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隨著(zhù)新型基礎設施建設加速推進(jìn)，作為其主要領(lǐng)域的5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)備受關(guān)注、持續升溫。 5G是新一代移動(dòng)通信技術(shù)，不僅可以帶來(lái)良好的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)體驗，還將成為智能制造、智能醫療、智能政務(wù)、智慧城市以及自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的關(guān)鍵支撐技術(shù)；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺則是代表了新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合創(chuàng )新大方向的頂級生態(tài)系統，既包括生產(chǎn)設備、材料和產(chǎn)品等硬件領(lǐng)域，也包括各種管理軟件、數據和服務(wù)領(lǐng)域。 5G開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)的數字化新時(shí)代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是5G最主要的應用場(chǎng)景，“5G＋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”將是產(chǎn)業(yè)融合的重要方向，可進(jìn)一步促進(jìn)各生產(chǎn)要素間的高效協(xié)同，助力企業(yè)實(shí)現數字化轉型升級。 ●場(chǎng)景一：感知式管理生產(chǎn)過(guò)程● 據羿戓設計所了解，傳統工業(yè)時(shí)代，生產(chǎn)設備、原材料和能源是工業(yè)生產(chǎn)的三個(gè)基本要素。傳統制造業(yè)的發(fā)展歷史，其實(shí)就是企業(yè)利用生產(chǎn)設備、原材料和能源進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史，每一次生產(chǎn)設備、原材料和能源領(lǐng)域的技術(shù)革命都催生了生產(chǎn)方式的變革和生產(chǎn)力的飛躍。 里程碑：eCD標準型達到4位數。 eCD基礎型：5172 eCD標準型：1052 注： eCD共4個(gè)等級，基礎型、標準型、系統型、生態(tài)型。 但是，近年來(lái)，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的生產(chǎn)設備及零部件以無(wú)線(xiàn)方式實(shí)現了與互聯(lián)網(wǎng)或其他終端設備之間的互聯(lián)，由此衍生出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。 隨著(zhù)信息技術(shù)與制造業(yè)日益深度融合，工業(yè)生產(chǎn)朝向數字化轉型升級的趨勢愈發(fā)明顯，數字化的知識和信息數據已成為企業(yè)的關(guān)鍵生產(chǎn)要素（如圖1所示）。 5G可支持每平方公里內百萬(wàn)級別“物”的連接，并提供工業(yè)級的可靠性和實(shí)時(shí)性，這些能力使得5G能夠成為支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰略順利實(shí)施的關(guān)鍵基礎設施。正是這種“大規模連接”能力的升級，才使得生產(chǎn)資源、信息數據、物品物料、生產(chǎn)設備和員工能夠全面實(shí)現互通互聯(lián)�！ ∥磥�(lái)，通過(guò)全面的互通互聯(lián)，云計算、大數據和區塊鏈等新技術(shù)將與自動(dòng)化技術(shù)結合，使得生產(chǎn)工序實(shí)現縱向集成，設備與設備之間、員工與設備之間的協(xié)同合作將整個(gè)工廠(chǎng)內部全部連接起來(lái)，可以相互之間發(fā)出請求并及時(shí)響應，還可以調整利用資源的多少及產(chǎn)品的生產(chǎn)率，開(kāi)展個(gè)性化的柔性生產(chǎn)。 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，企業(yè)必須確�；旧a(chǎn)工序與物品物料和設備之間的互聯(lián)互通，以感知實(shí)時(shí)決策所需的各項數據。 一方面，傳感器遍布企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)設備之中，系統可不斷從各個(gè)流程感知數據，確保數據實(shí)時(shí)更新；另一方面，通過(guò)整合來(lái)自企業(yè)運營(yíng)系統（ERP等）、業(yè)務(wù)系統（MES等）以及供應商和客戶(hù)的數據，可全面、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地掌控供應鏈上下游各個(gè)環(huán)節的所有流程，從而提高企業(yè)供應鏈網(wǎng)絡(luò )的整體效率。 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，在設備/產(chǎn)線(xiàn)原有的自動(dòng)化控制功能基礎上，通過(guò)附加“感知”這一新功能，即可實(shí)現生產(chǎn)安全和產(chǎn)品生命周期管理等智能化指標要求。 這些附加于生產(chǎn)設備的“感知”功能指通過(guò)為設備/產(chǎn)線(xiàn)配置眾多物聯(lián)網(wǎng)傳感器或5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信模塊，將所感知的信息數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺背后的數據中心或智能計算中心，再通過(guò)大數據分析，實(shí)現智能決策，使得設備/產(chǎn)線(xiàn)具有可視化、可控化、自動(dòng)化和自我優(yōu)化等功能，從而實(shí)現設備/產(chǎn)線(xiàn)的智能化，形成感知式的管理生產(chǎn)過(guò)程（如圖2所示）。 通過(guò)感知數據，再經(jīng)過(guò)對大數據的挖掘分析，未來(lái)的生產(chǎn)過(guò)程可實(shí)現高可靠性、高穩定性運轉，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節清晰可見(jiàn)，最大限度地降低人工干預，使整個(gè)企業(yè)有序高效地自動(dòng)運營(yíng)�！ ⌒纬筛兄焦芾砩a(chǎn)過(guò)程之后，企業(yè)可以實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)資源狀況；同時(shí)隨著(zhù)產(chǎn)品全生命周期管理系統與生產(chǎn)調度系統的優(yōu)化，原材料使用和能源消耗也會(huì )更加節約，從而進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)降本增效。 通過(guò)感知，企業(yè)可以識別生產(chǎn)過(guò)程的各種異常情況，監控生產(chǎn)安全，及時(shí)進(jìn)行設備維修、儲備并補充庫存、發(fā)現并提前解決質(zhì)量問(wèn)題；通過(guò)感知，企業(yè)能夠基于歷史數據與實(shí)時(shí)采集數據的對比分析，預測產(chǎn)量和銷(xiāo)量，從而提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量，及時(shí)調整生產(chǎn)調度和供銷(xiāo)存體系，同時(shí)預防生產(chǎn)安全等問(wèn)題。 基于上述特征，企業(yè)可全面、實(shí)時(shí)掌控生產(chǎn)管理系統及各類(lèi)資源，有效應對內外部各種不確定因素帶來(lái)的挑戰，更加靈活地響應多樣化和個(gè)性化的市場(chǎng)需求，更加柔性地應對不斷變化的上游供應商和下游客戶(hù)的需求。 ●場(chǎng)景二：預警式管理設備狀態(tài)● 以自動(dòng)化為標志的工業(yè)3.0時(shí)代，企業(yè)在降低勞動(dòng)力成本的同時(shí)，加大了設備資產(chǎn)的占比，這使得設備的遠程診斷與運維服務(wù)面臨巨大的挑戰。因為設備無(wú)論如何自動(dòng)化，也回避不了磨損與老化等問(wèn)題；同時(shí)，制造業(yè)是以一個(gè)個(gè)零部件組裝為主要工序的工業(yè)領(lǐng)域，由于機械加工設備的結構及其技術(shù)復雜程度較高，設備維修難度較大，致使設備故障頻繁、損壞程度嚴重，這些都制約了企業(yè)設備管理水平的提升。 通過(guò)“5G＋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，企業(yè)能夠進(jìn)一步增強對設備狀況的把握，并通過(guò)實(shí)時(shí)監控追蹤、報警等手段，確保生產(chǎn)調度等決策更加合理、精準，管理系統可預見(jiàn)即將出現的問(wèn)題與挑戰，并提前主動(dòng)應對，而非等待問(wèn)題發(fā)生后再被動(dòng)響應。 據報道，德國博世公司已經(jīng)與諾基亞合作開(kāi)展工廠(chǎng)無(wú)線(xiàn)化試驗。數據顯示，相對于Wi-Fi以及4G，5G更具低時(shí)延和高穩定性。博世公司稱(chēng)，相對于工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)大規模停止，部分關(guān)鍵工序短時(shí)間停止的損失更大，而那些精度要求較高的工序，關(guān)鍵就在于快速響應（低時(shí)延）。也就是說(shuō)，關(guān)鍵生產(chǎn)任務(wù)需要保證網(wǎng)絡(luò )的穩定性、可靠性、靈敏度以及大流量數據分析和處理所需的高網(wǎng)速。 傳統的工廠(chǎng)很難敷設光纖，而無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)Wi-Fi難以擴展，速率以及抗干擾性能都不強。制造車(chē)間因Wi-Fi的延遲可能導致高昂的代價(jià)，如限制了生產(chǎn)力的提升，并降低了利潤。 在一些發(fā)達國家的企業(yè)中，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接已經(jīng)比Wi-Fi使用更廣。為了利用更高的數據速度及可靠性，許多企業(yè)正在考慮建設5G局域網(wǎng)絡(luò )。相比于4G，5G除了網(wǎng)速提高10倍（或更多）、延遲降低50倍之外，還可以支持更多的設備。 隨著(zhù)5G時(shí)代的到來(lái)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域將會(huì )有更多的5G局域網(wǎng)。與其他本地無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相比，5G局域網(wǎng)主要優(yōu)點(diǎn)是：更高的容量支持更多設備，高帶寬應用、更廣的范圍、無(wú)縫移動(dòng)性、工業(yè)級可靠性、一致的延遲、更高的服務(wù)質(zhì)量及安全性，還有與產(chǎn)業(yè)鏈上游多個(gè)供應商之間的互操作性。 Wi-Fi是一定范圍內的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信，電波有效覆蓋范圍一般只有幾十米，可以收發(fā)大容量數據且不發(fā)生費用，所以在企業(yè)、公園、車(chē)站、商場(chǎng)、酒店等各種場(chǎng)所廣為使用。但是，與移動(dòng)通信相比，Wi-Fi存在安全性問(wèn)題，只要掌握Wi-Fi上網(wǎng)用戶(hù)名和密碼，任何人都可以接入網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)，Wi-Fi不夠穩定，長(cháng)時(shí)間使用經(jīng)常會(huì )發(fā)生掉線(xiàn)情況，這決定了企業(yè)關(guān)鍵工序不能全面使用Wi-Fi。4G時(shí)代，最高下載速率為100Mbit/s、上傳為50Mbit/s，傳輸還會(huì )延時(shí)，音頻、視頻和高清圖像等大容量數據難以實(shí)時(shí)發(fā)送。而5G局域網(wǎng)不僅擁有“不發(fā)生通信費用”的Wi-Fi優(yōu)勢，還可以采用SIM認證，不經(jīng)由公眾網(wǎng)，就可以實(shí)現安全、專(zhuān)用和高速、高可靠性及低時(shí)延。 例如，德國博世公司采用5G局域網(wǎng)后，將電動(dòng)螺絲刀接入專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )，就會(huì )自動(dòng)記錄擰螺絲的轉數、順序等數據信息。博世公司借助5G對工業(yè)工程管理等解決方案進(jìn)行測試或驗證，不僅使得所制造的全部產(chǎn)品保持質(zhì)量均衡，還能夠在擰螺絲順序發(fā)生錯誤時(shí)實(shí)時(shí)提醒改正。而且，電動(dòng)螺絲刀同時(shí)將工業(yè)工程數據全部反饋到服務(wù)器上，除了有利于工業(yè)工程管理之外，還可以為其他產(chǎn)品提供可用信息。 博世公司此前是基于Wi-Fi實(shí)現這一管理過(guò)程的，后來(lái)發(fā)現5G局域網(wǎng)在抗頻段干擾、帶寬（尤其是上傳）、超負荷以及網(wǎng)絡(luò )安全方面，相對于Wi-Fi性能指標更好。工廠(chǎng)內不同的生產(chǎn)線(xiàn)可能采用不同的網(wǎng)絡(luò )，因此有時(shí)根據需要可能要變換生產(chǎn)線(xiàn)，而Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò )通用性較差。未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)要使用大量數據，從大批量生產(chǎn)和銷(xiāo)售的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)向適應客戶(hù)個(gè)性化、定制化需求的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)轉變，Wi-Fi較低的通用性將是一大制約。 從提高效率、降低成本的角度考慮，工廠(chǎng)內的網(wǎng)絡(luò )也需要實(shí)現無(wú)線(xiàn)化。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，許多工廠(chǎng)不斷地推進(jìn)自動(dòng)化，對機器人的控制也需要無(wú)線(xiàn)化實(shí)時(shí)進(jìn)行。但是，隨著(zhù)工廠(chǎng)規模的擴大和工業(yè)工程的復雜化，4G有時(shí)難以應對，而5G有望解決這些問(wèn)題。 例如，奧迪公司采用5G局域網(wǎng)控制工業(yè)機器人以及AGV搬運機器人，在一些需要管理大量設備的關(guān)鍵工序中，也可以實(shí)現高穩定性、超低時(shí)延以及與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )同等的性能。同時(shí)，工業(yè)工程產(chǎn)生的各種數據也可通過(guò)5G局域網(wǎng)實(shí)時(shí)匯集到邊緣終端或云計算中，通過(guò)人工智能進(jìn)行處理，實(shí)現智能化。 奧迪公司通過(guò) 5G局域網(wǎng)控制 AGV搬運機器 人，為汽車(chē)制造生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)時(shí)配送所需零部 件，實(shí)現廠(chǎng)內物流智能化 在德國，5G已經(jīng)成為工業(yè)4.0的重要基礎設施。除了奧迪、戴姆勒、大眾等汽車(chē)制造企業(yè)，石油、化工、海港等企業(yè)以及公用事業(yè)領(lǐng)域也正在考慮5G網(wǎng)絡(luò )的構建——5G技術(shù)帶來(lái)的更低延遲、更高帶寬、更快的速度和更大的容量正在推動(dòng)制造業(yè)在各種領(lǐng)域的數字化轉型。 ●場(chǎng)景三：周期式管理產(chǎn)品質(zhì)量● 5G還可用于改善企業(yè)的質(zhì)量管理。人工智能的視覺(jué)識別系統會(huì )以百萬(wàn)量級的圖像數據集進(jìn)行訓練，以確保其能夠識別所有潛在的缺陷，使得企業(yè)能夠迅速識別那些可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的問(wèn)題。 例如，捷普公司應用人工智能視覺(jué)識別技術(shù)，可在電路板制造的早期階段發(fā)現潛在的錯誤，能夠在35~40道工序的第2道或第3道就識別缺陷，檢測故障的準確率達80%，節省了約17%的人工成本和約10%的能源。但是，這種方法需要依托5G才能訪(fǎng)問(wèn)大量實(shí)時(shí)、高質(zhì)量的數據，以實(shí)現最高效率。利用QR碼掃描和射頻識別（RFID）追蹤溯源方法，產(chǎn)品記錄通常僅在到達時(shí)進(jìn)行，并且僅記錄位置和時(shí)間；如果產(chǎn)品不合格，則很難確定具體發(fā)生在數十道工序的哪個(gè)環(huán)節。通過(guò)在產(chǎn)品包裝上安裝5G傳感器，供應鏈上下游各環(huán)節都可以無(wú)須手動(dòng)檢查，即可查詢(xún)位置、溫度、濕度和重量等包裝信息，實(shí)時(shí)獲得有關(guān)產(chǎn)品狀態(tài)的反饋信息。 5G帶來(lái)的不僅是萬(wàn)物互聯(lián)，還有所有信息數據的追蹤溯源，使得未來(lái)企業(yè)的質(zhì)量管理工作不僅僅局限在工廠(chǎng)內開(kāi)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，工廠(chǎng)中每個(gè)物品物料都是一個(gè)有唯一標識的終端，使得生產(chǎn)環(huán)節所使用的原材料或零部件都具有信息屬性，會(huì )根據信息自動(dòng)進(jìn)入下一道工序或環(huán)節。員工的工作不是搬運物品物料，也不是操作機器設備，而是與帶有唯一標識的原材料、生產(chǎn)設備、產(chǎn)品進(jìn)行信息數據的交互。同時(shí)，借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)品和原材料及零部件的全部數據都可通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )直接傳輸到各類(lèi)相關(guān)的知識和經(jīng)驗數據庫中。一旦產(chǎn)品發(fā)生故障，即可通過(guò)查詢(xún)數據庫，利用海量的經(jīng)驗和專(zhuān)業(yè)知識進(jìn)行快速診斷，提高故障問(wèn)題定位精準度，快速開(kāi)展售后維修服務(wù)，從而實(shí)現產(chǎn)品的全生命周期管理。 產(chǎn)品全生命周期管理既是一個(gè)信息化管理系統，又是一種現代化管理理念�；诋a(chǎn)品全生命周期管理，企業(yè)能夠實(shí)現并行設計、柔性制造、敏捷制造、協(xié)同制造等先進(jìn)的生產(chǎn)管理方式（如圖3所示）。 隨著(zhù)5G覆蓋到企業(yè)各個(gè)流程，產(chǎn)品將實(shí)現研發(fā)設計—制造—銷(xiāo)售—售后服務(wù)—報廢回收—再生利用的全生命周期質(zhì)量管理�！ 〉谝�，感知生產(chǎn)過(guò)程，采集海量數據。通過(guò)傳感器、高清攝像頭或3D工業(yè)相機進(jìn)行數據采集，通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數據分析，可為預測設備故障做出決策支持；可確認庫存中可用的原材料或零部件；可代替儀器儀表的部分功能，更精確地進(jìn)行工業(yè)測量以及在惡劣環(huán)境下有效收集數據等。 第二，網(wǎng)絡(luò )化——高速傳輸、云端計算、互聯(lián)互通。感知到大量數據后，如何將數據傳輸到數據中心或智能計算中心呢？這就需要依托5G。與以往在某一車(chē)間內直接對數據進(jìn)行簡(jiǎn)單響應不同，企業(yè)需要把不同車(chē)間、不同分廠(chǎng)、不同時(shí)間段的數據匯聚到同一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺背后的數據中心或智能計算中心，進(jìn)行復雜的數據計算和分析，從而優(yōu)化出高價(jià)值的算法模型。 第三，打通供應鏈各環(huán)節的數據流，實(shí)現產(chǎn)品生命周期全過(guò)程智能化。如實(shí)時(shí)收集供應鏈各個(gè)環(huán)節產(chǎn)生的大量物流數據，能夠幫助企業(yè)提高物流效率，降低運營(yíng)成本。 ●場(chǎng)景四：按需式管理資源配置● 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最重要的價(jià)值是借助5G和區塊鏈等技術(shù)打通企業(yè)的各個(gè)流程，實(shí)現從采購、設計、生產(chǎn)到銷(xiāo)售各個(gè)環(huán)節的互聯(lián)互通與分布式管理，并在此基礎上實(shí)現資源的按需配置（如圖4所示）。 以往，企業(yè)通常通過(guò)研發(fā)、計劃、采購、生產(chǎn)、配送、服務(wù)六個(gè)環(huán)節組織運營(yíng)。這六個(gè)環(huán)節是相對固定的，也是缺一不可的。但是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，這六個(gè)環(huán)節甚至可以相對獨立，演變?yōu)榱鶄�(gè)可以根據需要而進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置的模塊。每個(gè)模塊都具有物聯(lián)網(wǎng)感知能力和相應的軟件管理系統，它們根據客戶(hù)的需求，可以高效地自行整合，既不多又不少、既高效又靈活地滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝需求�！ ∫环矫�，充分利用5G的感知能力和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )能力，在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、物流及服務(wù)的全生命周期管理過(guò)程中，根據對采集自各環(huán)節的大量數據進(jìn)行分析，可以不斷迭代產(chǎn)品設計、靈活調整生產(chǎn)工藝、實(shí)時(shí)安排生產(chǎn)調度，而不再是完全遵照計劃與以往的經(jīng)驗進(jìn)行管理。 另一方面，傳統生產(chǎn)管理觀(guān)點(diǎn)認為，只有等到所有產(chǎn)品設計全部完成之后才能組織生產(chǎn)、完成生產(chǎn)之后才能進(jìn)行測試、測試完成之后才能進(jìn)行銷(xiāo)售。而未來(lái)，采購、設計、研發(fā)、生產(chǎn)、測試、銷(xiāo)售等各種生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)可以通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺交叉進(jìn)行、分布式管理，實(shí)現并行制造。 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，企業(yè)將具備自主學(xué)習、自我優(yōu)化、自主決策、自我組織等能力，可以高效地完成生產(chǎn)過(guò)程中柔性化、智能化以及高質(zhì)量化的任務(wù)；能夠將管理、運營(yíng)、決策及優(yōu)化等任務(wù)融為一體，實(shí)現真正意義上的數字化轉型。 因此，企業(yè)數字化轉型可以看作物理角度的自動(dòng)化和信息角度的智能化融合的“雙升級”，不僅僅是機器換人，也不僅僅是減少生產(chǎn)線(xiàn)人工干預、提高生產(chǎn)過(guò)程可控性，最重要的是借助5G實(shí)現從采購、設計、生產(chǎn)到銷(xiāo)售各個(gè)環(huán)節的互聯(lián)互通，并依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整合與優(yōu)化配置企業(yè)各種資源，實(shí)現智能預測和智能決策，柔性生產(chǎn)出多樣化和個(gè)性化的產(chǎn)品，從而進(jìn)一步增強企業(yè)的核心競爭力。 也就是說(shuō)，隨著(zhù)5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合和廣泛應用，感知式管理生產(chǎn)過(guò)程、預警式管理設備狀態(tài)、周期式管理產(chǎn)品質(zhì)量、按需式管理資源配置，才是企業(yè)數字化轉型所追求的目標。 
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