关于5G 与工业互联网融合应用发展成效的研究

［应芳芳 李舸争 杨璧竹］

1 引言

5G 与工业互联网融合应用是指通过以5G 为代表的新一代信息通信技术来构建与工业经济进行深度融合的新型基础设施，并逐步对工业应用模式、应用价值和推广实施路径进行不断探索和创新。通过5G 与工业互联网技术的融合应用对工业场景中的人、机、料、法、环、测等进行全面且深度连接，为全产业链、全价值链和全系统进行赋能，助力企业实现降本、提质、增效。5G 与工业互联网的融合发展是我国经济社会数字化转型的关键驱动力，能加快我国制造业、工业的数字化转型、智能化应用的进程。

2 央地政策引领产业发展

5G 与工业互联网融合应用作为我国经济社会数字化转型的关键驱动力，我国政府为了加速推动其从概念阶段逐步进入纵横深化应用实践阶段，从2017 年至2021 年，央地政策在扶持力度和广度上不断加强，为5G 与工业互联网融合应用发展提供良好的政策基础。据笔者不完全统计，我国2020～2021 年共出台工业互联网相关政策合计533 条，从图1 可以看出，山东、广东、江苏、辽宁、浙江等地发布的政策数量较多。经研究各地方发布的政策内容来看，珠三角和长三角给予的扶持力度较大，扶持的重点方向逐步向垂直行业、新技术融合应用发展等方面延伸。

图1 我国2020-2021 年工业互联网政策发布数量统计

2.1 国家政策发挥先驱作用

2017 年11 月，国务院发布《关于深化“工业互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，指出“在5G 研究中开展面向工业互联网应用的网络技术试验，协同推进5G 在工业企业的应用部署”，推动5G 在工业互联网中的融合应用。2019 年11 月，工业和信息化部印发《“5G+工业互联网”512 工程推进方案》，提出打造5个产业公共服务平台，加快内网建设改造覆盖10 个重点行业，提炼形成至少20 大典型应用场景。上述两个政策作为工业互联网发展的纲领性文件，为后续工业互联网的发展奠定了良好的基础。2020 年3 月，工业和信息化部发布《关于推动工业互联网加快发展的通知》，同年12月，工业互联网专项工作组出台《工业互联网创新发展工程（2021—2023 年）》，至此，已经明确工业互联网发展方向和重点，特别是指出要深化“5G+工业互联网”，推动5G 应用从外围辅助环节向核心生产环节渗透，加快典型场景推广。

2.2 地方政策完善配套支持

随着国家层面相继发布多项政策来扶持5G 与工业互联网融合应用发展，各地方政府适时因地制宜的出台相应的配套政策。据笔者统计，29 个省市分别制定工业互联网、5G 相关方向的政策，明确5G 与工业互联网融合应用的发展目标、发展重点和支持力度等方面内容。以北京、广东、重庆发布5G 与工业互联网政策为例，2021 年12 月，北京市经济和信息化局印发《北京工业互联网发展行动计划（2021—2023 年）》中明确指出，形成10 个以上“5G+工业互联网”等高质量示范。同年7 月，广东省人民政府印发《广东省制造业数字化转型实施方案（2021—2025年）》和《广东省制造业数字化转型若干政策措施》中提出，深化“5G+工业互联网”融合发展，推动5G 赋能战略性产业集群，加快典型应用场景推广。同年8 月，重庆市人民政府办公厅印发《重庆市工业互联网创新发展行动计划（2021—2023 年）》，提出打造“5G+工业互联网”新场景，支持建设一批“5G+工业互联网”新场景示范项目。从地方政府发布的政策内容来看，主要集中在基础设施建设、融合应用场景试点示范、产业示范基地、安全保障等方面。

在央地政策引领下，在全国范围内引发政、产、学、研、资高度关注和重视，各地方掀起5G 与工业互联网融合应用试点示范建设热潮，并取得了较多的阶段性成果。央地政策作为产业经济发展的先驱动力，不仅在顶层设计、产业布局、资金支持等方面提供重要支撑，还在平台建设、技术和人才培育方面发挥引领作用，为5G 与工业互联网融合应用从概念阶段逐步进入纵横深化应用实践阶段发挥关键驱动力的作用。

3 5G 与工业互联网融合应用发展成效

众所周知，工业互联网作为第四次工业革命的重要支撑，5G 作为新一代ICT 技术具有高带宽、低时延、安全可靠等特性，二者的发展不仅是新型基础设施建设的重要内容，其融合应用更是推动我国工业数字化、智能化的重要驱动力。随着央地政策的引领，产业界的探索，5G 与工业互联网融合应用发展取得阶段性成果。

3.1 5G 助力工业互联网基础设施建设提速

5G 具备泛在感知、泛在连接、泛在智能等方面的优势，可作为工业互联网的网络和技术底座，相较于其他无线通信协议具有明显优势，例如，5G 抗干扰能力强，能够承载高并发量数据业务，又能保证低时延和广覆盖。因此，5G 在工业互联网快速发展过程中发挥不可或缺的作用。

从网络基础设施方面看，截至2021 年10 月底，我国5G 基站建设总数超过129 万个，是全球规模最大、技术最先进的5G 独立组网网络[1]。据不完全统计，在全国范围内建设的高质量的外网建覆盖了超300 个地市，连接工业企业超过18 万个。工业企业对大带宽、低时延、广连接有较高需求，5G 的应用为工业企业生产、管理等方面发挥较为重要的作用。

从平台建设成效方面看，截至2021 年10 月底，我国已培育超100 个具有行业特色和地方影响力的工业互联网平台，连接工业设备数量超7 300 万台。为了保障平台和工业设备安全，可利用态势感知技术来进行监测预警。通过对企业流量日志、安全数据采集、分析，对工业互联网平台、工业互联网应用设备和系统、企业内外网等的安全运行情况进行监测与感知[2]。

3.2 5G 加速工业互联网融合应用纵横深化

为了向相关企业和行业提供5G 与工业互联网融合应用试点示范价值，打造良性产业生态体系，工业和信息化部分别于2021 年5 月和11 月先后发布两批《“5G+工业互联网”典型应用场景和重点行业实践》。综合考虑技术应用、商业模式和商业价值等方面因素，5G 与工业互联网融合应用实践覆盖10 大重点行业和4 大类典型场景应用，具体涵盖内容如图2 所示，10 大重点行业包含电力行业、电子设备制造业、石化化工行业等，4 大类涵盖设计协同和监测、生产制造和管理、运营管理和调度、企业管理和服务。典型应用场景包含设备协同作业、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、厂区智能物流、无人智能巡检、生产监测等。

图2 “5G+工业互联网”10 大重点行业4 大类典型 场景应用一览图

2021 年12 月，中国信息通信研究院发布《中国“5G+工业互联网”发展报告》指出，全国“5G+工业互联网”项目超1 800 个，覆盖石化化工、建材、港口、纺织、家电、电子设备制造、钢铁、电力等20 多个国民经济重要行业。5G 与工业互联网应用场景正从外围生产视频监控、网络连接、厂区物流调度等向更深层次的产品协同研发设计、设备远程操控、生产运营管控、上下游企业协作等方向延伸，5G 与工业互联网融合应用逐步进入到纵横深化阶段。

由此可知，5G 与工业互联网融合应用推广路径是由点到面、由浅入深逐级推进，不断赋能工业体系，加速推动我国工业的数字化、网络化、智能化转型升级。

3.3 5G 赋能工业互联网产业经济高速增长

5G 作为驱动工业互联网快速发展的关键技术之一，而工业互联网则是加快5G 商用规模部署的重要突破口之一，二者相得益彰。5G 与工业互联网创新融合应用将形成新一代信息通信技术与先进制造业深度融合的新兴业态与应用模式，为工业互联网产业经济高速增长赋能。

2021 年12 月，中国信息通信研究院发布《2021 年中国工业互联网产业发展报告》中指出，2020 年我国工业互联网产业规模9 101 亿元，较上年（8 039 亿元）增长13.2%，增速高于上年的8.1%。根据国家和地方统计局发布的GDP 数据来看，2020 年全国GDP 是1 015 986 亿元，由此可知2020 年工业互联网产业规模占全国GDP 的1%。据此来假设部分省市在2020 年工业互联网产业规模占当地GDP 比重为1%，具体推算的数据如图3 所示，广东、江苏、山东、浙江等地的工业互联网产业规模分别名列前四，从前文统计的各省市发布的5G 与工业互联网相关政策数量较多，支持力度较大和扶持范围较广，可知持续营造良好的工业互联网产业经济发展新生态，对当地GDP的增长有很好的拉动作用。即使2020 年新型冠状病毒疫情在全球范围内肆虐，我国工业互联网也能进入快速发展阶段，突破疫情影响，依然保持增速，为经济高质量发展提供了有力支撑。

图3 2020 年部分省市GDP 和工业互联网产业 规模测算数据汇总

4 5G 与工业互联网融合应用面临的问题与建议

4.1 面临的问题

随着5G 与工业互联网融合应用进入到纵横深化阶段，各类型的企业含运营商、设备厂商、互联网公司、集成商等均深入工业企业，加速与工业企业的磨合过程，推动重点行业典型应用场景的落地实践。虽然5G 与工业互联网融合应用发展初见成效，但是依然面临一些实际的困难，主要体现在以下方面：

一是建网成本高、产业支撑力不足：5G 在技术特性上考虑了工业领域的通信需求，在大带宽、高可靠、低时延等方面符合工业企业的需求，但从建网模式、运营方式等方面来看，仍是延续2G 至4G 的建设和运营方式。2019 年作为5G 商用元年，发展至今不足三年时间，在特色产业和优势行业发展、产业链供给、融合创新应用、技术革新等方面有待加强。随着5G 与工业互联网的创新融合应用逐步由浅入深，逐渐暴露了建网成本高、产业支撑力不足等问题。根据表1 显示，不同类型的AAU 和RRU设备参数对于发射功率和和最大功耗之间差异较大，特别是4G 和5G 的设备类型不同，直接导致5G 基站AAU/RRU 设备的最大功耗平均为4G RRU 设备的2～3 倍[3]。因此，功耗越大会直接导致成本的增高，成本增高必然会影响收益降低，无论是对网络提供商、设备提供商、工业企业、解决方案提供商等企业造成较大负担，从而打击其推动5G与工业互联网融合应用积极性，导致产业支撑力不足。

表1 不同类型AAU/RRU 设备参数[3]

二是工业企业差异较大，应用落地存在困难：不同的工业企业所在用的大型机器设备在通用性、开放性、兼容性以及所采用的开发技术等方面差异较大，同时，大量异构系统存在会导致集成困难，以及一般工业企业缺乏5G和工业互联网等新兴技术方面的人才，对5G 与工业互联网创新融合应用落地建设会造成较大难度。如何通过落地实践5G 与工业互联网的融合应用来实现“提质、增效、绿色、安全”是工业企业当前需解决的关键问题。

三是新技术融合应用增加网络安全风险：5G 与工业互联网在融合过程中，打破了工业企业中生产、流通等相对封闭的环境，容易带来新的安全隐患。中国信息通信研究院2020 年发布的《工业互联网安全技术应用和产业发展研究》白皮书指出，截止2020 年6 月底，国家平台对136 个重点工业互联网平台进行了扫描，累积共发现漏洞3 381 个，其中，中高危漏洞2 985 个，占比为88%。因此，如何应对新技术与工业互联网融合应用落地带来的网络安全问题成为重要工作之一。

4.2 建议

面对5G 与工业互联网融合应用在落地过程中可能遇见的问题，笔者认为可以通过从以下几个方面探索并改进：

一是运营商作为网络提供商，可面向工业企业和用户推出可定制化、差异化服务，充分发挥现有网络资源、现有服务解决方案的优势，给工业企业乃至行业按需提供差异化的网络保障。在面对中小型工业企业时，可通过刺激需求来提供较低成本的通用性解决方案，以降低建网和后期维护的成本。

二是国内工业企业虽然差异较大，5G 与工业互联网融合应用方案提供商可积极与垂直行业开展合作试验，与产业界各方共同探索合作共赢的商业模式，并积极推动行业标准的制定，有利于行业内的成功经验的复制推广。此外，还需加快培育5G、工业互联网、人工智能等新技术方面的人才，为企业开展新技术融合应用发展提供人才储备。

三是工业企业需高度重视网络安全问题，提前制定网络安全应急机制，加大网络安全资金投入。适时使用5G、人工智能、区块链、云计算等前沿技术为工业互联网安全赋能，从提前部署防护系统、识别威胁、判断威胁级别、应对威胁、消减威胁等环节建立相应的防御应对机制，全方位保障工业互联网网络安全。

5 结束语

当前，我国5G 与工业互联网创新融合应用已进入深耕阶段，前期发展已初见成效。5G 作为工业互联网的网络和技术底座，具有抗干扰能力强、承载量大、低时延、广覆盖等方面优势，与工业互联网创新融合应用能快速推动我国工业的数字化、网络化、智能化转型升级，为经济高质量发展提供了有力支撑。