5G全連接工廠賦能千行百業高質量發展

2023-06-01 08:13:49來源：通信世界網

（CWW）自2019年工業和信息化部印發《5G+工業互聯網512工程推進方案》以來，全國各地方、各行業、各企業積極響應、密切合作、創新探索，我國5G+I業互聯網取得了積極進展。隨后，工業和信息化部印發的《工業互聯網創新發展行動計劃（2021—2023年）》、十部門印發的《5G應用揚帆行動計劃（2021—2023年）》以及《工業互聯網專項工作組2022年工作計劃》，提出要打造5G全連接工廠，進一步拓展“5G+工業互聯網”典型應用場景，促進5G在工業生產中由“局部單點”向“生產全局”、由“外圍應用”向“生產核心”創新發展，加快工業企業數字化轉型步伐。

2022年9月，工業和信息化部發布《5G全連接工廠建設指南》，明確了5G全連接工廠建設的總體要求、建設內容和建設路徑，標志著“5G+業互聯網”由起步探索階段邁向精耕細作階段。筆者從千行百業高質量發展的痛點和需求出發，歸納總結目前5G全連接工廠賦能實體經濟的進展、成效和不足，并提出如何讓5G全連接工廠更好更快地賦能千行百業，促進實體經濟高質量發展，快速提升數字經濟占比。

千行百業高質量發展的痛點和需求剖析

【資料圖】

從工廠通信方面看痛點

目前，工廠通信面臨著4個方面的挑戰。一是時延問題，傳統網絡傳輸無法滿足車間設備所需的端到端低時延；二是IT/OT/CT融合組網問題（見圖1），工廠網絡結構復雜，新舊設備、不同廠家采取不同網絡架構和組網模式，企業辦公流、業務數據流、設備數據流、視頻監控信息流、各類傳感設備信息流等交織在一起，導致布線、運行和維護成本高，安全管理能力不足；三是傳輸帶寬問題，生產車間業務繁多，特別是一些視頻類業務（如高清視頻監控、機器視覺等）對帶寬要求高，而傳統網絡無法滿足要求；四是高穩定性/高可靠性問題，工廠自動化不僅需要采集生產過程的數據，更重要的是要實現機械或設備控制，這就需要高可靠性的無線通信，因為信息如果丟失，就可能導致生產線停車，從而影響生產。

圖1 5G全連接工廠組網方式

從工廠“人、機、料、法、環、測”數字化管理能力看需求

目前，我國大部分企業的經營和生產管理能力無法與整體市場環境、競爭格局相匹配，亟待進行數字化管理改造。數字化技術可以助力企業實現數字化管理，從整體上統籌“人、機、料、法、環、測”等業務、生產和財務數據，將生產、技術、人力等資源，乃至市場、銷售、前端設計等環節連通起來，詳見圖2。同時，數字技術也是企業實現智能化生產、網絡化協同、個性化定制、服務化延伸等產業模式的使能技術。

圖2 工廠“人、機、料、法、環、測”數字化管理能力

從行業全視角逐層深入個體看痛點需求

處于不同行業、不同地域、不同地位（產業鏈上下游）和不同數字化轉型階段的企業，面臨著迥異的痛點挑戰和需求（具體見圖3）。例如，鋼鐵行業存在三大痛點需求。一是環境差，高溫、噪聲、粉塵甚至有害氣體污染，導致鋼鐵企業招工難。二是效率低，鋼材表面缺陷檢測等工作依賴人工簡單重復勞動，不僅效率低，而且誤檢率高。三是布線難，廠房內結構復雜，車間有線網絡布設困難，導致一些裝備還未聯網。

圖3 多個行業面臨智能化轉型需求

而港口行業也存在三大痛點需求。一是安全挑戰，傳統碼頭作業環境艱苦、招工難、人力成本高。二是效率挑戰，港口7x24小時作業，為避免集裝箱積壓不能停工，自動化堆吊、無人集卡運輸等核心生產業務，需要網絡滿足高可靠、低時延、大帶寬等需求。三是網絡挑戰，傳統港口行業基礎設施建設具有多業務、多網、多制式的特點，建網、維護復雜，Wi-Fi易受干擾，網絡性能不穩定，光纖卷盤易折損，亟需一網多用，簡化網絡運維。

此外，裝備制造行業也面臨兩大痛點需求。一方面，在通用裝備制造場景中，離散程度高，生產要素復雜，產線亟需智能化升級；設備運維難，智能運維場景對預檢測、AI質檢等功能有升級需求。另一方面，在精密裝備制造場景中，大部件運輸難，檢測難，因此網絡對多AGV協同、AR高清功能有較高要求。設備協同精密度高，協同處理對AI高清質檢、工業相機陣列有要求。同時，精密制造對網絡安全、數據安全等有較高要求；大部件需要進行多AGV協同運輸，場景實現對AGV協同控制要求高，AR/VR、工業相機陣列等功能實現也需要超大上行網絡。

5G全連接工廠賦能千行百業高質量發展的探索與實踐

全球首創“5G全連接工廠”建設模式

為指導產業界快速開展5G全連接工廠建設，工業和信息化部組織中國信息通信研究院等單位開展5G全連接工廠建設內容研究，并起草編制《5G全連接工廠建設指南》，明確了5G全連接工廠建設的總體要求、建設內容和建設路徑。2022年9月，《 5G全連接工廠建設指南》和《5G全連接工廠探索實踐案例集》的正式發布，標志著“5G+工業互聯網”由起步探索階段邁向精耕細作階段。5G全連接工廠已完成對十大重點行業和二十大典型應用場景賦能5G全連接工廠通過對人、機、物、信息等全面連接，構建起覆蓋全產業鏈、全價值鏈的全新制造和服務體系，為工業乃至產業數字化、網絡化、智能化發展提供了新的實現途徑，助力企業實現降本、提質、增效、綠色與安全發展，5G全連接工廠已完成對十大重點行業（見圖4）和二十大典型應用場景（見表1）賦能。

圖4 5G全連接工廠對十大重點行業賦能

表1 5G全連接工廠對二十大典型應用場景賦能

5G全連接工廠經典案例介紹

雅戈爾：全球最大5G全連接智能西服工廠

雅戈爾集團與中國聯通聯手打造了全球最大的“5G全連接智能西服工廠”。通過綜合運用5G、大數據、云計算、邊緣計算、人工智能等前沿科技對工廠進行升級，實現工廠產量和產能提高，人工成本降低，該項目因此成功入圍2020年工業互聯網試點示范項目名單。2021年雅戈爾集團啟動了“5G全連接工廠”計劃，對全國主要的工廠進行了升級改造，進一步實現生產基地和生產要素全連接。

荊州美的：5G全連接全新智慧工廠

位于湖北省荊州經濟技術開發區的美的洗衣機工廠，是由美的公司、中國移動和華為公司共同打造的一家5G全連接工廠，同時也是我國家電制造領域率先實現5G全連接的智慧工廠。該工廠第一期擁有2500多個5G連接點位，讓各個產品生產線實現了真正意義上的5G全流程管理，大幅提升了生產效率。本項目按照世界級“燈塔”工廠規劃建設，結合5G、AI、大數據、云平臺等技術，將建設成為工業4.0智能制造示范基地。

存在的問題和提升建議

自2019年正式商用以來，5G為國內礦山、電力、電子、建材等重點行業持續賦能，全國已有4000余個“5G+工業互聯網”項目，覆蓋41個國民經濟大類。但目前，5G應用僅停留于單點突破和局部優化階段，離集成應用階段、平臺發展階段和生態融合階段尚有不小的差距。鄔賀銓院士說：“商用3年，我國5G建設達到預期，但是應用尚未形成規模，相關技術成熟度還有待提升，5G的能力還沒真正展現出來。”下一階段的主要任務是推動5G應用向全社會核心關鍵環節和全局應用發展。

存在的主要問題

從市場外部環境看，目前影響5G應用發展壯大的外部原因，包括但不限于：5G應用產業鏈建設情況、企業5G融合技術改造資金投入力度、分行業的5G全連接工廠應用場景等因素。一是部分省市的5G應用產業鏈有所突破，成立“5G產業發展聯盟”或“5G產業創新中心”，但產業鏈仍處于松散型組織階段，整體協調合作能力不足；二是大型國有/民營企業主動“擁抱”技術引領創新，中型國有企業按國家數字化轉型要求逐步推進，但中小型民營企業改進緩慢；三是5G全連接工廠的行業細分應用場景與企業的實際需求差距仍較大，“依葫畫瓢”的解決方案無法滿足千差萬別的個性化需求；四是由于5G全連接工廠規模復制不足，整體建設成本仍較高，超過大部分企業的承受范圍，讓很多企業望而卻步。

從政府布局看，目前各地對5G全連接工廠的認知不一，對5G全連接工廠賦能干行百業提升數字經濟占比的作用認識不深刻，導致重視程度不一，進而對5G全連接工廠的建設工作推進程度不一致。

從實際操作層面看，5G應用產業鏈的構建不足、應用規模化復制不足，導致5G全連接工廠的成本較高。成本是當下影響5G全連接工廠的最大問題。

下階段的提升措施和建議

5G全連接工廠規模化發展推動5G在實體經濟中更廣范圍、更深層次、更高質量深度融合，充分發揮數字化轉型對經濟社會發展的放大、疊加、倍增作用，實現經濟效益與社會效益共贏，可以持續提高應用價值、降低應用成本、優化應用環境。

下一階段需要分業分類施策，加快應用規模擴散，做深做透5G全連接工廠激發千行百業的經濟活力。

第一，“全國一盤棋”齊頭并進建設5G全連接工廠。建議國內31個省級行政區和各地級行政區深入研究轄區范圍內產業數字化轉型發展過程中遇到的問題，對照解讀工信部《5G全連接工廠建設指南》，歸納總結近3年“5G+工業互聯網”發展成效和作用，出臺本地化的《5G全連接工廠行業建設指南》。通過打造5G全連接工廠行業示范點，逐步推進5G全連接工廠行業的規模復制，加快轄區內企業的數字化轉型進程，提高轄區內企業的市場競爭力。

第二，加大5G全連接工廠建設政策引導力度。按照工信部《5G全連接工廠建設指南》的要求，建議省、市、縣三級財政在“5G全連接工廠”方面給予一定的財政補貼，打造一批各行業的5G全連接工廠示范標桿，打造行業或區域的5G全連接工廠產業集群項目，實現示范效應、規模效應。先易后難，拓展應用深度，推動5G應用實現從對原有業務的補充優化、業務流程部分優化，到帶來新模式、新服務、新業態的轉變，推動應用從外圍環節向核心環節滲透。

第三，工欲善其事，必先利其器。一張覆蓋廣、技術強、質量優的5G網絡是為產業賦能的有力支撐。在經濟核心區、產業工業園區、機場、港口等重點區域按需部署5G網絡，滿足工業制造復雜場景對大流量、高并發、高可靠、即時響應的需要。

第四，5G全連接工廠建設正當時，產業界需要攜手同行。在數字經濟時代，5G技術已然成為賦能干行百業數字化轉型的“利器”。鼓勵工業龍頭企業、設備提供商、電信運營商和行業解決方案提供商，勤力同心，攻克轉型痛點，構建豐富的生態體系，開發滿足不同行業、不同企業需求的解決方案，并著重推進面向行業的標準化可復制解決方案研發，促進在相應行業企業中的推廣應用。

第五，加大中小微工業企業5G應用開發的扶持力度，推動5G應用重心從“大投入大建設”向“小應用大推廣”的發展模式轉移。支持制造企業建設5G全連接工廠，培育一批區域級、行業級、企業級工業互聯網平臺，提升平臺應用服務能力。培育一批工業信息工程服務機構，打造專業化的服務隊伍，提供解決方案、專家服務、金融支持、示范培訓等數字化轉型服務。聚焦中小微企業需求，開發部署高可靠、低成本、易維護的數字化解決方案。

第六，加大5G應用復合型人才培養。"要想真正釋放出5G潛能，需重點關注應用場景與融合性人才兩大關鍵要素。南京郵電大學教授王春暉建議，要制定國家5G技術與產業人才培養計劃，加大對5G數字化復合型人才的培養，為5G可持續健康發展儲備人力資源。一方面，各地政府要迅速將5G應用復合型人才納入各地的高層次人才，另一方面，要加大對通信運營商、行業解決方案提供商等核心企業的扶持力度，給予專業人才隊伍建設專項補貼。

路漫漫其修遠兮，5G全連接工廠處于高速發展階段，頂層設計、產業鏈建設、實施路徑、技術標準、應用場景、政策引導、人才梯隊建設等方面還需不斷完善。

*本文刊載于《通信世界》

總第920期 2023年5月25日第10期

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責任編輯：hnmd003