5G促进工业信息化转型升级研究

网络 4G/5G
随着5G建设的不断提速,我国5G应用项目已超过2万个,涵盖工业、能源、医疗、文旅等20多个大的行业门类,覆盖我国31个省(自治区、直辖市)和香港特别行政区等。

5G商用3年以来,我国已建成全球规模最大的5G网络,5G正在工业、医疗、教育、交通等多个领域发挥赋能效应,尤其是在工业领域,5G应用已初见成效,助力企业实现生产柔性化、提升生产区域流通效率、提高企业产品质量、助力企业降本增效。但也要看到,工业企业在推动5G应用时面临投入大、参照少、隐忧多等阻碍。对此,下一步要从提升工业领域的5G网络供给能力、积极树立行业应用标杆、推动5G设备降本提质、提升5G安全应用水平4个方面,促进工业5G应用深入融合,进而加快工业信息化转型升级进程。

5G赋能工业初见成效

随着5G建设的不断提速,我国5G应用项目已超过2万个,涵盖工业、能源、医疗、文旅等20多个大的行业门类,覆盖我国31个省(自治区、直辖市)和香港特别行政区等。

在制造环节,助力企业实现生产柔性化。企业将各种生产设备接入5G网络,实现设备连接无线化,不仅可以减少机器间线缆成本,还支持企业结合实际订单生产需要对生产线进行实时调整、布局,大幅缩减生产线重新布局时间。同时,运用企业资源计划(ERP)、制造执行系统(MES)等软件,将产线设备信息、生产实时信息等数据与订单信息结合处理,可以满足小批量、多品种的柔性生产需求。例如,海尔洗衣机互联工厂加快信息化、数字化转型升级,积极探索5G行业应用,采用5G等相关技术手段让工序保持一致,同时在部分检测位置上采取了分流的形式,实现一条生产线能同时生产波轮、滚筒洗衣机。

在物流环节,提升生产区域流通效率。通过将厂区、矿区、仓储中心、生产中心等区域的自动化设备接入5G网络,利用智能物流调度系统,结合边缘计算以及高精度定位技术,对区域内的物流终端进行调度管理,实现运输、分拣、配送等作业的自动化和智能化。同时,与订单需求、生产环节数据相结合,融入工艺与流程,确保生产节奏,提高企业物流、生产效率。例如,中兴通讯与中国电信成都物流中心合作,将自身研究5G的经验应用到物流中,利用5G网络连接范围广、连接数量大的优势,对繁杂的物流业务进行了整合,让整个仓储配送效率提升了50%。

在质检环节,提高企业产品质量。工业制品质量检测是目前5G在工厂最广泛的应用场景之一,“5G+机器视觉”以机器代替人工,从事产品缺陷检测、尺寸检测和机械手无序抓取等操作,将抽样检测变成了全量检测,具有“更准、更快、更易”的优势;并基于深度学习技术,不断提高检测的精度和效率,进而提高企业产品质量和良品率。 “5G+机器视觉”不仅解决了人工检测精度低、准确率低、效率低等问题,还通过解放劳动力间接缓解了企业“招工难”的现实压力,降低企业人工成本。目前,钢铁行业运用“5G+8K表面检测系统”,通过产品全量检测,提高钢材缺陷检出率达90%以上,缺陷识别率达85%以上。

在管理环节,有助于企业生产降本增效。5G可以为各种类型的监测设备提供网络支撑,并结合其他技术对能源管理、设备运维中的异常行为进行预警和处理。例如,“5G+能源监测”就是运用5G网络连接生产设备中的各类传感器,并结合边缘计算、云平台等技术,对生产、能源介质、重点能耗设备的运行参数实时监测,及时发现问题并进行优化完善。同时,5G结合故障预测机理建模等人工智能技术,实时监测生产设备健康参数,分析设备运行趋势,及时制定设备运行维护保养计划,实现设备安全预测与生产辅助决策,降低设备运维成本,延长使用寿命,确保生产过程连续、安全、高效。

三大痛点制约工业转型升级

然而,5G在工业领域的应用和发展还面临的各种困难与障碍,主要集中在以下3个方面。

企业投入高。高昂的设备改造、应用开发以及运营成本,是企业在推进5G应用时面临的“拦路虎”。5G终端芯片和模组设计极为复杂,研发门槛极高,投入巨大,产业发展初期量产的5G终端价格自然较高。目前,一个5G模组的价格达几百甚至上千元,与现有4G模组的几十元相比,成本差距巨大。同时,工业企业开展5G应用需要的模组数量是成百上千个,这意味着工业企业在转型升级中面临较高的设备改造成本。同时,由于5G行业应用仍处于发展初期,针对各行业不同场景需重新开发平台,应用研发费用不菲。此外,长期运营成本也是工业企业面临的问题,不仅行业专网定制化成本高,还要考虑5G耗能及流量产生的费用。

企业应用参照少。我国是拥有联合国产业分类中全部41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类的国家,不同行业、不同企业的属性和特性不尽相同,应用场景也千差万别。例如,工业自动化要求网络延迟低,但对传输带宽要求不高;而视频监测、检测应用则要求高带宽,但对网络延迟要求不高。目前,5G行业应用仍处于发展初期,可向各行业企业展示应用效果的“样板间”不多,缺少拿来即用的“万能模板”,因此短期内实现行业大规模应用的难度较大。

企业升级隐忧多。现阶段,工业企业高度重视信息化转型升级,纷纷加快上网、上云,但是对高速率、低时延等高质量无线通信的需求仍然有限,高额的投入以及5G应用后收益的不确定性,将影响企业对“5G+工业互联网”的需求。同时,工业制造领域对5G网络建设和管理的安全性要求较高,尤其是在数据采集、视频监控、生产调度等环节,工业企业对网络设备系统安全和终端安全的担忧较多。随着越来越多的5G设备接入工业互联网,数量众多的智能终端以及技术架构的异质化,将导致网络安全管理难度和复杂程度不断加大。此外,软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化、边缘计算以及云计算等新技术的应用,也将导致网络攻击面的增加,而广泛使用开源代码进一步加剧网络安全风险。

四项建议助推工业信息化转型升级

针对工业企业5G应用升级面临的问题与阻碍,建议下一步从网络供给、树立行业标杆、设备降本提质以及网络安全4个方面发力,推动5G在工业领域的应用,促进工业企业信息化转型升级。

一是坚持适度超前,继续提升工业领域的5G网络供给能力。进一步提升工业园区、企业厂区、港口、矿场等重点区域的5G网络覆盖率以及覆盖范围,尽早建成覆盖广、品质优、技术强的5G网络;在此基础上,不断优化升级端到端网络切片、5G行业虚拟专网、高精度室内定位等关键技术。强化5G频率资源的保障能力,加快700MHz的迁移进程,推动该频段5G网络部署,尽早发挥优质频段的作用。加强5G毫米波频段应用的研究,探索采用拍卖、招标等市场化手段分配毫米波频率使用权,加快对5G工业专用频率使用许可模式和管理规则进行研究,并及时出台相关制度规定,规范频率使用。

二是树立行业标杆,推动工业企业加快信息化、数字化转型升级。鼓励中国移动、中国联通、中国电信等网络运营商以及工业互联网平台运营企业,聚焦工业企业刚性需求和痛点,在钢铁、煤矿、汽车制造、家电制造、电子制造等行业树立5G应用标杆,充分发挥龙头企业的引领作用;同时由政府牵头,联合各行业龙头企业、高校、科研机构、通信运营商、金融机构共同构建“产学研”一体化平台,针对中小企业开展5G应用解决方案研发和集成服务。在此基础上,龙头企业、运营商积极带动产业链上下游深度探索行业需求和应用场景,打造行业领域特色应用场景和高水平示范项目;地方政府联合企业开展“5G+工业互联网”试点示范工程,推动5G在质检、运维等领域深化应用,积极打造标杆企业、工程,强化示范引领作用,形成成熟模式并在行业、产业链上下游积极复制推广。

三是推动5G设备降本提质,促进工业领域加快实现万物互联。工业生产环境较为恶劣,高温、高湿、高压等特殊应用场景多且复杂,因此要进一步引导设备厂商针对行业需求研制专用的网络基站以及终端设备。大力推动5G模组规模化商用,鼓励终端企业加快产品轻量化升级,实现设备可定制生产,构建模组分级分类产业化体系,指导厂商针对不同场景的需求开展精准化产品研发,不断提升5G模组的环境适应能力,推动规模化应用,进而降低基站等设备的研发、生产成本。引导设备商结合企业实际需求,不断丰富终端产品形态,便于5G终端下沉到生产线、企业厂房、工业园区、物流园区等。鼓励终端设备企业与高端装备制造企业加强合作研发,在高端装备中预置5G能力并开放接口。

四是保障网络安全,减少工业转型升级的后顾之忧。加快建立5G应用全流程、全周期安全管理机制,指导运营商、中小企业、平台企业等建立5G应用风险评估机制,并应用于研发推广过程中。加大对5G应用及相关基础设施监督检查工作的力度,持续提升5G应用生态的安全水平;在5G应用中推广使用商用密码,做好密码应用安全性评估;加强5G网络安全威胁信息发现共享与协同处置;鼓励地方政府、相关企业、科研机构、高校联合构建5G应用安全创新研究中心,尽快形成标准化程度高、复制性强、推广容易的一揽子5G应用安全解决方案;积极开展安全技术应用试点示范推广,推动最佳实践在采矿、钢铁等重点行业头部企业落地普及。

责任编辑:华轩 来源: 通信世界网
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