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              新基建背景下 5G如何賦能工業互聯網?

              2020-04-21 08:54 品途商業評論

              導讀:數據采集是工業互聯網的基礎,當前我國工業領域所使用的通信協議種類多、各有不足且相對封閉,且約80%以上的工廠設備無法聯網,嚴重制約了設備數據上云,致使設備互聯互通問題突出。   

              工業互聯網與5G作為新型基礎設施建設的重要內容,兩者相輔相成。加快“工業互聯網+5G”融合發展,有利于豐富工業互聯網應用場景,加速工業企業數字化、智能化轉型,推動形成新模式加速培育、新生態加速構建的融合發展新圖景。   

              一、5G:打通工業互聯網最后一公里的有效手段   

              (一)5G助力破解工業互聯網設備互聯互通難題   

              數據采集是工業互聯網的基礎,當前我國工業領域所使用的通信協議種類多、各有不足且相對封閉,且約80%以上的工廠設備無法聯網,嚴重制約了設備數據上云,致使設備互聯互通問題突出。   

              通過將5G技術與工業PON、MEC(移動邊緣計算技術)等相結合,能夠降低工業場景協議轉換和設備接入難度,提升工業互聯網異構數據接入能力,有效解決“數據孤島”的問題。   

              (二)5G助力支撐海量工業數據實時同步傳輸   

              目前,大量工業企業現有內部網絡無法支撐工業場景中海量數據實時傳輸和網絡時間同步,亟需進行基礎網絡升級改造,提升網絡傳輸帶寬。   

              5G作為工業互聯網的關鍵基礎設施,具備大帶寬、低時延、海量連接的網絡特性,能夠提供端到端毫秒級時延和接近100%的高可靠性通信保障,滿足工業大數據無線傳輸需求和工業領域大量即時處理需求。   

              (三)5G助力拓展工業互聯網應用的廣度與深度   

              5G與工業互聯網的融合應用,將為工業互聯網發展開創新空間。   

              一方面,5G將助力工業互聯網全要素、全環節高效互聯互通,實現以數據流帶動技術流、資金流、人才流、物資流,有效提升傳統產業的發展質量與效益。   

              另一方面,5G將加速人工智能、AR/VR等新興前沿技術在工業領域的應用與探索,催生形成新產品、新模式和新業態,拓展工業互聯網發展空間。   

              二、應用場景和實踐案例   

              面對5G帶來的新形勢和新機遇,商飛、華為、阿里等企業積極開展“工業互聯網+5G”應用實踐,逐步建立涵蓋網絡、設備、模式、算法、安全、標準等環節的“工業互聯網+5G”融合創新生態。   

              以商飛公司為例,通過聯合互聯網企業、設備制造企業、移動通信企業、科研院所等,開展“工業互聯網+5G”在大飛機生產制造、工廠物流、質量管控等方面的探索,形成智能生產、智能物流、智能檢測等融合應用實踐。   

              (一)智能生產   

              圍繞大飛機制造裝配場景中協調環節多、工藝復雜等特點,基于“5G+射頻+VR+平臺”,構建基于大數據驅動的產品、設備、工裝、物流、人員及刀量具等生產要素全過程管控,實現對生產環境、生產狀態、復合材料等跟蹤與優化,提升生產的智能運營管理,使零配件定位誤差縮小在3厘米以內,運營成本降低20%,生產效率提高20%以上。   

              (二)智能物流   

              圍繞大飛機制造協同生產需求,基于“5G+遠程控制+AR+平臺”,構建輔助裝配與遠程協助、自動避障AGV運輸、雙目協同相機實時檢測等平臺功能,實現機床自主觸發物流需求、AGV自主智能路徑規劃的智能物流方式,大幅提升民機裝配協同效率,使傳統的單項工裝工作人員由3人減少到1人,裝配效率提高70%,降低操作人員成本20萬/人。   

              (三)智能檢測   

              圍繞產品幾何檢測、工裝定檢測量、供應商檢測追溯、虛擬裝配等應用場景,基于“5G+8K超清視頻+深度學習+平臺”,構建復合材料拼接檢測、智能無損檢測、超高清視頻監控等平臺功能,實現復合材料的無損檢測、拼縫檢測,打造形成大飛機制造機器視覺,使檢測時間由原來幾小時甚至幾天縮短至幾分鐘,人員成本降低95%,實時檢測復材拼縫效率提高300%。   

              三、問題和挑戰   

              盡管工業互聯網與5G在工業場景中形成了一批典型應用案例,但由于目前工業網絡連接仍以現場總線和工業以太網為主,無線連接的發展進程受技術、標準、安全等影響較大,兩者的融合發展面臨著諸多挑戰。   

              一是部署5G成本壓力較大,資本回報周期較長。   

              由于基站數量、單價、功耗等方面的提高,5G網絡建設較4G需要更為龐大的資金投入,一定程度上限制了5G技術在工業企業尤其是中小型工業企業的推廣部署和應用。 

              二是核心技術對外依賴度較高,底層關鍵技術亟待突破。   

              我國5G核心技術對外依存度還比較高,電信設備和步部分終端設備的核心器件依賴進口。在標準制定方面,融合應用的標準體系尚未建立,工業數據上云上平臺的分級分類標準體系尚不完備。   

              三是5G技術帶來新的安全需求,對工業安全提出更高要求。   

              工業互聯網和5G網絡的網絡架構較為開放,將打破傳統工業領域相對封閉可信的網絡環境,使網絡攻擊直達生產內部,對工業安全技術體系、標準體系、認證體系等提出新的要求。   

              四、對策和建議   

              (一)以增量應用為先導,循序漸進打造工業互聯網與5G融合發展體系   

              從工業實際出發,以創新性增量應用為突破口,做好5G網絡與現有工業控制系統的融通問題,由增量網絡到存量網絡,由單點應用到多點推廣,由特定行業、特定區域推及至跨行業跨領域,逐步建立起涵蓋生產全流程、全環節的一系列解決方案,形成系統化多層次“工業互聯網+5G”融合發展體系。   

              (二)以標準為引領,制定適應工業互聯網與5G融合發展的標準體系   

              開展“工業互聯網+5G”商用領域基礎共性和關鍵技術的標準制定工作,研究發布標準化建設指南,體系化地推動標準制修訂工作和產業應用。充分發揮多元參與方作用,制定和推廣國家、行業和團體等5G工業應用標準,同時建設標準管理服務平臺,開發標準符合性驗證工具及解決方案。   

              (三)以創新為動力,加速推進5G在工業互聯網領域的商用化步伐   

              組織建設“工業互聯網+5G”融合應用創新中心,聯合平臺企業、高校、研究機構、行業組織等,圍繞5G與云計算、大數據、人工智能、虛擬增強現實等技術在工業領域的融合,開展在視頻監控、物流配送、輔助裝配與遠程運維、設備物聯等應用場景下的創新與實踐,引導企業加速5G工業應用步伐。   

              (四)以安全為重點,分類構建工業互聯網5G應用網絡   

              加強5G網絡安全建設,開展工業領域5G應用的功能性、性能性、適配性、安全性等方面的測試驗證,不斷推動技術升級和功能迭代。加強工業互聯網5G用頻場景和頻譜需求的研究,分類制定工業互聯網5G應用網絡頻譜規劃、頻譜使用許可,有計劃地推進頻譜資源的分配和使用。


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