5G作為萬物互聯(lián)的助推器，將顛覆現(xiàn)階段的工業(yè)生產方式，從而從根本上改變我們的生活方式，引領我們走向觸手可及的智能世界
●5G+制造業(yè)的行業(yè)需求
●5G+制造行業(yè)應用
●5G+制造發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
●解決之道：共同探討新商業(yè)模式
想象這樣一個場景：你是一位尖端工程師，某天早上接到緊急通知，某跨國制造業(yè)企業(yè)工廠設備出現(xiàn)故障，需要你的協(xié)助檢測故障并進行維修。你驅車前往辦公地點，途中通過所在城市部署的C-V2X車聯(lián)網(wǎng)，利用邊緣計算等技術優(yōu)化路線，以最快速到達辦公地。到達后，通過VR會議，和各國同事探討了解故障情況，并通過AI實時翻譯進行無障礙溝通。初步了解情況后，通過8k實時高清視頻，連線設備故障地點，利用熱成像等技術進行現(xiàn)場檢測，發(fā)現(xiàn)某一零部件損壞，需要更換。但工廠沒有該零部件庫存，于是便利用無人機進行遠程調度，進行最快速物流配送至工廠。零部件到達工廠后，你在辦公地通過數(shù)據(jù)可視等技術進行現(xiàn)場作業(yè)指導，引導工廠維護員把你的“維修決策”傳送至現(xiàn)場云端機器人“大腦”，結合機器人強大的云計算能力，通過柔性關節(jié)和云端大腦實現(xiàn)高精準操作，完成故障設備的維修。
這一切不是臆想，而是5G時代下，利用5G大帶寬、低時延高可靠、大規(guī)模連接的特性，實現(xiàn)的工業(yè)企業(yè)產品、用戶、協(xié)作方等全環(huán)節(jié)的廣泛互聯(lián)。
5G作為萬物互聯(lián)的助推器，將顛覆現(xiàn)階段的工業(yè)生產方式，從而從根本上改變我們的生活方式，引領我們走向觸手可及的智能世界。
5G+制造業(yè)的行業(yè)需求
當前，全球5G的商用部署如火如荼。我國在5G產業(yè)已建立競爭優(yōu)勢。2019年6月6日，工業(yè)和信息化部正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照。這標志著我國正式進入5G商用元年?！靶禄ā碧岢黾涌煲?G等行業(yè)為代表的新型基礎設施建設，5G產業(yè)的發(fā)展迎來新的契機。2019年以來，我國制造業(yè)加速數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型升級，企業(yè)越來越意識到，只有提升企業(yè)數(shù)字化與智能化水平，打通企業(yè)內部的全數(shù)據(jù)鏈，才能更好地實現(xiàn)5G與制造業(yè)的融合應用。
當前中國制造業(yè)發(fā)展面臨勞動力成本升高等挑戰(zhàn)，同時由于創(chuàng)新能力不足，導致在高端制造領域缺乏競爭力。在制造業(yè)生產要素利用效率方面，中國制造業(yè)增加值相比美國、德國等發(fā)達國家還有不小差距；在制造業(yè)勞動生產率方面，中國僅為美國的五分之一，工業(yè)企業(yè)需通過工業(yè)網(wǎng)絡降低成本、優(yōu)化生產工藝，實現(xiàn)降本增效。
隨著工業(yè)制造業(yè)企業(yè)市場競爭愈加激烈，其產品的定價日益透明化，企業(yè)將尋找新的價值來源實現(xiàn)利益的最大化。如在研發(fā)環(huán)節(jié)利用新的技術，生產更智能化、多元化的產品；在售后服務環(huán)節(jié)對客戶提供實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、分析、預測性維護等，既提升安全性，也為企業(yè)創(chuàng)造更多服務機會。
隨著大規(guī)模定制化的模式日趨成熟，客戶的個性化定制需求日益顯現(xiàn)。制造業(yè)企業(yè)亟需探索一種C2M模式，通過大數(shù)據(jù)、云計算等技術滿足客戶需求，并做到按需生產，零庫存生產，減少企業(yè)運營成本，增加企業(yè)在行業(yè)的競爭力。
5G將讓ICT與傳統(tǒng)行業(yè)真正實現(xiàn)深度融合，將網(wǎng)絡變得更加開放，為垂直行業(yè)應用創(chuàng)新提供綜合能力。一方面，傳統(tǒng)行業(yè)未來軟件化、智能化將是大勢所趨。另一方面，傳統(tǒng)行業(yè)具備場景決定能力和完善的知識價值體系，5G將促進ICT技術與其需求深度匹配。據(jù)統(tǒng)計，預計在2035年，5G對各個行業(yè)的支出產出中，制造業(yè)領域的支持產出遙遙領先，超過3000億元。
5G+制造行業(yè)應用
5G典型的工業(yè)應用場景包括低時延高可靠(uRLLC)、大帶寬(eMBB)、大規(guī)模連接(mMTC)。在超低時延與可靠性方面，5G無線技術可實現(xiàn)1ms的時延以及超過99.999%的可靠性；在大帶寬方面，5G將支持下行速率達20Gb/s和上行速率達10Gb/s；在大規(guī)模連接方面，5G能滿足每平方公里100萬臺設備的連接量。
隨著我國5G技術的不斷更新，5G在制造業(yè)各個領域的需求量不斷上升。目前我國5G在制造業(yè)中多應用于大飛機制造、無人機、云端機器人、AR/VR、鋼鐵制造中。航空航天領域由于具有較高技術含量和較高附加值，其資本投入高、信息密集度高、帶動能力較強，和5G的結合在市場需求量及應用成熟度均排在行業(yè)首位。云端機器人行業(yè)，隨著人工智能、云計算等技術與機器人的不斷融合，5G的應用成熟度僅次于航空航天。未來隨著企業(yè)智能化程度的提高、生產設備信息化率和聯(lián)網(wǎng)率的提升， 5G在鋼鐵制造、船舶制造領域的應用也會逐步打開。
5G+制造發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
首先，創(chuàng)新應用能力建設不足。目前我國企業(yè)創(chuàng)新應用積極性很強，企業(yè)也在向上云上平臺建設轉型。同時，國家政策的大力扶持和推動，也給了業(yè)界很大信心。但5G的發(fā)展在創(chuàng)新應用能力建設方面依然面臨很多挑戰(zhàn)。一是系統(tǒng)管理復雜性增加問題。5G與工業(yè)的融合，使得企業(yè)實際生產過程與各種業(yè)務管理系統(tǒng)網(wǎng)絡協(xié)同之后，系統(tǒng)整體更加復雜化，對其進行管理將更困難。二是企業(yè)增量存量調整問題。目前我國很多企業(yè)尚處于由工業(yè)2.0向工業(yè)3.0過渡的階段，生產設備及產線很多還沒有完成數(shù)字化改造，在利用5G改造工業(yè)網(wǎng)絡之前需要完成裝備和生產線的升級，這就導致了再投入成本問題，既對5G的投資未能與優(yōu)化存量資產結合起來，短期內看不到增值增效，這一定程度上阻礙了企業(yè)的5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展。三是專網(wǎng)的不確定性問題。5G進入垂直行業(yè)市場，理論上專網(wǎng)優(yōu)于公網(wǎng)，但專網(wǎng)未來在面對公共安全、應急指揮、鐵路或地鐵信號調度等對于安全性要求極高的行業(yè)能否完全勝任還是未知之數(shù)。此外，專網(wǎng)設備供應商曾表示未來若想真正發(fā)展5G專網(wǎng)，需要從系統(tǒng)、架構、平臺、終端、應用等方面進行全方位改造，目前行業(yè)還沒有找到新的5G應用構架。
其次，5G與工業(yè)的融合應用首先受工業(yè)場景基礎設施的數(shù)字化水平制約。目前中國80%左右的企業(yè)仍然處在數(shù)字化轉型的探索階段，50%左右的企業(yè)在數(shù)字化轉型的過程當中面臨著信息化基礎設施不足的問題。目前工業(yè)企業(yè)在生產設備數(shù)字化率、關鍵工序數(shù)控化率均不到50%，而工業(yè)企業(yè)智能制造就緒率不足10%，這其中絕大多數(shù)為規(guī)模以上企業(yè)，全國設備數(shù)字化率和聯(lián)網(wǎng)率依舊有待提高。5G想在工業(yè)領域落地發(fā)展，亟需推進工業(yè)企業(yè)生產設備數(shù)字化改造。
第三，工業(yè)領域B端行業(yè)用戶在工業(yè)5G網(wǎng)絡運行維護主體還不清晰、運營商在制造業(yè)領域的收費模式及盈利模式尚需探討等情況下，部分企業(yè)不愿為5G進行新的投入，導致商業(yè)閉環(huán)案例較少。在工業(yè)企業(yè)方面，亟需各產業(yè)鏈環(huán)節(jié)龍頭企業(yè)開展新的商業(yè)模式探索，在運營商方面，運營商需要思考5G帶來的服務提升和商業(yè)模式的創(chuàng)新。
解決之道：共同探討新商業(yè)模式
在新商業(yè)模式方面，從2G、3G到4G，運營商重點關注2C模式，但是到了5G，重頭戲應該放在2B模式上，特別是在制造業(yè)領域的2B商業(yè)模式上，通過在工廠內布置5G網(wǎng)絡，實現(xiàn)設備無線數(shù)據(jù)通信和大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)男乱淮S生產模式。一方面，通信廠商面向制造業(yè)發(fā)展需求，積極探索5G應用場景，開展制造業(yè)重點行業(yè)企業(yè)試點示范，構建可推廣的融合應用推進機制，并在此基礎上探討關于不同場景、不同服務類別的計費方式。另一方面，在工業(yè)制造領域重點研究5G+TSN（時間敏感網(wǎng)絡）的結合應用，使5G網(wǎng)絡與TSN互通，滿足部分工業(yè)設備生產過程中需達到微秒級精準同步的需求，有助于5G的潛力擴展到更廣闊的領域，更好的滿足工業(yè)領域的OT和IT需求。
另外，著重培養(yǎng)一批“既懂5G又懂工業(yè)”的解決方案供應商，搭建電信運營商與制造企業(yè)之間的橋梁，切實為企業(yè)提供解決方案，幫助企業(yè)解決轉型升級中遇到的問題。同時，推動5G數(shù)據(jù)平臺和智能制造同步發(fā)展，構建基礎共性、行業(yè)通用、企業(yè)專用的智能制造APP，如把5G數(shù)據(jù)平臺和智能制造APP集成，以解決智能制造中某些痛點問題，從而形成解決方案，測試成功后把該類解決方案向全行業(yè)推廣，帶動5G的推廣應用。
在行業(yè)標準建設方面，一是圍繞5G在制造業(yè)領域的應用場景，加快標準體系的構建與標準的出臺；二是針對制造業(yè)體系，建立研發(fā)、產品、服務等全方位的檢測認證評估體系。在產業(yè)政策引導方面，一是選取網(wǎng)絡基礎與智能制造發(fā)展基礎較好的城市作為試點，出臺5G與制造業(yè)融合發(fā)展指導意見或行動方案，更有針對性地指導當?shù)?G與制造業(yè)的發(fā)展；二是組建5G與制造業(yè)發(fā)展基金，形成政府支持、行業(yè)主導、市場運作的基金體系，營造制造業(yè)創(chuàng)新投資環(huán)境，提升智能制造發(fā)展水平。
鏈接：5G+制造業(yè)行業(yè)應用
應用一：5G+航空航天
大飛機被稱為“工業(yè)皇冠”，大飛機制造環(huán)節(jié)所需零部件超過四百五十萬個。我國在大飛機制造、研發(fā)設計等環(huán)節(jié)整體的工藝技術水平，以及大飛機制造下游管理模式相對滯后。在飛機制造環(huán)節(jié)，由于現(xiàn)場總線延遲性等問題，尚未達到精益化、全流程智能化。
依托5G高速率、低時延、大連接的網(wǎng)絡支撐能力，結合私有云計算能力，連接設計、生產、服務、銷售各個環(huán)節(jié)，使大飛機生產制造更加定制化、智能化、效率化，降低飛機制造中的錯誤率，提升裝配效率。
融合了5G的大飛機制造將具備全機協(xié)同設計優(yōu)化；柔性、可追溯的制造流程；以及更便捷的維修與物流服務。5G也從生產方法、管理效率、質量控制等多方面提升飛機制造業(yè)智能制造水平。
應用二：5G+無人機
4G網(wǎng)絡下，空中信號雜亂、基站下行干擾較大、低空覆蓋率低、對時延不敏感等問題，都一定程度上影響了識別無人機空中終端，從而影響無人機管控。
5G憑借大寬帶提供了更大的用戶下行容量，5G的大規(guī)模多天線 ,新頻譜等，能增強有用信號，減少無人機低空飛行頻道的干擾，提升無人機在空中的移動性和覆蓋。同時，網(wǎng)絡切片每個虛擬網(wǎng)絡之間是邏輯獨立的特性，使得一張5G網(wǎng)絡上能同時承載無人機不同應用，為無人機提供網(wǎng)絡整體解決方案。
無人機行業(yè)快速發(fā)展的同時，與5G通信技術的緊密結合，將形成網(wǎng)聯(lián)無人機，帶給業(yè)界10倍以上的商業(yè)機會。5G以全新的網(wǎng)絡架構，提供10Gbps以上的帶寬、超低時延、大規(guī)模連接等特性，將賦予無人機實時高清視頻傳輸、遠程實時控制等重要能力。
應用三：5G+云端機器人
傳統(tǒng)機器人的工作范圍和內容較為固定，無法滿足真實多變工藝場景下的柔性生產需求。同時，操作精密度較高的工作需要大量數(shù)據(jù)和快速響應做支撐，傳統(tǒng)本地機器人不能互聯(lián)分享數(shù)據(jù)和整合信息， 自主判斷能力受局限。
云端機器人借助5G大帶寬、低時延等特性，通過上傳分享所有機器人數(shù)據(jù)，結合機器視覺、聽覺等技術，形成云端控制“大腦”，從而能夠根據(jù)不同制造場景需求進行自主判斷和執(zhí)行。同時，云端信息的共享減低對本地機器人計算能力的要求，也減少機器人的開發(fā)成本和硬件能耗。
在園區(qū)安防方面，利用5G網(wǎng)絡的大帶寬特性，結合AR等技術，搭載高清攝像頭，實現(xiàn)全景巡邏，同時進行快速的人員識別及周邊環(huán)境分析，協(xié)作工作人員進行遠程指揮并及時開展行動。在工業(yè)協(xié)作方面，利用5G網(wǎng)絡的大帶寬、低時延搭建云端大腦。通過柔性關節(jié)和云端大腦實現(xiàn)高精準操作，進行靈活抓取和移動。同時，基于海量數(shù)據(jù)和多動視覺傳感等，結合強大的云計算能力，實現(xiàn)自動化決策。在智能服務方面，利用5G網(wǎng)絡的大帶寬特性，結合人工智能和自然交互技術。構建云端數(shù)據(jù)庫，并進行自動人臉識別，解決個性化問題。同時，依據(jù)云端數(shù)據(jù)共享，可快速同步其他機器人服務能力。
在5G下的云端機器人突破數(shù)據(jù)孤島約束，通過云端大腦處理復雜數(shù)據(jù)，并及時同步優(yōu)化關聯(lián)機器人，使機器人融會貫通；柔性、精準操作為制造和服務提供保障；監(jiān)控、質量管理和遠程運維也為機器人產業(yè)帶來無限可能。
應用四：5G+AR/VR
AR/VR中關鍵的一環(huán)在于視覺沉浸度，其中多交焦面顯示技術在4K顯示所需的帶寬達到25Gbps以上，而全息編碼圖像大體量的全息計算，要求計算時間小于3ms，4G網(wǎng)絡的網(wǎng)絡能力難以滿足AR/VR更高程度的視覺沉浸。
AR/VR業(yè)務對5G的大帶寬特性高度契合，可通過5G，將云計算等技術引入到AR/VR中，借助5G高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡，將AR/VR所需的計算及處理能力至于云端，可有效減少終端成本，且維持通信中實時、高清等良好的用戶體驗。
在工業(yè)領域中，工廠生產、銷售、售后維護等各環(huán)節(jié)都開始聯(lián)網(wǎng)，利用5G網(wǎng)絡與企業(yè)ERP物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對接，圍繞工業(yè)場景需求，構建日常巡檢、操作現(xiàn)場指引、遠程專家等業(yè)務。
5G商用以來，5G+VR/AR的應用場景也越來越多樣化。隨著算力的提升，5G+VR/AR將為移動終端的邊緣計算能力帶來明顯提升，而VR/AR產業(yè)的快速發(fā)展，將結合5G帶來的優(yōu)勢，形成成熟的規(guī)模經(jīng)濟。
