5G与工业互联网的融合应用实践

文｜武文宇

随着“互联网+工业”模式的深度发展，5G与工业互联网的融合应用将成为现代工业发展的重要途径，是实现工业跨区域联动、跨行业联盟的核心基础和关键技术，对工业经济高质量发展起着至关重要的作用。

一、5G与工业互联网的融合应用场景

工业互联网是现代化工业的核心技术支撑，通过借助互联网技术实现原料、生产、供应、销售、运输等各方的无缝衔接，以及生产线各设备之间的有效连接，可以快速提升工业生产的效率和效能，使工业产品的设计、研发、生产、运输、供应、销售乃至售后服务形成一体化的全新格局，促进工业生产的跨越式发展。而面对日益复杂的工业生产环节和海量的工业信息，以往的4G技术已经无法满足现代工业运行的客观需要，工业互联网模式下5G技术的引入已经成为工业发展的必由之路。

（一）5G与远程控制的融合应用场景

在矿产开发、建筑施工等工业领域，由于作业环境相对复杂，施工作业的风险系数远远高于其他行业，作业人员的安全问题始终是工业生产的重中之重。通过5G技术的融合应用，机械设备可以运用高清摄像、视频技术来进行数据或图像采集，作业人员只需要在安全的区域内对相关技术设备进行远程操控，发出相应的操作指令并获取所需的信息，就可以顺利地完成相应的作业任务。例如，在矿产开发过程中，企业可以运用全方位监控技术和无人机视频巡检，真正实现作业人员坐在监控室中远程操作无人机械进行矿产挖掘，极大地降低了高危行业的人身危险性。

（二）5G与云端机器人的融合应用场景

随着我国信息技术尤其是智慧生产的创新发展，许多工厂或者工业园区都开始探索实践系统化、智能化管理，实现对大型工厂或者工业园区内部各环节、各部位的全面协同、统筹管理。5G技术的引入不仅可以大幅提升系统运行和数据传输的效率，使管理系统的智能控制得以常态化运转，同时还能够与区域内的视频监控、音频监测等设备进行互联互通，并借助工业传感设备、无人机等进行数据信息的实时收集，在智慧云端进行数据的互联共享，从而推动工业互联网的转型升级。例如，位于湖北襄阳的格尔玛产业园，整个工厂只需要1名“监工”，在5G信号全覆盖下实现整个产业园“无人”“黑灯”生产，在节约近百倍人力资源的同时促进生产效能的大幅提升。

（三）5G与机器视觉技术的融合应用场景

以AR和VR为代表的机器视觉控制技术，是5G技术深入发展的重要表现，同时也可以被广泛地应用于工业互联网领域。通过机器视觉技术的应用，作业人员可以对生产设备进行远程操控甚至虚拟设计，使人与设备、产品之间的互动不再需要直接的接触，从而大幅降低了时间和空间对于生产、创造活动的限制与约束，实现产品质量和生效效率的明显提升。尤其是VR技术的应用，可以对生产场景以及生产人员进行外观识别与视觉检测，从而更加精准、客观地协助开展远程监控和安保，避免人工操作可能存在的疏忽或者放任。例如，中兴科技在长沙搭建的智能工厂，通过VR技术实现生产环节的全面监测，基于AR技术开展生产设备的远程检测，使5G技术真正服务于智慧生产。

（四）5G与超高清视频技术的融合应用场景

5G与超高清视频技术的融合应用，是当前5G与工业互联网技术融合应用中较为成熟的技术场景，也是业界公认的5G在工业互联网领域应用的首批场景。“5G视频”能够实现极高清晰度和分辨率的数据传输，使远程监管、测量等与实地操作之间的差距得到极大程度地缩小。例如，航天企业通过5G网络进行超高清视频影像传输，可以在云端完成对精密产品的质量监测与缺陷识别，避免人工检测可以造成的设备磨损或者其他影响，同时还可以运用无人机测量设备进行远程测量分析，实现产品设备“装配——测量”一体化，有效提升产品装配的质量和工艺。

二、5G与工业互联网融合应用的客观挑战

（一）5G商用化与工业互联网的需求之间存在偏差

目前，无论是国内还是国际上的5G标准，都是基于生产消费的场景进行设计和规划，因而下行带宽远远高于上行带宽，二者之间的差距高达三倍左右。然而，工业生产尤其是工业互联网在带宽方面的需求恰恰相反，特别是以机器视觉技术为核心的5G融合运用场景下更加需要对上行数据进行处理，因而上行带宽的需求远远大于下行带宽。因此，5G在与工业互联网融合应用的过程中不可避免地会出现两难局面，要么上行带宽不能满足工业互联网的数据传输需求，导致出现系统不稳定、数据传输延时等问题，要么下行带宽资源严重浪费，对企业造成额外的经济负担。

（二）5G规模与工业生产现状存在不匹配现象

5G与工业互联网的融合应用，往往需要工业生产企业具有相当大的生产规模，尤其是在机械设备和管理系统方面既要拥有足够的数量，同时还必须要着力提升智能机械、无人机械的比例，这样才能够更好地发挥5G技术的优势。然而，我国绝大多数的工业企业还存在着产业分散、产能低端等情况，在生产规模和技术规模等方面都不能与5G技术相匹配，更没有形成工业互联网所需的企业生产模组，数字化水平难以发挥5G技术的真正价值。即使是具有雄厚实力的大型企业，也不可能立即淘汰绝大多数的传统机械设备，导致生产设备的智能化、自动化技术含量不高，5G技术的投入和运用空间十分有限。

（三）工业行业的融合程度与5G环境不相符

工业互联网的发展理念并不能局限于某一个工厂或者企业内部，而要面向整个产业甚至整个行业，形成不同工厂、不同产业、不同行业之间的协同作业，以规模化应用带动整个行业的创新发展。然而，我国目前的行业仍然处于各自为战的状态，市场竞争优先于企业合作，即使是行业的龙头企业也没有发挥出行业融合的作用，5G运用往往局限于企业的不同园区、厂区内部，带动效应没有得到很好的发挥。尤其是在我国5G行业标准尚未明确的情况下，各工业企业在探索和运用5G与工业互联网的融合时缺乏统一的标准，导致同行企业或者上下游之间的技术、软件、平台等无法有效兼容，进而影响了5G与工业互联网融合发展的进一步应用。

三、5G与工业互联网融合应用的改进对策

（一）加强顶层设计，优化融合环境

无论是5G还是工业互联网，都不能满足于一厂、一地的小范围融合，而要从省级层面甚至国家层面进行顶层规划与设计，加强传统工业与现代通信业之间的联动发展，将5G与工业互联网的融合应用提高到国家战略的层面，为二者融合提供最优质的外部环境。除了企业规划外，工业和通信行业也应当加强融合应用的制度建设，坚持积极、慎重的态度推动5G与工业互联网融合应用监控模式构建，不断建立和健全相关行业制度和融合规范，切实防控融合应用过程中可能存在的技术风险和安全风险，从而为二者融合应用创造更加健康的环境。

（二）加快技术革新，深化融合应用

工业企业应当在核算好自身收支的基础上，以更加长远的眼光进行生产和市场布局，将5G融合应用作为企业发展、技术革新和设备升级的重要元素，不断推动自身产业的更新换代。一方面要积极引入自动化、智能化设备，逐步实现传统生产机械设备的退出与换代，为5G与工业互联网应用打下根基；另一方面要探索产品生产和制造的创新发展，探索基于个性化定制与规模化管理的现代生产模式，从而在压降企业运营和管理成本的同时为用户提供更加优质的产品服务。

（三）培养专业人才，推动行业发展

5G与工业互联网的融合应用离不开人才的保障，相关企业要加强与高校之间的校企合作，共同培养一批既懂得信息技术又掌握工业实践的跨行业人才，加速推进工业互联网和现代化的发展。尤其是对于大型企业来说，要发挥企业主导和人才引领作用，尝试将融合的触角延伸到上下游的产业链以及同行业的中小型企业，共同打造工业互联网的5G应用格局，以系统化、网络化发展促进行业的共赢发展。

综上所述，5G与工业互联网的融合应用将愈发深入，切实促进现代工业企业的可持续发展，实现工业产业的创新发展，为我国工业生产和信息化发展注入更多的力量。