5G在工业互联网中的应用和价值

黄 静

（中国移动通信集团四川有限公司泸州分公司，四川 泸州 646000）

1 工业制造网络需求

1.1 网络安全需求

在工业互联网中，网络安全需求至关重要。一旦工业制造网络遭到攻击，就可能会导致生产线停滞或生产数据泄露，给企业带来巨大损失。因此，要保障工业互联网的安全，就必须采用可靠的网络安全手段，如数据加密、访问控制、漏洞修补等。另外，需要有专门的人员监控和维护网络，及时发现和应对潜在的安全威胁[1]。

1.2 数据通信需求

在工业制造网络中，数据通信需求非常重要。随着制造业的数字化和自动化程度的提高，数据的处理和传输速度变得越来越重要。因此，需要一个高速、稳定、可靠的网络，来满足实时传输大量数据的要求。5G技术的引入提供了一个更快速和更可靠的数据通信方式，促进了工业生产的高效运转。5G在工业制造网络中的应用极大地提高了工厂的数字化程度和生产效率，进一步推进了制造业的智能化进程。

1.3 设备互联需求

5G网络的低时延和高带宽特点可以满足工业制造对于实时数据的高要求，能够实现更加快速准确地传输数据，大幅优化智能制造生产过程中的数据处理和分析能力。在制造企业模块化、柔性化等多元化生产模式中，5G不仅可以高效整合不同的生产线，还可以与设备的自动化技术相结合，带来更加高效的生产模式和更加优质的产品。然而，随着5G在工业互联网中的应用不断扩大，逐渐出现了一些技术和安全等方面的问题，因此企业需要保持高度警惕和谨慎。

1.4 现场服务需求

在工业制造网络中，现场服务是一个关键领域，需要涉及许多传感器和监控系统以帮助监控与维护生产线。5G网络作为一个快速、可靠的通信技术，可以在处理海量数据和支持高速实时通信方面发挥重要作用，使得它成为现场服务的理想选择。通过在现场部署5G技术，工厂和工人可以更快地检测设备故障、快速响应生产线中的问题，并大大缩短停机时间，从而提高工厂的生产率和效率[2]。

2 5G在工业互联网中的应用

2.1 无线巡检

目前，许多企业仍然使用人工进行设备巡检，不仅费时费力，而且存在精度低、安全性差等问题。为解决这个问题，设备巡检信息化应运而生。采用5G技术进行设备巡检，既可以满足巡检设备对网络移动性、大带宽、低时延、高精度的实时传输需求，又可以基于5G专网的切片功能提供专网网络通道，满足无线巡检网络的隔离性和安全性要求。

2.2 预测性维护

预测性维护指在机器故障发生之前，通过分析机器的数据、行为和预测模型，来预测设备何时需要维修、保养或更换零部件的一种维护模式。5G的高速率、低延迟和大容量的特点，使其在预测性维护方面具有巨大的潜力。5G技术可以快速地将设备的数据传输到云端进行分析、处理，并实时传输返回的结果，提供更准确、实时的设备健康状况诊断和预测性维护建议，从而避免或减少设备故障，缩短停机时间，提高生产效率，降低维护成本[3]。

2.3 智能制造

智能制造是5G在工业互联网中的重要应用之一。5G技术可以提供高速、高可靠、低时延的网络支持，使工厂内的机器、设备、传感器等物联网设备可以实时连接和通信，实现工厂物联网的高效运行。通过5G技术，可以实现工厂内的生产过程实时监控和调整，提高生产效率和生产质量，同时减少人工干预、降低人力成本。因此，5G在智能制造方面的应用具有非常重要的价值。此外，5G技术可以在智能制造过程中实现机器人和自动化生产线的智能协作。借助于5G的高速、低时延网络，机器人和自动化生产线可以更好地协同工作，实现更加高效、精准的生产。例如，在智能车间中，机器人可以通过5G网络实现实时传输数据，然后根据数据反馈自适应调整生产过程，从而达到最优化的生产效果。这种智能协作可以大幅提高生产效率和生产精度，从而为企业创造更多价值。

2.4 工业安全监控

工业安全监控是5G在工业互联网中的一个重要应用。随着工业生产的不断发展，越来越多的企业开始关注工业安全问题。通过5G技术，可以实现实时监控企业生产环境，以及远程控制与维护设备。5G网络的高速和低延迟，能够更加及时精准地掌握现场情况，减轻企业管理人员的工作压力，提高生产效率和安全性。同时，加强5G安全机制能有效保护企业的隐私和数据安全。因此，工业安全监控是5G在工业互联网中的一个非常有价值的应用，有助于推动企业安全可持续发展[4]。

3 在工业互联网中的价值

3.1 提高生产效率

5G技术的引入可以实现工艺设备的智能化，通过连接传感器、执行机构等设备，实现设备智能协同，提高生产效率。例如，机器人在生产线上可以通过5G网络实现智能化操作，提高操作效率。同时，5G技术可以实现精准控制，通过传感器采集实时数据，实时监测和调整生产过程，提高产品质量和生产效率。因此，应用5G技术可以大幅提升工业互联网的生产效率和品质，增强企业竞争力。

3.2 减少成本

在工业互联网应用中，5G技术不仅可以提供更高速率的数据传输，使得产线生产过程更加平稳和高效，还可以降低生产成本，提高生产质量和生产效率。尤其是5G技术可以实现产业链的数字化和智能化。例如，引入5G技术的智能仓库，可以根据业务需求自主发掘容易被忽视的数据，分析出不同规模、不同时期的物流需求，做出智能调配，从而提高物流效率，降低设备维护成本。

3.3 提升产品质量

5G的高速、低延迟传输特性为工业互联网带来了极大的优势，可以提升产品质量和生产效率。通过实时监控、数据分析和智能控制等应用，工厂可以快速反映和纠正生产中存在的问题，减少人工干预，有效降低产品缺陷率[5]。

3.4 加强安全管理

随着5G的普及和应用，工业互联网的数字化程度不断提高。但是，随着数字化程度的提高，企业也面临越来越多的网络安全风险。企业应该建立健全的网络安全管理体系，包括完善的权限管理、加密传输、监测报警系统等，并加强网络安全意识教育，对员工进行安全培训，提升员工安全意识和防范能力。

4 5G在合江华艺陶瓷数智化工厂的应用

4.1 合江华艺陶瓷数智化工厂的实时监控与控制系统

合江华艺陶瓷数智化工厂的实时监控与控制系统是该工厂实现智能化管理和高效生产的关键。该系统通过连接传感器设备与云平台，实时监测和控制生产过程，能够及时收集和分析生产数据，以预测和解决潜在的问题，提高生产效率。同时，该系统能够实现远程监控和控制，使管理人员能够随时随地了解生产运行情况，并进行必要的干预和调整。通过实时监控和控制系统的应用，合江华艺陶瓷数智化工厂已经实现了生产过程的自动化和智能化。合江华艺陶瓷数智化工厂的实时监控与控制系统具备4方面的功能。首先，该系统可以监测设备的运行状态和工艺参数，实时反馈给操作员，使操作员能够及时发现设备异常或工艺偏差，并及时采取措施进行调整，从而保证生产过程的稳定性和安全性。其次，实时监控与控制系统能够跟踪和管理工厂内的物料和产品，通过对物料的射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）标识和条码扫描，实时记录物料的进出、使用和流转情况，从而实现物料的追溯和管理。再次，实时监控与控制系统能够与企业的企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）系统进行集成，实现生产计划和物料管理的一体化，根据生产计划进行生产调度和物料配送，从而提高生产效率和资源利用率。最后，实时监控与控制系统支持分析生产数据，能够提供生产过程的关键指标和趋势分析，帮助企业管理层做出决策，优化生产流程和工艺参数，提高生产效益。

4.2 5G在实时监控中的应用

以合江华艺陶瓷数智化工厂为例，5G技术在实时监控中发挥了重要作用。通过部署5G网络，工厂能够快速并稳定地传输大量的实时监控数据。相比于传统的网络技术，5G的高速率和低延迟可以确保监控数据的实时性和准确性。另外，5G网络的高容量使得工厂能够同时监控多个设备和系统，从而提高了生产效率和安全性。通过5G技术，合江华艺陶瓷数智化工厂能够实现对生产过程的实时监控，及时发现和解决问题，为工厂的高效运行提供了有力保障。因此，5G在实时监控中的应用对于工业互联网的发展具有重要意义。在工业领域中的机器人操作和自动化控制过程中，5G的高速率和低延迟能够确保实时数据的快速传输，从而实现对机器人动作的准确控制和监测。5G技术可以应用于无人驾驶车辆的实时监控和交通管理，通过高速率的数据传输和车辆间的实时通信，实时监测车辆状态，准确控制车辆。另外，5G技术可以应用于医疗行业的实时监护系统，为医护人员提供实时的患者监测数据。

4.3 5G在智能控制中的应用

智能控制指利用先进的技术手段，通过感知、分析和决策自动化控制与优化系统的过程。5G作为第五代移动通信技术，具备低延迟、高可靠性和大带宽的特点，为智能控制提供了新的可能性。5G在智能控制中可以提供更低的时延。传统的无线通信技术在传输数据时，存在着较高的延迟，对于需要实时反馈和响应的控制系统来说十分不利。而5G能够提供毫秒级的时延，使得智能控制系统能够实时感知和响应外部环境的变化，提高了系统的控制精度和效率。此外，5G的高可靠性使得智能控制系统更加稳定和可靠。在工业生产环境中，通信中断或者延迟过高可能会导致严重的生产事故。而5G的高可靠性能够保证数据的稳定传输和系统的稳定运行，减少了通信故障带来的安全隐患和生产风险。

5 结 论

5G技术在工业互联网中的应用和价值不容忽视，其发展需要依赖于基础设施的建设和管理，因此需要更多的投资和人才培养。只有通过努力和不断的创新，结合5G技术在工业互联网中的应用需求，才能够充分利用5G的潜力，实现工业智能化的目标。