区”,表明多个部门将合作发力,全方位多举措推进“5G+工业互联网”全面发展,进一步夯实工业经济回稳基础。在中央政策引导下,多个省市自治区因地制宜,根据当地产业发展特点,有针对性地制定战略推进5G与工业互联网的融合,如湖北省人民政府办公厅印发的湖北省5G+工业互联网融合发展行动计划(2021-2023年)、山西省工信厅印发的5G引领数字经济发展壮大2022年行动计划、江苏省工信厅会同省委网信办、省发改委等13个部门联合印发的江苏省5G应用“领航”
7、行动计划(2022-2024年)、上海市通管局印发的5G应用“海上扬帆”行动计划(20222023年)等。地方层面的政策为“5G+工业互联网”的落地和规模化发展营造了良好的环境,部分地区提供的配套资金支持不仅提升了工业企业应用5G的积极性,还能引导和撬动社会投资,激发市场主体活力。2.2 部署方式工业企业中的5G专网目前主要有三种建设模式:虚拟专网、混合专网和独立专网。其中,虚拟专网是在公网架构的基础上,通过5G切片技术从逻辑上实现业务隔离与加速,这种建设模式成本低、网络改造难度小,但可靠性与安全性也相对较弱;混合专网通过核心网用户面功能(UPF)下沉,并在企业内部署边缘计算,实现了业务数据不
8、出厂,且建设成本适中,是目前应用最为广泛的建设模式;独立专网需要获得专有频谱,在企业内自建物理专网,基站等设备完全专有,从物理上与公网实现隔离,所有数据都在企业内部流动,速率快、安全性高、自主性强,但建设和运维成本高,频谱资源利用不充分,目前仍在探索中。内置5G芯片和模组的5G设备可以直接接入工厂的5G网络,如5G机器人、5G无人车等。而对工厂中的存量设备和新购置的不支持5G网络的设备,可以通过5G网关和5G CPE对其进行5G化改造,实现5G与现有生产体系的互联互通,推动工厂网络部署向5G平稳过渡,这也是目前普遍被工业企业使用的方式。2.3 应用场景在工厂中部署5G为企业带来了诸多好处。第一
9、,提高生产效率。例如,5G自动导引车和5G物流机器人极大改善了厂内物料和产品的运输效率。第二,创新生产方式。例如,工人佩戴AR头显,借助5G网络的大带宽和低时延可与专家实现高效的远程通信,便于远程指导和故障排除。第三,保障生产安全。例如,在危险和条件苛刻的不适合工人活动的生产环境中,可远程操控5G设备代替人工作业,提高工人安全性。工信部“5G+工业互联网”典型应用场景和重点行业实践梳理了20个典型应用场景,分别是:协同研发设计、远程设备操控、设备协同作业、柔性生产制造、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、工 业企业中的5G专网目前主要 有三种建设模式:虚拟专网、混合 专网和独立专网。55
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