卫星通信与工业互联网融合应用的思考

文 | 陈文胜 栗欣

中国卫通集团股份有限公司

工业互联网产业联盟（AII）2018年2月发布了《工业互联网平台标准体系框架》第一版本标准之后，卫星通信与工业互联网融合应用就成为了社会上讨论的热点。其实在卫星通信技术标准制定初期，工业应用就是卫星通信需求研究的重点。在卫星通信设备预商用之后，国内外运营商和通信设备商纷纷与工业企业开展合作，建立了一系列的卫星通信应用创新研究中心，开展了大量的卫星通信与工业融合应用的研究和试验。目前，我国三大运营商也已形成了几十个工业互联网应用创新中心或实验室，并涌现出一大批卫星通信与工业互联网融合的明星企业。卫星通信作为传统的通信手段之一，通过独立、融合、备份等方式参与到我国工业互联网平台建设和应用推广中。本文对卫星通信与工业互联网的结合以及初步应用发展做了总结和探讨，并提出未来的发展建议。

一、卫星通信成为工业转型升级不可或缺的支撑技术

步入工业4.0时代，工业企业都面临着个性化生产及服务化转型的挑战。卫星通信作为新一代移动通信系统，其百兆以上的传输速率、毫秒级时延，保证其能够与工业各环节融合，为工业企业提供了产线柔性化、生产智能化的工具，也提供了工业企业自身与用户、供应链等联系的手段，推动工业向智能化、服务化、高端化转型。

一方面，卫星通信技术使工业企业生产模式和组织方式发生变革。通过卫星通信技术实现人员、设备及环境的全方位互联及生产设备的远程实时控制，促使工业生产向着无人化、网络化、智能化和协同化方向发展。如青岛港利用卫星通信实现岸桥吊车远程操作，能同时满足远程操作所需的20ms端到端时延和30路高清视频回传需求，实现一个人远程操作四台岸桥吊车，不但有效地改善了员工的工作环境，还节省75%的人力成本，有力地推动了无人码头的实现；杭州汽轮动力集团有限公司利用卫星通信+3D建模实现产品质量智能化检测，满足了三维扫描仪100Mbit/s图像上传需求，将发动机叶片质量检查时间由小时级降低到分钟级，推动叶片质量检查由抽检模式改为全检模式，并且将供应链中产品零件的入库检测改成供货商出厂远程检测，实现了供应链的实时协同，减少零件生产返工，保障各工序有效快速开展，整体效率提升20%。

另一方面，卫星通信技术促使工业企业的生产经营模式发生变革。通过卫星通信技术与自身产品的结合，使得工业企业获得了与客户交互的入口，通过对产品状态的全方位监测或控制，为客户提供更有针对性的个性化服务，推动了工业企业从生产型企业向服务型企业的转型升级。如广西柳工集团有限公司利用卫星通信+MEC的19ms左右端到端时延及100Mbit/s上传能力，实现高效低时延的装载机远程控制及作业环境监控，从而使其从卖设备这一单一的商业模式变成了多种商业模式。一方面其可以采用租借设备方式向客户提供服务，客户无需购买设备，只需要按照使用设备的时长进行缴费；另一方面可以通过收集设备的相关信息，比如车辆状况、车辆工作时限、设备故障频率等数据，为客户提供增值服务，如定期更换配件、定期保养提醒等，实现企业从设备制造商向服务提供商转型。

二、我国开展顶层布局，形成政策和产业双重驱动

我国高度重视卫星通信与工业互联网融合发展。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》中，明确将卫星通信列为工业互联网网络基础设施，并提出开展卫星通信面向工业互联网应用的网络技术试验，协同推进卫星通信在工业企业的应用部署。2019年8月，工业和信息化部在上海飞机制造有限公司召开“卫星通信+工业互联网”全国现场工作会议，提出“卫星通信+工业互联网”512工程，加强试点示范、应用普及、培育解决方案供应商，加快“卫星通信+工业互联网”在全国推广普及。2019年工业互联网创新发展工程中设置工业互联网企业内卫星通信网络化改造及推广服务平台项目，支持5家国内工业企业及联合体在卫星通信内网部署模式、应用孵化推广、对外公共服务等方面开展探索。

同时我国还以卫星通信应用产业方阵和工业互联网产业联盟为跨界合作交流平台，以“绽放杯”卫星通信应用征集大赛为抓手，推动卫星通信向工业互联网领域渗透。

工业互联网产业联盟制定并发布了汽车制造、家电制造、电子制造等领域的卫星通信应用场景及需求白皮书，开展智能电网卫星通信网络及切片应用、基于卫星通信网络连接的工业智能化巡检、基于卫星通信和人工智能的产品质量实时检测和优化等多个卫星通信与工业互联网测试床项目。卫星通信应用产业方阵的行业应用组已分别在工业、智能电网、医疗等领域成立跨行业研究子组，开展卫星通信应用解决方案等研究工作，并针对卫星通信在工业应用落地中面临的关键技术问题成立了卫星通信边缘计算MEC及卫星通信小基站等共性技术组开展相关的研究，将发布相关白皮书并开展相关标准的制定工作。

第二届“绽放杯”卫星通信应用征集大赛专门设置了智慧工业赛道，全国共征集到来自北京、上海、广东、成都、浙江等地区的100多个申报项目，项目涉及AGV导航、AR巡检、无人机管控、视觉识别、数据分析、无人驾驶等众多应用领域。

三、我国企业积极开展落地实践，形成工业各环节全面探索格局

我国在卫星通信与工业互联网融合应用实践方面积极开展探索，在研发、生产及运维的各个环节的典型应用场景下，已经能初步看到卫星通信带来的经济效益及价值。

在研发设计环节，卫星通信与VR/AR技术结合，可实现多方远程虚拟协同设计，有效地解决了异地研发人员沟通困难、成本高昂等问题。如海尔集团利用卫星通信+VR/AR实现家电产品的异地研发协作，使不同地区的研发中心员工可以同时在线对产品问题进行研讨，有效地提升了沟通效率，节省了出差成本。

在生产环节，卫星通信与超高清视频、传感器、控制系统等结合可以使工业企业实现对设备的远程操作、生产过程实时监测、设备的预测性维护等，有效提升了生产效率、改善了员工的工作条件。如三一重工股份有限公司的卫星通信智能网联AGV将实时采集的视频数据、激光雷达及其他传感器数据通过卫星通信传输到MEC的视觉传感服务进行视频实时计算，并与多传感器上传数据融合，为AGV提供智能决策，使得AGV具备实时感知、智慧决策的能力，改变了传统AGV需根据生产环境的不同定制不同配置的限制，大大节省了AGV生产成本。我国上海飞机制造有限公司将卫星通信+AR技术应用到工业装配领域，借助卫星通信使AR终端在10ms以内实时与云端数据交互，实现线缆连接器插头快速定位与追踪，有效解决了每个插头几十个甚至上百个插孔和导线的适配问题，实现快速装配，并保障对装配过程的关键步骤的全流程质量追溯，不但使装配效率提升70%，且大大降低了操作人员成本。

在运维服务环节，一方面卫星通信与超高清的结合可以使设备巡检情况实时传到云端识别，提升了设备巡检质量和效率；另一方面卫星通信与专家系统的结合带来专家远程实时在场指导的业务体验，能将设备维修时间由数天缩短至数小时。如华为联手荷兰运营商KPN、ABB等企业在鹿特丹壳牌炼油厂利用小型卫星通信工业机器人来检测石油和天然气的线路，其利用超高清摄像机检测管道区，并通过数字工厂腐蚀分析平台对实时管道数据进行处理，可识别高风险腐蚀区并确定最佳纠正措施，可避免每天上百个因为错误估计地下管道位置而导致管道破损的事件。我国广西玉柴公司利用卫星通信+AR/VR实现远程运维服务，使得一线作业人员利用AR终端通过卫星通信与远方指挥中心的专家进行实时的双向音视频通话，采集现场图像信息的同时，指挥中心可以对一线运维人员进行指导，不但有效解决了专家资源稀缺问题，还使平均运维响应时间提前30小时。

四、卫星通信与工业互联网融合应用还需要突破基础设施及商业模式等多重限制

卫星通信与工业互联网融合应用虽然对工业转型升级起到重要作用，且应用前景广阔，但本身的发展受到一定因素制约，还需要一段时间来实现大规模推广落地。

第一，目前我国很多企业尚处于由工业2.0向工业3.0过渡的阶段，生产设备及产线很多还没有完成数字化改造，在利用卫星通信改造工业之前需要完成装备和生产线的数字化，这不但导致了工业企业对卫星通信应用的需求受限，而且也使得卫星通信与工业互联网融合应用部署会相应延后。

第二，目前全球及我国卫星通信与工业融合都处于起步阶段，运营商并没有工厂内卫星通信网络部署及运维经验，商业模式、合作方式等也不是特别清晰，这大大延缓了运营商在工厂内部署卫星通信网络的进度，也直接导致卫星通信融合应用的落地推广困难。

五、我国卫星通信与工业互联网融合应用尚需构建融合研发及应用生态

卫星通信与工业互联网融合正处在从初期探索走向规模应用关键阶段，我国目前处于融合应用探索的第一梯队，要想保持这个优势，还需要从以下几方面开展工作。

第一，鼓励行业龙头企业、科研机构、通信企业联合开展卫星通信与工业互联网应用及产品的研发工作，可以通过建立跨界应用创新中心、产品研发中心等方式进行，中小企业借助创新中心资源开展卫星通信应用解决方案研发和集成服务，形成一大批云服务或集成服务商。

第二，持续推动“绽放杯”卫星通信应用大赛，激发社会创新热情，同时推动卫星通信与工业互联网融合示范区建设，实现创新应用示范的落地。

第三，引导社会资金加大卫星通信与工业互联网融合产业的投入，发挥国家专项资金的撬动作用，积极引导各类投资基金、银行信贷向卫星通信与工业互联网融合领域倾斜，扶持中小微企业开展卫星通信融合产品及应用的研发。