5G超大帶寬、超低延時、海量連接等特點,使得工業互聯網可以實現設備的高效協作、數據的實時采集與快速傳輸等功能。因此,在5G加持下,工業互聯網正在快速發展,并推動生產和制造業加速數字化和網絡化轉型。
10月21日,在上海舉行的2023年中國5G發展大會上,工信部副部長張云明表示,5G行業虛擬專網超2萬個。虛擬專網用在什么地方?南開大學原校長、世界工商組織聯合會原主席龔克表示,29%的虛擬專網都跟工業互聯網聯系在一起,這也是5G本身非常重要的特點。
目前,產業上下游企業在“5G+工業互聯網”的布局上取得哪些成果?5G最新的技術如何助力工業互聯網的發展?上下游企業對“5G+工業互聯網”的發展又有著怎樣的新訴求?在2023年中國5G發展大會上,產學研用各界專家給出了全面又翔實的解答。
“象限”一:三大運營商“5G+工業互聯網”成效顯著
5G正在加速工業互聯網的產業發展,國內三大運營商用最新的數據證明了這一觀點。
中國移動副總經理高同慶表示,在工業互聯網、智慧交通等5G深耕領域,5G進一步從垂直大類走向細分集群,從服務企業走向融入生產,從改變通信模式走向重塑生產流程。例如,某文具制造企業將5G+人工智能引入質檢環節,效率提升130倍;某城市地鐵建設軌交5G專網,通信能力提升3000倍,設備和技術100%國產化。
此外,中國移動持續深耕“9one”行業平臺,實現5G應用一體化快速交付。目前,OnePower工業互聯網平臺標識注冊量超過1.2億;OneCity智慧城市平臺,治理各類政務數據超過1400億條;OneHealth,接入遠程醫療服務機構超過6400家。
據了解,中國移動已累計簽約3萬個5G商用案例,在多個行業實現規模復制。其中,國內集裝箱吞吐量TOP10港口全面實現5G業務落地;5G智慧工廠項目超過4000個,國產家電TOP10企業覆蓋了7家;19家“A+”(極強)鋼鐵企業合作了16家;智慧礦山拓展項目540個。
中國聯通副總經理梁寶俊講道,中國聯通在5G+工業互聯網領域,深度打造格物Unilink平臺,入選工信部工業互聯網雙跨平臺,為中小企業提供更好的服務。一方面,中國聯通積極推進在5G-A方面的新探索,圍繞5G RedCap、無源物聯、通感一體等新技術,打造了山東國網電力、寶武鋼卷廠等一批“新樣板”,持續拓展5G發展新空間。在5G AI領域,中國聯通依靠自身AI能力助力企業實現智能檢測,大幅降低員工勞動強度,提升檢測效率。目前,中國聯通正在利用自主可控的大模型積極探索工業領域的應用。
另一方面,中國聯通聚合專業子公司、行業軍團、產業互聯網公司的專精特新能力,打造矩陣式能力體系,加速為千行百業數字化轉型賦能,促進降本、提質、增效、安全、環保。截至目前,中國聯通打造了超過2.4萬個5G應用商業化項目,其中1.2萬個在工業領域,包含3500個智慧工廠。
同時,中國聯通探索與國內外龍頭企業共創5G新范式。在國內,將5G-A低時延柔性生產線落地長城精工、美的集團等國內制造業龍頭企業;在國外,積極攜手法國制造業龍頭企業施耐德,在全國26個園區實現了5G的專網互聯和5G場景的賦能。
中國電信副總經理欒曉維講道,中國電信以客戶為中心,以業務場景為驅動,堅持5G融合協同發展。2023年,中國電信5G項目數跨越2萬大關,覆蓋全行業場景超過100個。其中,本年度新增項目7500余個,同比提升86%,累計簽約金額同比增幅88%。同時,中國電信以5G驅動應用融合創新,深度賦能局域類、廣域類、雙域類數字化應用場景,打造十大新能力,覆蓋重點行業,持續賦能實體經濟轉型,推動數實深度融合。
在制造領域,中國電信在上海協同寶武集團打造首個5G-A智慧鋼鐵標桿,5G與OT網絡深度融合,打通“全連接”的“最后一公里”,實現5G確定性網絡能力,助力寶鋼國產化PLC柔性化改造,解決工業領域“卡脖子”問題。在礦山領域,中國電信協同國家能源集團打造全球礦山最大企業級5G專網,利用商用800M低頻大上行能力,降低礦山5G建網成本,實現首個礦山井上井下一號通,井下工人可隨時與家人實現高清視頻通話。
會上,中國電信工業產業研究院長三角院副院長張君霄分享了5G在江南造船廠的具體應用。在他看來,船舶制造工程復雜度,從一顆螺絲釘到一艘成品船,中間涉及1000多道工序,上千萬零部件。貫穿始末核心的焊接工藝水平決定現代船舶核心競爭力。而多機協同焊接(一組焊機在不同點位啟動作業,沿著一條線開始啟動,并且同樣時間內完成同樣作業長度),對通信環境的要求非常高。中國電信5G網絡部署下,焊機和后臺系統時延達到25毫秒以內,焊機之間相對時延達到10毫秒左右,保證了焊接工序的高質量完成。
“象限”二:制造企業利用5G加速工業生產
中國工業互聯網研究院發布的《工業互聯網創新發展報告(2023年)》顯示,目前全國各地已累計建成數字化車間和智能工廠近8000個;截至今年6月,全國工業企業關鍵工序數控化率和數字化研發設計工具普及率分別達到60.1%和78.3%。
中國商飛5G工業創新中心主任、商飛智能技術有限公司董事長汪順利講道,中國商飛推進“5G+工業互聯網”賦能大飛機智能制造有5年多時間,從2018年開始,就以5G為基點、工業互聯網為平臺,以行業知識為內核,以人工智能和軟件定義為主攻方向,深入推進新一代信息通信技術與大飛機研制融合創新。
中國商飛建設全球第一個5G工業園區,打造國內第一個5G全連接工廠。汪順利表示,大飛機有百萬量級的生產要素,中國商飛利用二維碼、機器視覺等技術,把設備、物料、人員、產品、工裝全部連接起來,打造兩條“全連接”產線和十余個“全連接”車間。應用5G技術可以實現傳統技術改造,如5G助力鈑金、機加、熱表等傳統工藝實現從粗放式管理到精準控制。
寧波金山雙鹿電池有限公司工會主席、總經辦主任王佼佼演講中介紹道,雙鹿電池作為中國龍頭電池企業之一,已經有70年的發展歷程。2016年,雙鹿電池“黑燈車間”在全球首創無人智能電池生產線,全面實現機器換人。2022年,雙鹿電池又打造了5G智慧工廠。
王佼佼說道,一顆電池從投料到完成碼垛需要經過十幾道工序,涉及的設備、儀器、儀表、感應器數量眾多。由于產品定制化要求,以往生產線設備需要反復調整,布線麻煩。同時,生產線運行速度非常快,對信號的傳輸又有極其苛刻要求,雙鹿電池在2016年“黑燈車間”基礎上針對不同的終端,使用不同方式實現數據采集,并借助5G工業網關將原有生產線上的122臺設備進行改造,目前公司兩條主要生產線聯網率已經達到100%,產品合格率接近99.999%。
同時,雙鹿在行業內首創5G+AI質量控制體系。王佼佼說道,雙鹿電池5G智慧工廠項目在降本增效方面得到大幅提升,其中單體電池的成本下降了21%,產品的不良率也下降了30%;在生產效率方面,雙鹿過去單條線、單班生產20萬只,現在提升到25萬只,進一步縮短產品研發和生產周期。
據悉,雙鹿5G智慧工廠項目整體投入1.2億,5G應用場景設備投入3000多萬元。作為國內堿性電池行業首個5G智慧工廠,雙鹿電池樹立標桿的同時,也帶動了上下游產業的發展,并極大程度提高了我國堿性電池行業制造水平。
下一階段,雙鹿電池將繼續穩步前行,打造更多5G應用場景,并向5G未來工廠邁進。并且在三年內著力打造具有完整知識產權智能工廠中臺和專屬工業APP,向更廣范圍、更深程度和更高水平邁進。
“象限”三:5G新技術為工業互聯網發展再添助力
3GPP 制定的5G R15可以支持低時延大連接基本功能,滿足“5個9”和空口單向時延1ms要求。到了R16能夠支持工業互聯網、時延敏感通信業務提高業務差異化質量保障能力?,F在3GPP推進R17支持更精準,下一步R18支持互補,降低時延,滿足“6個9”要求。本次大會上,RedCap、5G-A、確定性網絡、通感一體、天地一體成為的5G新技術熱點備受關注,將為工業互聯網低時延、可靠性網絡提供更佳的網絡支撐。
據了解,確定性網絡是指給承載的業務提供確定性業務保證能力的網絡。確定性網絡采用一系列協議和機制,通過網絡切片、顯式路由、資源預留、時鐘/頻率同步、周期映射、門控優先級隊列調度、幀搶占、流量過濾和整形、多發選收等技術,分別保障確定性帶寬、確定性轉發路徑、有界時延、有界抖動、高可靠等QoS指標。
中國移動研究院無線與終端技術研究所所長鄧偉講道,以前“能力三角”有速率、時延、可靠性,確定性是新的指標。針對大型行業用戶,中國移動可以提供5G+TSN技術;而對成本比較敏感的中小企業,更希望有一種低成本保障確定性方案,中國移動主要通過AI技術能夠保障相對更可靠的服務,并完成相關驗證,從時延和可靠性基本滿足要求。
中國電信推出全云化5G工業定制網,并研發了工業PON確定性網絡與跨域確定性網絡,實現超大帶寬、超低時延、超精定位、超輕設計以及超簡操作,同時滿足工廠內外工業場景數據傳輸對網絡的苛刻需求。
聯通研究院副院長魏進武演講中指出,5G發展進入5G-A新階段,將成為支撐我國數字經濟高質量發展的中堅力量。為更好地支持5G 2C/2H/2B業務規模發展,中國聯通以經濟社會發展需求為導向,加速5G-A網絡升級賦能數字化轉型,在實時交互、工業互聯、移動物聯、通感一體和天地一體五大業務方向持續發力,打造了長城精工、國網浙江電力等一批新樣板,持續拓展5G發展新空間。
在魏進武看來,隨著下一步推進RedCap成熟,可能工業互聯網會進入一個新的發展階段。面向工業互聯類業務,工業互聯的業務特性一般以實踐為主,在工業制造的11個環節中至少有8個環節適用RedCap,比如在工業質檢應用場景中,需要兩網雙模的方式推動,一類是基于RedCap,另一類是基于大帶寬大上行。中國聯通開展5G-A URLLC增強關鍵技術創新研究與實踐,攜手長城精工打造業界首條“5G超可靠低時延汽車柔性產線”,驗證了5G-A網絡時延4ms、穩定性5個9(99.999%)的性能指標。
據悉,近日中國聯通攜手華為等產業伙伴,在廣東佛山完成全國最大規模的RedCap商用部署。本次部署基于中國聯通5G商用頻譜,在廣域和局域場景共計2000多個5G站點實現了RedCap網絡規模開通。
“中國信科在定位和通感融合方面,為網絡價值提供很好的支持。在高精度定位方面,能夠實現1米以下精準定位;在通感一體化產品形態和產品信號設計方面,也擁有優秀的性能。同時,中國信科為5G新業務提供了很好的支撐,在確定性時延、確定性抖動、確定性可靠性、確定性配套等方面提供業務服務?!敝袊趴埔苿油ㄐ偶夹g股份有限公司首席科學家王映民如是講道。
IMT-2020(5G)推進組秘書長徐菲在5G增強技術研發試驗測試工作進展發布中講道,在5G-A、RedCap國內的設備廠商已經通過多項測試。
在RedCap方面,華為、中興等一些主流廠家已經參加RedCap基站測試,并且完成了相關測試項。以前較冷門的芯片只有為數不多的幾家企業,今年海思、聯發科、展銳和高通基于芯片RedCap方案完成所有功能和外場性能。在5G-A方面,華為、中興、高通、聯發科等參加5G-A兩個特性的探索性測試,華為、中興完成了各項關鍵技術測試。
在精準定位方面,華為、中興等系統廠家基于5G控制面定位架構,分別采用了海思、聯發科、高通等芯片終端完成了5G室內場景下的定位測試,能夠實現米級定位精度。
“象限”四:成本仍是“5G+工業互聯網”發展核心訴求
5G商用四年來,“5G+工業互聯網”發展所取得的成績有目共睹。而在“5G+工業互聯網”的過程中,如何解決企業當前所面臨的成本問題,不僅是企業發展的核心訴求,也是制約整個產業發展的關鍵。
因此,張云明在大會致辭中指出,持續謀創新,進一步增強內生動力。前瞻布局5G-A技術研究、標準研制和產品研發,推動5G與人工智能、通感一體、無源物聯等技術融合創新,以技術突破引領產業發展。加快推進5G輕量化技術演進和商用部署,降低5G芯片、模組使用成本,為5G賦能行業應用創造條件。依托IMT-2020(5G)推進組持續開展5G新技術測試驗證,加快推進產業成熟。
龔克則站在第三方的客觀視角,從供給側和需求側給出解答。在龔克看來,5G行業規?;瘧帽仨氁揽啃枨蠛凸┙o兩輪驅動;從需求側來看,大量提供就業的中小企業其5G應用參與度,相對各個行業龍頭企業還比較弱。
從供給側看,一是存在高成本困擾。雖然基站大小不一,但模組高度統一。從成本上來講,還沒有找到真正大規模定制化、低成本高質量路子。二是不同行業應用,技術能力有待提高,上行速率、時延抖動控制上,滿足工業現場需求,還需要從技術本身、網絡切片、網絡靈活配置方面進一步優化。三是缺乏有力的解決方案。5G通信與行業、產業融合需要出現大量融合設施,而不是在原有產業設施外掛一個模塊。5G真正融入設備要跨行業融合,缺乏有力解決方案,很多壁壘需要克服。“基于這些衡量5G融合創新機制、標準和政策,需要針對行業應用規?;M一步優化和完善?!?/span>龔克說道。
施耐德電氣全球供應鏈、中國區績效及數字化副總裁顧俊說道,施耐德工業現場有80%以上的數字化轉型需求是基于低速率、低頻次通信等需求。NB-IoT、無源IoT、4G能力網絡技術,包括5G RedCap這種能力很好滿足工業應用需求,希望5G技術能夠提供多網融合的能力,這對工業靈活應用和資源最優配置非常重要,同時可以有效降低投入成本,會更有利于5G迅速規?;推占啊?/font>
華為無線產品線5G-A領域總裁高全中表示,面向車和未來業務,編組業務等,5G-A階段能逐步解決。華為建了很多5G全連接工廠,解決連接數比較少的痛點,大上行的能力可以支持上行10Gbps,可以滿足幾乎所有產線需求。低時延4毫秒、5個9(99.999%)或者6個9(99.9999%)能力,基本可以滿足所有PLC應用場景。
關于成本問題,高全中表示,相信未來一到兩年RedCap模組價格降到60-80元水平。同時也希望5G模組能夠再進一步降低,除了RedCap之外,能夠更低成本增強RedCap,把成本降到30-40元。
“此外,華為希望通過5G-A能力提升,包括無源物聯能力和大帶寬低時延能力、大上行能力、高精度定位能力,全方位一網融合支持各種各樣應用。5G-A能力增強之后,5G一張網絡就能滿足工廠里面質檢、工業控制、PLC和物流跟蹤等各種各樣需求,而不需要再部署其他網絡。”高全中在最后說道。(耿鵬飛)
編輯:李芊諾
責編:汪黃任
審核:張永杰
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