深化5G应用，创建全连接工厂

信 文｜沈 彬 胡钟颢 尹本臻

建设5G全连接工厂将促进“5G+工业互联网”由“局部场景”向“工厂全局”、由“外围应用”向“生产核心”的创新发展，加快“5G+工业互联网”新技术、新场景、新模式的广泛普及和深度拓展

当前新一轮科技革命与产业变革蓬勃发展，我国将做强做优做大数字经济作为重要的战略选择，加速推进。工业互联网是新一代信息通信技术与实体经济深度融合的新型基础设施、应用模式和产业生态，为数字化转型提供了路径和方法论。企业作为数字化转型的重要载体，实施工业互联网已成为企业发展的必然选择。同时以5G为代表的新一代信息技术不断在多领域的应用创新，为工业互联网在工业各细分行业乃至产业的深入实施，提供了关键技术支撑。习近平总书记强调，5G与工业互联网的融合将加速数字中国、智慧社会建设，加速中国新型工业化进程，为中国经济发展注入新动能。

自2019年工业和信息化部发布《“5G+工业互联网”512工程推进方案》以来，全国各地方、各行业、各企业积极响应、密切合作、创新探索，已在电子设备制造、装备制造、采矿、石化化工、电力等十大重点行业领域，培育形成二十个“5G+工业互联网”典型应用场景，取得了积极成效。为进一步促进“5G+工业互联网”由“局部场景”向“工厂全局”、由“外围应用”向“生产核心”的创新发展，在《工业互联网创新发展行动计划（2021—2023年）》《5G应用“扬帆”行动计划（2021—2023年）》等文件中，均提出建设5G全连接工厂。并于2022年9月正式发布《5G全连接工厂建设指南》，明确提出了5G全连接工厂建设的总体目标、建设内容、建设路径等，加快“5G+工业互联网”新技术、新场景、新模式的广泛普及和深度拓展。

5G全连接工厂的理解与建设

5G全连接工厂是充分利用以5G为代表的新一代信息通信技术集成，打造新型工业互联网基础设施，新建或改造产线级、车间级、工厂级等生产现场，形成生产单元广泛连接、信息（IT）运营（OT）深度融合、数据要素充分利用、创新应用高效赋能的先进工厂。并在《5G全连接工厂建设指南》中提出了基础设施建设、厂区现场升级、关键环节应用、网络安全防护等四方面建设内容。经研究，可将5G全连接工厂从“5G”“全连接”“工厂”等三方面进行理解和开展建设。

“5G”。5G全连接工厂一方面通过在工厂内加快5G网络部署与应用，对企业内现有的有线网络、无线网络等进行补充，发挥5G可“一网到底”的网络能力，综合利用时间敏感网络（TSN）、软件定义网络（SDN）推动企业办公、生产管理、监控预警、工业控制、物联等网络互通，进一步推进IT网络和OT网络融合，促进企业内网络向无线化、扁平化、融合化演进。另一方面，通过发挥5G大带宽、低时延、广链接的技术特性，通过“5G+人工智能”“5G+大数据”“5G+云计算”“5G+边缘计算”等，在研发设计、生产运行、检查监测、仓储物流、运营管理等关键环节，探索新一代信息技术的典型应用。

“全连接”。5G全连接工厂主要是结合企业生产、运营、管理的实际需要，推动人、机、料、法、环、测等生产要素的联网，加快推进“哑”设备和单机系统的网络化改造。在各生产要素联网后，强化数据采集、数据存储与数据应用，激活工业数据价值。充分运用5G、人工智能等新一代信息技术，推动生产现场软硬件系统的云化部署和各类移动端应用程序（App）研发，强化软硬件系统与应用的连接，促进能力的互通共享，进一步推进传统产业提质、降本、增效、绿色、安全发展。

“工厂”。5G全连接工厂的实施主体，不仅限于传统制造业工厂还包含具备生产现场条件的行业和领域，如矿山、港口、电力、物流等。企业在实施的过程中，紧密结合企业数字化转型和发展需求，以技术可行、成本可控为前提，选择产线、车间、工厂等任一层级展开建设，并随着5G和工业互联网相关技术演进和应用能力提升，不断提高5G全连接工厂水平，持续完善“5G+工业互联网”在产线、车间、工厂的综合应用方案。建议在新工厂建设时，可以按照5G全连接工厂建设内容进行一体化设计和建设。对于现有工厂，建议要立足实际需求，通过应用场景的改造升级，逐步建成5G全连接工厂。

5G全连接工厂的产业基础

近年来，通过“5G+工业互联网”在各行业领域的快速应用探索，已在技术、产品、标准等方面为5G全连接工厂建设打下了坚实的基础。

技术基础。已探索出5G网络虚拟专网、混合专网、独立专网的部署方式，以及生产现场的设备、网络、系统的接入方式。强化5G与工业现场总线、工业以太网、工业无线网络等多种技术协议的融合互通，5G与确定性网络、无源光网络、短距离通信、毫米波通信、多接入边缘计算（MEC）、高精度定位等技术融合发展，持续探索“5G+工业互联网”及新型网络技术在工业生产中的应用，为5G全连接工厂建设提供技术支撑。

产品基础。加快工业级5G芯片、模组、网关的研发与生产。通过加装带有5G传输能力的传感器，设备接入5G网关等方式，加快推动工业现场“哑设备”改造。5G设备厂商与相关单位等共同研发具有5G技术能力的工业终端/设备、产线、系统等产品，如5G工业机器人、5G工业相机、5G摄像机、5GAGV小车、5G可编程逻辑控制器（5GPLC）、5G分布式控制系统(5GDCS)、5G机床等，为5G全连接工厂建设提供产品支撑。

标准基础。在工业和信息化部发布的《工业互联网综合标准化体系建设指南（2021版）》中，将“5G+工业互联网”作为重要组成部分，研究制定5G工业设备接口标准、5G工业网关标准、多接入边缘计算（MEC）技术标准、企业内部5G网络组网建设标准、5G接入安全标准等技术标准，5G在电子设备制造、装备制造、采矿、钢铁、电力等不同行业等应用标准，以及企业内部5G网络管理与服务标准，为5G全连接工厂建设提供标准支撑。

通过5G全连接工厂建设，实现了不同行业间生产要素的可视，产线的快速调整等，并将5G全连接工厂与工业互联网“双跨”平台协同发展，可真正实现用户将各类需求发布至平台上，企业可根据平台上的需求及工厂的生产资源和产线的运行情况，接下订单的全部或部分内容进行生产，探索形成5G全连接工厂间的协同生产模式创新。

5G全连接工厂的创新发展

企业自身的创新发展。通过5G全连接工厂建设，一方面随着企业智能化生产的不断推进，推动实现5G技术在核心生产环节的应用突破，加速“5G+工业互联网”应用创新，探索由5G应用于生产单一环节简单场景向多环节复杂场景延伸，并形成整体解决方案。另一方面夯实网络和数据基础，消除企业信息孤岛，打破IT、OT分散部署方式，加快数字孪生工厂构建与运行，全面掌握工厂生产运行情况，实现工厂透明可视、少人无人、柔性生产及资源的深度优化、管理的智慧化等发展需求，打造工厂数字化、网络化、智能化升级的创新发展模式。

产业链/供应链的创新发展。通过5G全连接工厂建设，形成5G全连接工厂建设方案，并可将该方案推广至产业链上下游单位。产业链上下游的单位以同一5G全连接工厂建设方案为基础，并结合自身数字化转型需求，进行部分调整，形成5G全连接工厂。因产业链上下游单位均以同一建设方案为基础建设5G全连接工厂，对于产业链上下游打通提供了较好的基础，可进一步根据企业之间的业务需要，推动实现资源、数据、能力共享。

产业协同生态的创新发展。通过5G全连接工厂建设，实现了不同行业间生产要素的可视，产线的快速调整等，并将5G全连接工厂与工业互联网“双跨”平台协同发展，可真正实现用户将各类需求发布至平台上，企业可根据平台上的需求及工厂的生产资源和产线的运行情况，接下订单的全部或部分内容进行生产，探索形成5G全连接工厂间的协同生产模式创新。5G全连接工厂可推动打破行业间的部分壁垒。根据实际的生产生活需要，形成更大规模、更加灵活的全连接生产“网络”生态，实现用户、生产企业、协作企业、金融机构等全产业链的协同创新。

推动5G全连接工厂创新发展建议

为加快5G全连接工厂的创新发展，在《5G全连接工厂建设指南》的引导下，充分结合各地方区域优势与资源禀赋，建议各地方政府和相关产业界共同发力，从政策建设、产业建设、环境建设等角度出发，大力推动企业开展5G全连接工厂建设。

在政策建设方面，建议各地方出台相关政策推动企业建设5G全连接工厂，及时跟踪工厂建设情况，打造试点示范项目，并建立工厂建设成效评估机制。同时建议各地方通过专项资金、产业基金等方式加大资金支持力度，可通过企业贷款、融资、保险、税收等多种方式，积极拓宽资金来源，加大对企业的支持力度。

在产业建设方面，建议工业互联产业联盟等具备条件的产业组织，加快推进“5G全连接工厂蓝海计划”，联合产学研各方，积极开展技术验证、标准研制、产品研发、工厂培育、人才储备等各项工作，深化各行业5G全连接工厂建设方案，为企业建设5G全连接工厂提供全方位的产业支撑能力。

在环境建设方面，建议工业企业、基础电信企业、互联网企业、科研院所、高校等单位，加强5G全连接工厂建设合作，深化多方参与、合作共赢的“团体赛”发展模式。建议更多市场主体进入“5G+工业互联网”领域，培育一批具有相关技术能力的解决方案提供商和系统集成商，探索ToB的网络服务的虚拟运营商建设。同时建议注重5G全连接工厂建设的经验总结、成果交流及宣传推广。