深瞳工作室出品
科技日報記者 崔爽 策劃 劉莉 李坤
2019年6月6日，我國發(fā)放第一張5G牌照。如今，我國已建成全球規(guī)模最大、覆蓋廣泛、技術領先的移動通信網絡。智能家居、刷臉支付、VR/AR設備、4K/8K高清顯示……除了在消費領域帶來改變之外，5G還有一個在誕生之初就被寄予厚望的主戰(zhàn)場——工業(yè)互聯(lián)網。
過去4年多來，圍繞“5G+工業(yè)互聯(lián)網”，一場發(fā)生在中國這個全球制造業(yè)規(guī)模最大國家的產業(yè)實踐，正驅動著傳統(tǒng)制造向智能制造的蝶變。
家電家居個性化定制、食品質量追溯、服裝數字化設計……在諸多領域，小到一袋牛奶，大到C919客機，背后都有“5G+工業(yè)互聯(lián)網”的影子。我國有超過60%的5G流量，奔跑在工業(yè)互聯(lián)網上。
前不久召開的中央經濟工作會議提出明年經濟工作的九項重點任務。其中，“以科技創(chuàng)新引領現代化產業(yè)體系建設”位列第一。
12月20日，工業(yè)和信息化部等三部門印發(fā)《制造業(yè)卓越質量工程實施意見》，明確提出加快工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展，通過系統(tǒng)集成實現設備遠程監(jiān)控和預測性維護。
“5G+工業(yè)互聯(lián)網”帶來的變革，如何進一步助力經濟高質量發(fā)展備受各方關注。
裝配制造工廠中的機械臂。視覺中國供圖
制造業(yè)轉型升級的倍增器
生產線從5條增至8條，年產值從50億元增至136億元，人數卻沒有增加，依然是3700人——這是美的冰箱荊州工廠2018年數字化轉型至今的變化。
走進美的洗衣機荊州工廠車間，無人自動搬運車將物料精準送達工位，懸掛鏈把零部件從一樓吊到二樓，樓層之間還有像垂直電梯一樣穿梭式立庫。當前，該工廠的機器人萬人保有量達1500臺，自動化率72%。一條生產線，從來料到成品，可以實現無人操作。
2022年8月18日，美的洗衣機荊州工廠全球首個5G全連接智慧工廠建成投產。據工廠副總經理陳小海介紹，5G工廠由美的集團聯(lián)合中國移動和華為公司共同打造。廠區(qū)建立4個5G基站，覆蓋2500個通信點位，服務15類133個應用場景，已是一座大規(guī)模的5G智能工廠。
發(fā)生在這里的變化，是中國制造業(yè)轉型升級的縮影。
制造業(yè)是立國之本、強國之基。我國制造業(yè)規(guī)模連續(xù)13年居世界首位，傳統(tǒng)產業(yè)競爭力提升和新興產業(yè)的快速崛起支撐制造業(yè)規(guī)模不斷擴張，保持領先。但同時，制造業(yè)長期頂著“大而不強”的帽子，唯有進行數字化轉型、智能化改造，才是摘掉這頂帽子、走向高質量發(fā)展的必由之路。
工業(yè)互聯(lián)網是新一代信息通信技術與產業(yè)經濟深度融合的新型基礎設施、應用模式和產業(yè)生態(tài)，為實現工業(yè)產業(yè)數字化、網絡化、智能化提供了途徑。
早在2012年，通用電氣公司就提出工業(yè)互聯(lián)網的概念。它起源于通用航空發(fā)動機可預測性維護的工業(yè)模式。當時，通用電氣在自產的每臺航空發(fā)動機上安裝大量傳感器，采集每次飛行的數據，并在飛行過程中將數據實時傳回數據中心進行分析。在他們看來，不論是工廠內網、外網、標識解析等基礎業(yè)態(tài)，還是智能化生產、網絡化協(xié)同、數據同步、人工智能改造等工業(yè)運營新業(yè)態(tài)，工業(yè)互聯(lián)網都是核心實現手段。
工業(yè)互聯(lián)網是制造業(yè)轉型升級的倍增器，是推進新型工業(yè)化發(fā)展的堅實支撐。我國一直積極布局工業(yè)轉型發(fā)展。2017年11月底，國務院發(fā)布《關于深化“互聯(lián)網+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的指導意見》，我國工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略開始深入實施。
2019年，5G正式商用。工業(yè)智能化發(fā)展迫切需要低時延、高可靠、廣覆蓋的關鍵網絡基礎設施。作為驅動工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展的關鍵使能技術之一，5G的出現恰逢其時。而工業(yè)互聯(lián)網又是加快5G商用規(guī)模部署的重要突破口，兩者相輔相成。
2019年末，工業(yè)和信息化部印發(fā)《“5G+工業(yè)互聯(lián)網”512工程推進方案》，即打造5個內網建設改造公共服務平臺，遴選10個重點行業(yè)，挖掘20個典型應用場景。這為推進“5G+工業(yè)互聯(lián)網”發(fā)展按下加速鍵。
在那之后，《工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021—2023年）》《5G應用“揚帆”行動計劃（2021—2023年）》等一系列政策文件相繼出爐，為“5G+工業(yè)互聯(lián)網”在廣度、深度、力度上多向發(fā)力指明了路徑。
工人在地下600多米的煤礦智能監(jiān)控中心里調試設備。 視覺中國供圖
讓設備“開口說話”
陜北毛烏素沙漠中有一處名為紅柳林的地方，因地下數百米的紅柳林煤礦為人所熟知。曾經的紅柳林塵土飛揚、機器轟鳴，工人黑臉白牙、一身煤塵。如今，一個嶄新的數字智慧礦區(qū)在此崛起。工人坐在集控室里鼠標一點，遠在千米井下的采煤機滾刀飛轉，層層烏金順著煤壁滑落，通過皮帶機運往地面……
2021年9月，紅柳林煤礦構建起行業(yè)首個煤礦工業(yè)互聯(lián)網平臺。“礦上有幾千個設備，有些設備很老舊，根本找不到生產廠家，有些系統(tǒng)對接方案復雜，調測難度很大。”對于起步階段的不易，陜煤集團紅柳林礦業(yè)有限公司智能化部工程師王磊記憶猶新。
如今，井下綜采面實現5G視頻通話、智能開采等協(xié)同管控；通過統(tǒng)一數據標準，礦井2700多臺設備互聯(lián)互通；通過視頻巡檢、遠程控制、智能工單派發(fā)等應用，檢修效率提升30%，綜采隊井下作業(yè)人數減少近一半。
“今天，我們一鏟子下去，挖到的不只是煤，更是一座數據金礦?！奔t柳林礦業(yè)公司副總經理郭奮超說。
如華為煤礦軍團CTO徐軍所言，智能礦山的本質是工業(yè)互聯(lián)網。工業(yè)互聯(lián)網將設備進行聯(lián)網改造，使其可以通過有線或無線的方式接入網絡并“開口說話”。同時，工業(yè)互聯(lián)網通過數據信息的無縫傳輸，實現數據互操作與信息集成。
5G在智能制造中最普遍的應用場景正是設備聯(lián)接。中國工程院院士李培根認為，制造過程中有數以萬計的傳感器和執(zhí)行器接入，需要引入高可靠、海量聯(lián)接能力的無線通信技術作為支撐，同時采用極低時延的網絡以實現高精度生產。
5G最突出的三個性能指標是用戶體驗速率、空口時延和連接數密度：5G網絡的用戶體驗速率是4G的10倍以上、空口時延降低到4G的1/10、連接數密度可達到100萬連接/平方公里。這些性能為5G賦能制造業(yè)提供了可能。
制造業(yè)也因此成為5G主戰(zhàn)場。過去幾年，“5G+工業(yè)互聯(lián)網”實踐讓制造業(yè)取得降本增效、迭代升級的實際效果。目前其已進入規(guī)?；茝V的新階段。
工業(yè)和信息化部持續(xù)實施3年行動計劃，連續(xù)6年實施工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新發(fā)展工程，遴選5批近600個試點示范項目，支持創(chuàng)建了8個工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)示范基地和6個工業(yè)互聯(lián)網示范區(qū)。
今年6月，工業(yè)和信息化部制定實施了“5G+工業(yè)互聯(lián)網”512升級版工作方案，將持續(xù)引領“5G+工業(yè)互聯(lián)網”向更大規(guī)模、更廣范圍、更深層次發(fā)展。
工業(yè)和信息化部部長金壯龍表示，將制定出臺推動工業(yè)互聯(lián)網高質量發(fā)展政策措施，聚焦網絡、平臺、安全、標識、數據五大功能體系，打造“5G+工業(yè)互聯(lián)網”升級版。
上海洋山港四期自動化碼頭。視覺中國供圖
驅動制造走向“智造”
驅車從上海市區(qū)出發(fā)，駛過壯闊的東海大橋，上海洋山港便躍然眼前。從貧瘠小島到無人碼頭，它是我國工業(yè)化演進的一個縮影。
洋山港碼頭是迄今全世界自動化程度最高的智能集裝箱碼頭。碼頭94.5萬平方米的自動化堆場空無一人，自動導引小車裝載著集裝箱來回穿梭。通過在港口部署5G專網覆蓋，可實現高清視頻的上行和控制命令的精確下發(fā)?！按a頭去年應用了F5G固網通訊技術，目前已經有6臺橋吊可實現遠程控制，能做到100公里外‘隔空取物’?！鄙细奂瘓F尚東分公司黨委副書記、總經理金健介紹，這意味著今后操作員可以在100多公里外的市區(qū)對洋山港區(qū)各類大型設備進行遠程操控，且不受起風、起霧等惡劣天氣影響。
2022年，洋山港運營效率居全球首位。洋山港四期碼頭人員數量比同等規(guī)模的傳統(tǒng)碼頭降低了70%。
位于武漢光谷的長飛光纖光纜生產車間，通過打造5G傳感器、“5G+光云工業(yè)互聯(lián)網”平臺等，訂單準時交付率提高了25%，庫存周轉率提升了20%。在天津港5G智慧港口項目中，通過5G+車路協(xié)同+高精度定位等多重網絡能力，結合AI和大數據平臺的智能規(guī)劃調度，可節(jié)省60%人力成本，碼頭效率提升了20%。在上海商飛，工人戴上AR眼鏡，可準確地將手中的飛機線纜裝配完成……數字化春風拂過廣袤的土地，類似的場景正在無數的工廠車間上演。
這是中國制造業(yè)轉型升級的一張張切片。透過這些切片，可以看到，5G是一場通信技術的升級，可幫助移動通信網絡擴展到行業(yè)市場，使其在礦山、港口、制造等領域得到規(guī)?；瘧?。更重要的是，除了解決制造行業(yè)的設備聯(lián)接問題，它還給云計算、人工智能、自動駕駛等新技術在制造行業(yè)的應用帶來更多場景，為工業(yè)制造帶來全新可能。
根據工業(yè)和信息化部發(fā)布的最新數據，我國實施的“5G+工業(yè)互聯(lián)網”項目已超過8000個，覆蓋了全部41個工業(yè)大類，工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)規(guī)模已突破1.2萬億元?！?G已經從生產現場監(jiān)測、廠區(qū)智能物流等外圍輔助環(huán)節(jié)，深入遠程設備操控、設備協(xié)同作業(yè)等核心控制環(huán)節(jié)?！惫I(yè)和信息化部信息通信管理局一級巡視員王鵬說。
推動行業(yè)應用走深向實
商用4年多來，在工業(yè)互聯(lián)網這一領域，5G正經歷從垂直大類走向細分集群、從服務企業(yè)走向融入生產、從改變通信模式走向重塑生產流程的過程。如何借力日新月異的數字技術，加速、優(yōu)化這個過程，是當前行業(yè)關注的焦點。
“工業(yè)互聯(lián)網在機器視覺、遙控機器人方面應用較好，在離散制造和流程制造的生產線應用方面不盡如人意?！敝袊こ淘涸菏苦w賀銓日前坦言，5G在發(fā)展之初雖然提出面向工業(yè)應用，但面向消費應用的思路主導了其系統(tǒng)架構設計?，F在看來，5G還不能完全滿足工業(yè)應用對大上行帶寬、確定性時延、高可靠與精定位等能力的要求。
這是5G下一階段演進技術——5G-A（5G-Advanced）的機遇，也是挑戰(zhàn)。
對于工業(yè)互聯(lián)網來說，5G-A在峰值、連接密度、定位精度等方面的能力比現有5G提升約10倍，可以承載更多的工業(yè)應用，滿足工業(yè)互聯(lián)網進入核心生產環(huán)節(jié)的網絡需求。
根據最新消息，從標準到產業(yè)鏈、從應用到產品、從網絡驗證到部署意愿，5G-A已全部準備就緒，預計2024年實現商用。它將以超低時延、超高穩(wěn)定、超大上行和超精定位的能力走向核心工業(yè)場景，用“升級版”5G賦能“升級版”工業(yè)互聯(lián)網。
同時，今年以來，以ChatGPT為代表的大模型大大加速人工智能的發(fā)展。其給工業(yè)生產帶來的可能也引發(fā)熱議。
“制造業(yè)是人工智能大模型應用的主戰(zhàn)場?！卑⒗镅芯吭焊痹洪L、阿里云智能集團副總裁安筱鵬認為，隨著技術的演進，大模型會融入到制造業(yè)的設計生產、運維控制、銷售客服的各環(huán)節(jié)，進一步推動制造業(yè)轉型升級。
“人工智能大模型目前在預測、計算、音視頻處理、邏輯能力方面取得極大突破。這將重塑數據跟蹤和分析的流程，提升工業(yè)互聯(lián)的安全性和可靠性?！崩顺奔瘓F有限公司執(zhí)行總裁、總工程師肖雪表示。
在中國工程院院士桂衛(wèi)華看來，通用大模型目前主要進行文本和語音處理，而工業(yè)上有很多機理性問題，比如有色冶金及其化學反應，是無法通過簡單的文本處理來解決的。這意味著工業(yè)大模型在事前優(yōu)化和使用決策中，要與機理相融合，“這是行業(yè)需要探索的地方”。
另外，長期以來，5G終端價格居高不下，使其難以大規(guī)模進入行業(yè)。
對此，5G正在加緊持續(xù)“瘦身”。根據近日印發(fā)的《關于推進5G輕量化（RedCap）技術演進和應用創(chuàng)新發(fā)展的通知》，到2025年，我國要打造5G輕量化完整產業(yè)體系，實現新產品、新模式不斷涌現，融合應用規(guī)模上量，安全能力同步增強。這將促使更多廠家生產出成本、復雜度更低，尺寸更小，電池壽命更長的新模組、新終端，進一步豐富5G行業(yè)應用生態(tài)。
值得注意的是，有關數據顯示，相比“5G+工業(yè)互聯(lián)網”發(fā)展初期，運營商5G基站采購價格已下降53%，5G關鍵部件成本下降90%。隨著5G網絡建設日益完善、商用快速推進、使用成本逐漸下降，5G在工業(yè)領域必然得到更廣泛應用，開啟更值得期待的“下半場”。
