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5G工廠推動(dòng)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”高質(zhì)量發(fā)展

為加速行業(yè)提質(zhì)、降本、增效，2022年9月，工信部印發(fā)了《5G全連接工廠建設(shè)指南》，面向原材料、裝備、消費(fèi)品、電子等制造業(yè)各行業(yè)以及采礦、港口、電力等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域，推動(dòng)萬(wàn)家企業(yè)開(kāi)展5G全連接工廠建設(shè)，推動(dòng)5G融合應(yīng)用縱深發(fā)展。

值此《5G全連接工廠建設(shè)指南》發(fā)布一周年之際，作為ICT行業(yè)權(quán)威媒體，通信世界全媒體特別策劃“5G工廠的量變與質(zhì)變”專(zhuān)題，深度剖析一年來(lái)我國(guó)5G全連接工廠的發(fā)展情況，以及規(guī)模復(fù)制遇到的挑戰(zhàn)，以推動(dòng)5G產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

2022年8月，工業(yè)和信息化部正式發(fā)布的《5G全連接工廠建設(shè)指南》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指南》）指出，5G工廠是充分利用以5G為代表的新一代信息通信技術(shù)集成，打造新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，新建或改造產(chǎn)線級(jí)、車(chē)間級(jí)、工廠級(jí)等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，形成生產(chǎn)單元廣泛連接、信息（IT）運(yùn)營(yíng)（OT）深度融合、數(shù)據(jù)要素充分利用、創(chuàng)新應(yīng)用高效賦能的先進(jìn)工廠。

《指南》中明確了5G工廠的建設(shè)目標(biāo)，即在“十四五”時(shí)期，主要面向原材料、裝備、消費(fèi)品、電子等制造業(yè)行業(yè)以及采礦、港口、電力等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域，推動(dòng)萬(wàn)家企業(yè)開(kāi)展5G工廠建設(shè)，建成1000個(gè)分類(lèi)分級(jí)、特色鮮明的工廠，打造100個(gè)標(biāo)桿工廠，推動(dòng)5G融合應(yīng)用縱深發(fā)展。

《指南》發(fā)布后，引起了工業(yè)企業(yè)、基礎(chǔ)電信企業(yè)的廣泛關(guān)注，部分企業(yè)快速部署實(shí)施。據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟通過(guò)“5G工廠種子項(xiàng)目”統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已有1800余個(gè)5G工廠項(xiàng)目，涉及29個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，已覆蓋裝備制造、電子設(shè)備制造、石化化工、采礦、鋼鐵、電力、紡織、建材、港口、家電等10個(gè)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”重點(diǎn)行業(yè)，以及有色金屬、材料等其他行業(yè)，項(xiàng)目類(lèi)型已包含產(chǎn)線、車(chē)間、工廠等各層級(jí)。

通過(guò)5G工廠的快速推動(dòng)，在工廠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、5G應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)生態(tài)等多方面形成了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，有效促進(jìn)企業(yè)提質(zhì)、降本、增效，以及綠色、安全發(fā)展。

基本形成了基于5G網(wǎng)絡(luò)的“端-邊-云”三層基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)

《指南》中明確指出，5G工廠建設(shè)包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、廠區(qū)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)等四方面的建設(shè)內(nèi)容。其中基礎(chǔ)設(shè)施包含了5G網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、邊緣計(jì)算、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等的建設(shè)。

從“5G工廠種子項(xiàng)目”建設(shè)情況來(lái)看，基礎(chǔ)電信企業(yè)均面向項(xiàng)目建設(shè)需求及企業(yè)未來(lái)發(fā)展，在項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，并且大部分采用了UPF等核心網(wǎng)元下沉至工廠內(nèi)的混合專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)模式，并根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要將5G網(wǎng)絡(luò)接入到物聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)、安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、辦公網(wǎng)絡(luò)等。工業(yè)企業(yè)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行5G化改造，增強(qiáng)設(shè)備的移動(dòng)性，以滿足企業(yè)快速換線、柔性生產(chǎn)，以及設(shè)備在更大范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)等需求。

5G工廠充分利用了5G網(wǎng)絡(luò)廣連接、大帶寬等性能，在工廠內(nèi)大量部署傳感器及攝像頭，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)數(shù)據(jù)采集，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型打下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。目前，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備終端通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)接入的數(shù)量正在逐步增加，通過(guò)配套建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況以及設(shè)備聯(lián)網(wǎng)情況等。

同時(shí)，5G工廠進(jìn)一步引導(dǎo)企業(yè)加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并根據(jù)企業(yè)的實(shí)際業(yè)務(wù)需要，分別在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、邊緣云、邊緣網(wǎng)關(guān)、邊緣控制器等設(shè)施上部署工業(yè)軟件或APP，結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、AV/VR等技術(shù)，提升企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、管理效率，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，提高生產(chǎn)能效。

目前通過(guò)5G工廠建設(shè)，已基本形成了基于5G網(wǎng)絡(luò)的“端-邊-云”三層基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)，有效解決以往工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)不能互通、數(shù)據(jù)信息“孤島”等問(wèn)題。

推動(dòng)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用場(chǎng)景拓展至生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)

在5G工廠建設(shè)發(fā)展中，機(jī)器視覺(jué)質(zhì)檢、廠區(qū)智能物流、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用場(chǎng)景已在各行業(yè)廣泛落地。

其中機(jī)器視覺(jué)質(zhì)檢充分運(yùn)用5G大帶寬特性，在質(zhì)檢環(huán)節(jié)將工業(yè)相機(jī)或激光器掃描儀等質(zhì)檢終端，通過(guò)內(nèi)嵌5G模組或部署5G網(wǎng)關(guān)等方式接入5G網(wǎng)絡(luò)，將實(shí)時(shí)拍攝的產(chǎn)品高清圖像通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)傳輸至專(zhuān)家系統(tǒng)。專(zhuān)家系統(tǒng)基于人工智能算法模型進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，判斷產(chǎn)品是否存在缺陷；在此基礎(chǔ)上，有效記錄產(chǎn)品質(zhì)量信息，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量溯源及產(chǎn)品優(yōu)化。

廠區(qū)智能物流充分運(yùn)用5G無(wú)線傳輸特性，將廠區(qū)內(nèi)AGV、RGV等物料運(yùn)輸車(chē)輛內(nèi)置5G模組或接入5G網(wǎng)關(guān)，使其按照物流調(diào)度系統(tǒng)的路線編排，在立體倉(cāng)庫(kù)與各生產(chǎn)工位間定時(shí)、定點(diǎn)、定量精準(zhǔn)配送物料，有效降低了倉(cāng)儲(chǔ)成本，提升了運(yùn)營(yíng)效率和倉(cāng)儲(chǔ)管理能力。

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)充分利用5G廣連接、大帶寬等特性，將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)部署的大量傳感器、攝像頭和數(shù)據(jù)采集終端接入5G網(wǎng)絡(luò)，將采集到的環(huán)境、人員動(dòng)作、設(shè)備運(yùn)行等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)回傳至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行高精度識(shí)別、自定義報(bào)警和區(qū)域監(jiān)控，實(shí)時(shí)提醒異常狀態(tài)，為安全生產(chǎn)、能效管控等提供保障。

同時(shí)，在5G工廠建設(shè)過(guò)程中，工業(yè)企業(yè)、基礎(chǔ)電信企業(yè)、解決方案提供商等單位挖掘“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用場(chǎng)景，將其拓展至生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)。

目前商用5G可以達(dá)到時(shí)延小于20毫秒、可靠性高于99.99%的技術(shù)指標(biāo)，控制系統(tǒng)可進(jìn)行云化部署，并結(jié)合視頻及采集的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

如在鋼鐵行業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“一鍵煉鋼”“一鍵煉鐵”，在港口行業(yè)已實(shí)現(xiàn)操作員遠(yuǎn)程操控多臺(tái)龍門(mén)吊，在采礦行業(yè)實(shí)現(xiàn)操作人員遠(yuǎn)程控制掘進(jìn)機(jī)等典型應(yīng)用場(chǎng)景。

在“2023工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)”上，中國(guó)信通院、中國(guó)聯(lián)通、精工自動(dòng)化、上海勃傲自動(dòng)化、華為5家單位聯(lián)合發(fā)布了5G高可靠、低時(shí)延汽車(chē)柔性產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)5G時(shí)延4毫秒、可靠性99.999%的技術(shù)指標(biāo)，并應(yīng)用在汽車(chē)產(chǎn)線機(jī)器人抓手切換、隨行夾具控制等多個(gè)生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)，進(jìn)一步縮短汽車(chē)生產(chǎn)周期，提升產(chǎn)能。

加強(qiáng)合作，形成“雙向奔赴”的發(fā)展態(tài)勢(shì)

5G工廠需要工業(yè)企業(yè)、基礎(chǔ)電信企業(yè)、解決方案提供商或系統(tǒng)集成商聯(lián)合建設(shè)。

在5G工廠的推進(jìn)過(guò)程中，基礎(chǔ)電信企業(yè)不僅為5G工廠提供5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，同時(shí)也在與工業(yè)企業(yè)、解決方案提供商等，結(jié)合工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、管理中急需解決的痛點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，共同探討5G網(wǎng)絡(luò)的有效應(yīng)用，打造一系列應(yīng)用場(chǎng)景，并且為工業(yè)企業(yè)提供后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維服務(wù)。

工業(yè)企業(yè)和解決方案提供商等也派出有關(guān)專(zhuān)家，主動(dòng)與信息通信業(yè)專(zhuān)家進(jìn)行探討，逐步將生產(chǎn)周期、生產(chǎn)工藝等進(jìn)行適度調(diào)整以適配5G，進(jìn)一步推動(dòng)5G在生產(chǎn)控制等核心環(huán)節(jié)的應(yīng)用，并提出能夠?qū)?G直接內(nèi)置在工業(yè)設(shè)備中要求，以此降低設(shè)備接入5G網(wǎng)絡(luò)的門(mén)檻，這將更有利于工業(yè)應(yīng)用5G。

同時(shí)工業(yè)企業(yè)提出將后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)交給基礎(chǔ)電信企業(yè)，以購(gòu)買(mǎi)服務(wù)的方式與基礎(chǔ)電信企業(yè)進(jìn)行合作?？梢哉f(shuō)，5G工廠建設(shè)進(jìn)一步促進(jìn)了工業(yè)與信息通信業(yè)的深度合作，已形成了“雙向奔赴”的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

目前，通過(guò)5G工廠建設(shè)，切實(shí)在工業(yè)企業(yè)提質(zhì)、降本、增效，以及綠色、安全發(fā)展方面平均提升價(jià)值10%~17%，而企業(yè)對(duì)5G工廠建設(shè)產(chǎn)生的價(jià)值預(yù)期普遍高于50%，甚至部分企業(yè)超過(guò)100%。

下一階段，建議進(jìn)一步加快“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用、生態(tài)建設(shè)方面的推進(jìn)進(jìn)度，各有關(guān)單位聯(lián)合研制行業(yè)5G工廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化方案，降低企業(yè)建設(shè)成本，加快明確5G工廠建設(shè)指標(biāo)，以便企業(yè)更有針對(duì)性地開(kāi)展建設(shè)；定期開(kāi)展5G工廠建設(shè)成效評(píng)估，加強(qiáng)5G工廠標(biāo)桿打造，持續(xù)“擦亮”5G工廠品牌。