5G+智能制造有望成為5G殺手級應(yīng)用之一

在日前的“2020中國5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會”上，習(xí)近平總書記賀信對推動5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速新型工業(yè)化進(jìn)程做出重要指示，劉鶴副總理在作重要講話中對貫徹落實(shí)賀信的重要指示提出了明確要求，工信部黨組書記、部長肖亞慶表示工信部將堅(jiān)決抓好貫徹落實(shí)，系統(tǒng)布局5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施，加快5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用場景向更多的實(shí)體經(jīng)濟(jì)行業(yè)延伸。這個重大風(fēng)向凸顯出5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展將成為“十四五”及未來的“新基建”核心內(nèi)容。

出了個業(yè)界超強(qiáng)

在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，5G+智能制造是最為重要的方向（比如中國信通院《5G經(jīng)濟(jì)社會影響白皮書》推測智能制造在5G典型行業(yè)經(jīng)濟(jì)影響中排名第一且遠(yuǎn)高出其他行業(yè)——到2030年國內(nèi)智能制造領(lǐng)域5G相關(guān)投入約達(dá)2000億元）。智能制造是促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要手段，在當(dāng)前的時代背景下，以5G為核心的融合創(chuàng)新將成為我國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的強(qiáng)大動力和強(qiáng)勁支撐，現(xiàn)有研究和初期實(shí)踐表明，在各垂直行業(yè)應(yīng)用中，5G+智能制造有望成為5G殺手級應(yīng)用之一。

目前，面向5G+智能制造的解決方案有很多，但是可以使得制造業(yè)企業(yè)更快更好落地5G+智能制造的5G+智能制造平臺方案卻罕見。5G微信公眾平臺（ID：angmobile）近日在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)一張圖，這張圖雖然看起來很簡單，但是如果仔細(xì)分析一下，內(nèi)里卻大有乾坤，筆者由此認(rèn)為這其實(shí)就是一個5G+智能制造平臺，從而可以說在政企行業(yè)ICT領(lǐng)域有深厚經(jīng)驗(yàn)積累的紫光股份旗下新華三集團(tuán)目前已能夠提供端到端5G+智能制造平臺；再深入分析一下，發(fā)現(xiàn)其中可歸納為包括終端層、網(wǎng)絡(luò)層、能力層、應(yīng)用層，而且每一層都有很大的亮點(diǎn)，具體請見下文。

應(yīng)用層的大亮點(diǎn)

從上圖看來，該5G+智能制造平臺可提供諸多智能制造創(chuàng)新型應(yīng)用，5G微信公眾平臺（ID：angmobile）深入分析后認(rèn)為，其中的數(shù)字孿生應(yīng)用、C2M服務(wù)極具時代發(fā)展特色，尤具火爆規(guī)模落地潛質(zhì)。

一方面，在當(dāng)下，制造業(yè)企業(yè)面臨著越來越復(fù)雜多變的市場環(huán)境，在市場競爭的巨大壓力之下，如何在訂單激增并已經(jīng)超過自身產(chǎn)能的情況下，仍能有效地滿足制造需求，或是在訂單不足時將自身制造能力向同行業(yè)其他制造企業(yè)開放以提高產(chǎn)能利用率，是所有制造業(yè)企業(yè)都亟需應(yīng)對的關(guān)鍵問題。為解決此問題，我國擁有量大面廣的制造型企業(yè)，具有工廠互聯(lián)、資源共享、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的迫切需求。

另一方面，隨著用戶對個性化定制產(chǎn)品需求的不斷提高，個性化、定制化生產(chǎn)將逐步發(fā)展成為“十四五”期間工業(yè)發(fā)展的重要形態(tài)——為了更好地滿足用戶的各種需求，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的合格率以及生產(chǎn)資源的合理利用，很多企業(yè)開始提出并行制造、敏捷制造、虛擬制造等多企業(yè)間協(xié)作的生產(chǎn)模式。柔性制造需求日益強(qiáng)烈，傳統(tǒng)的連續(xù)流水線將被可動態(tài)調(diào)整的智能裝配島所替代。

數(shù)字孿生應(yīng)用“以虛映實(shí)”和“以虛控實(shí)”的發(fā)展，在加速推動制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的同時（比如據(jù)悉新華三集團(tuán)在蘇州打造的5G智能制造生產(chǎn)線，以數(shù)字孿生平臺實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的實(shí)時監(jiān)測、仿真和整體管理，極大降低了運(yùn)營成本），也將極大提高企業(yè)間協(xié)同制造的效率。同時，數(shù)字孿生結(jié)合柔性生產(chǎn)（比如新華三5G+智能制造方案通過C2M模式使得企業(yè)在滿足消費(fèi)者定制化生產(chǎn)需求的同時節(jié)約生產(chǎn)成本），在協(xié)同制造的驅(qū)動下，企業(yè)間可依靠彼此所獲取的信息，共同完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造，最大化地滿足消費(fèi)者對個性化定制的需求、保障產(chǎn)品生產(chǎn)效率的最大化。

綜上，5G微信公眾平臺（ID：angmobile）預(yù)計(jì)協(xié)同制造和柔性生產(chǎn)將在“十四五”期間大行其道，助力企業(yè)減少運(yùn)營風(fēng)險、增強(qiáng)科學(xué)化管理、合理配置資源、更進(jìn)一步滿足客戶需求、以更低成本獲得更高利潤，從上圖看來，新華三5G+智能制造方案已經(jīng)在數(shù)字孿生應(yīng)用、C2M服務(wù)等方面做好了準(zhǔn)備。當(dāng)然，應(yīng)用層實(shí)際上就是應(yīng)用的“倉庫”，可容納諸多類的5G+智能制造應(yīng)用，例如以5G MEC為支撐的5G+云化AGV來實(shí)現(xiàn)更低的成本和更高的性能。

能力層的大亮點(diǎn)

應(yīng)用層的優(yōu)秀表現(xiàn)，需要有強(qiáng)大的能力層給予支撐。位于應(yīng)用層和底層資源之間的能力層是核心和“橋梁”，作為能力提供引擎實(shí)現(xiàn)對底層資源的抽象、封裝、編排并對應(yīng)用層的統(tǒng)一接口開放。筆者分析認(rèn)為，面向5G賦能智能制造場景，上圖中的紫光工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺以及OPC接口可以納入到能力層。

OPC（面向過程控制的OLE）是用于不同制造商的設(shè)備、控制器、機(jī)器和系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)安全交換時的互操作標(biāo)準(zhǔn)。上圖中有“OPC接口”，5G微信公眾平臺（ID：angmobile）由此推測其實(shí)現(xiàn)了面向服務(wù)的OPC統(tǒng)一架構(gòu)（OPC UA），作為通用和中立的通信體系結(jié)構(gòu)來開發(fā)和維護(hù)；整個上圖中，從OPC UA的角度來看，在確定性通信中使用5G，已經(jīng)包含在OPC UA的規(guī)劃中。OPC接口可實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)部自動化設(shè)備之間以及工廠之間信息的交換，從而是上文所分析的協(xié)同制造及柔性生產(chǎn)的核心技術(shù)支撐之一。

至于紫光工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺在整個架構(gòu)中的重要作用，筆者推測是面向5G+智能制造的廣泛接入、人機(jī)交互、大數(shù)據(jù)分析、運(yùn)行優(yōu)化、實(shí)時預(yù)警、故障診斷、產(chǎn)品創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新等，具有業(yè)務(wù)導(dǎo)向、智能導(dǎo)向等創(chuàng)新特色。

網(wǎng)絡(luò)層的大亮點(diǎn)

能力層強(qiáng)大功能的充分發(fā)揮，須得到網(wǎng)絡(luò)層的給力支撐。網(wǎng)絡(luò)層通過整合終端層——比如上圖中的新華三集團(tuán)5G CPE、PLC、生產(chǎn)線上的設(shè)備（比如機(jī)器/傳感器/云化機(jī)器人/云化AGV等）向能力層提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力、策略類能力、控制能力、數(shù)據(jù)服務(wù)能力等。

智能制造對于網(wǎng)絡(luò)層的高速率、低/極低時延、數(shù)據(jù)絕對安全等提出了非常嚴(yán)苛的需求。目前的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)面臨不夠開放與友好、不夠彈性與靈活、部署和運(yùn)維成本高、不適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展需要等主要弊端，現(xiàn)有實(shí)踐表明5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、低時延、高可靠以及海量連接等特性能夠滿足工業(yè)網(wǎng)絡(luò)對于可靠性、穩(wěn)定性、速度、網(wǎng)絡(luò)安全、車間電磁干擾等的需求。由于制造設(shè)備的平均使用壽命是20-30年，加之國內(nèi)是從2000年開始的工業(yè)化大發(fā)展，所以現(xiàn)在以5G升級改造制造業(yè)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可謂“恰逢其時”。

從上圖看來，面向5G+智能制造，新華三集團(tuán)可提供從輕量化5G核心網(wǎng)到5G小站的端到端5G網(wǎng)絡(luò)。下面一幅圖更為詳細(xì)，是新華三聯(lián)合蘇州電信共同打造的5G行業(yè)專網(wǎng)的示意圖。

在深入分析上圖后，5G微信公眾平臺（ID：angmobile）認(rèn)為新華三面向5G+智能制造聯(lián)合運(yùn)營商打造的 5G專網(wǎng)具有四大亮點(diǎn)。

● 亮點(diǎn)一：極為安全

為了把敏感數(shù)據(jù)保存在工業(yè)現(xiàn)場并保持自動化過程獨(dú)立于互聯(lián)網(wǎng)連接，本地化部署的方法相比于集中的方法（遠(yuǎn)端云）更為可取。新華三集團(tuán)將5G核心網(wǎng)與5G BBU部署于本地邊緣云平臺，5G無線網(wǎng)部署于工廠內(nèi)部的室內(nèi)環(huán)境，這種“獨(dú)立5G專網(wǎng)”既大幅降低了5G+智能制造的時延，又很好地實(shí)現(xiàn)了智能制造的數(shù)據(jù)絕對閉環(huán)，最大程度地保證了制造業(yè)企業(yè)對于“數(shù)據(jù)安全”以及“網(wǎng)絡(luò)可控”的迫切現(xiàn)實(shí)需求。

● 亮點(diǎn)二：核心網(wǎng)精

上圖中的5G核心網(wǎng)被部署于本地邊緣云平臺，想必是輕量化的5G核心網(wǎng)，從而制造業(yè)企業(yè)就不會因?yàn)槭褂霉δ芊浅｝嫶笄覙O其復(fù)雜的5G公網(wǎng)核心網(wǎng)而造成很多功能用不上、技術(shù)門檻高、成本高等，企業(yè)可以快速、低成本上線并可按需新增定制化網(wǎng)元功能。

此外，對于上圖中的本地邊緣云平臺，5G微信公眾平臺（ID：angmobile）猜測其中還包括5G核心網(wǎng)原生支持的MEC甚至可能還包括可按需下沉的UPF（據(jù)筆者一直以來的觀察，新華三有OpenUPF產(chǎn)品），而上圖之所以僅標(biāo)示了5G BBU，可能是由于5G BBU本身支持NFV，從而MEC可以以軟件應(yīng)用的方式部署到5G BBU，且邊緣云資源的池化共享極利于MEC/UPF的共平臺部署，這樣就極大地降低了部署難度，并通過MEC實(shí)現(xiàn)能力開放為工業(yè)APP提供PaaS來推動5G+智能制造應(yīng)用的大發(fā)展（據(jù)悉，新華三5G+MEC行業(yè)邊緣解決方案融合了豐富的行業(yè)應(yīng)用、中心行業(yè)云等，可滿足行業(yè)在敏捷連接、實(shí)時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能等方面的關(guān)鍵需求）。再進(jìn)一步預(yù)測，其中很可能還實(shí)現(xiàn)了MEC、UPF與5G核心網(wǎng)采用同一套網(wǎng)管和MANO系統(tǒng)來進(jìn)行統(tǒng)一管理和編排。

● 亮點(diǎn)三：5G室內(nèi)覆蓋優(yōu)

對于智能制造，室內(nèi)覆蓋是關(guān)鍵戰(zhàn)場。據(jù)業(yè)界預(yù)測，在5G時代約85%的應(yīng)用將發(fā)生在室內(nèi)場景。面向智能制造的5G室內(nèi)覆蓋具有業(yè)務(wù)類型多樣化、部署場景多樣化等顯著特點(diǎn)，并要求運(yùn)營維護(hù)智能化（IT與OT的融合需要室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)具備“可視化”運(yùn)維能力）。從上面第二幅圖看來，新華三5G+智能制造專網(wǎng)解決方案主要包括遠(yuǎn)端覆蓋單元（5G BBU）、擴(kuò)展單元（5G Fronthaul Switch）、接入單元（5G RRU），這是典型的5G數(shù)字化室分架構(gòu)，相比于現(xiàn)有其他類型室分架構(gòu)具有無法比擬的優(yōu)勢——部署快捷、容量彈性、無同頻干擾（可把多個小區(qū)合并成一個邏輯小區(qū)）從而網(wǎng)絡(luò)容量高、全鏈路可實(shí)時監(jiān)控、綜合成本最優(yōu)化等。

另一方面，上圖中的解決方案還有一大隱形的亮點(diǎn)。著眼于龐大的室內(nèi)覆蓋站點(diǎn)數(shù)量，運(yùn)營商業(yè)迫切需要能夠降低成本的解決方案。目前，三大運(yùn)營商正在大力推動發(fā)展基于5G云化小基站，以期提高無線網(wǎng)絡(luò)靈活性、降低綜合成本、提高產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。產(chǎn)業(yè)界積極響應(yīng)并迅速不斷取得重要階段性成果，比如5G微信公眾平臺（ID：angmobile）觀察到早在2018年P(guān)T展上，中國聯(lián)通就攜手新華三、英特爾聯(lián)合展出了基于通用服務(wù)器的CUBE-RAN云基礎(chǔ)平臺；在MWC 2019，中國電信聯(lián)合新華三、英特爾首次聯(lián)合展示了完全基于O-RAN概念的5G云化小基站原型機(jī)；新華三5G云化小基站自推出以來，秉持開放、開源的技術(shù)理念，擁有豐富、開放的接口和應(yīng)用程序編程接口（API）能力，同時加速軟硬件解耦——在軟件方面，BBU可與運(yùn)營商現(xiàn)有軟件功能集成對接；在硬件方面，通過硬件通用化運(yùn)營商可以將云化的BBU引入通用計(jì)算平臺，降低設(shè)備硬件成本。

● 亮點(diǎn)四：精準(zhǔn)定位

對于5G+智能制造相關(guān)應(yīng)用，“室內(nèi)定位尤其是高精度定位”顯得非常關(guān)鍵。業(yè)界在此方面已經(jīng)有了很好的探索，據(jù)悉，中國移動研究院、中國移動浙江省公司聯(lián)合新華三在杭州試制中心高端產(chǎn)品及原型機(jī)生產(chǎn)車間現(xiàn)場開展基于5G SA架構(gòu)的4.9GHz小站于垂直行業(yè)場景的驗(yàn)證，取得了多項(xiàng)突破性的成果，其中一項(xiàng)就是5G+UWB室內(nèi)高精度定位。其他突破性成果包括，現(xiàn)場僅用不到2天時間就完成了對4000平米車間的5G網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)施及覆蓋優(yōu)化；重點(diǎn)驗(yàn)證了4.9GHz小站的覆蓋能力、組網(wǎng)性能及與2.6GHz小站的性能對比；結(jié)合工業(yè)場景中廣泛應(yīng)用的5G+UWB室內(nèi)高精度定位、超高清視頻、廠區(qū)溫濕度傳感數(shù)據(jù)回傳等典型場景進(jìn)行了解決方案測試與業(yè)務(wù)演示。

未來將攜手共贏

從上文分析看來，在新華三集團(tuán)的5G+智能制造平臺中，應(yīng)用層是“前線”、能力層是“橋梁”、網(wǎng)絡(luò)層是“基石”?；€(wěn)如磐石、橋梁可四通八達(dá)、前線將精彩無限。新華三集團(tuán)表示，作為運(yùn)營商高度信賴的核心價值伙伴，將持續(xù)深度參與5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，進(jìn)一步豐富場景化解決方案，攜手合作伙伴賦能行業(yè)應(yīng)用，共同激發(fā)5G價值，助推運(yùn)營商回歸高增長軌道，助力5G+智能制造遍地開花結(jié)果，聯(lián)合運(yùn)營商與合作伙伴為制造業(yè)打造國內(nèi)大循環(huán)及國內(nèi)國際雙循環(huán)新格局提供強(qiáng)勁支撐。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：一年2000億！這個5G殺手級應(yīng)用

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