5G+工業(yè)互聯(lián)網觀察——應用篇

5G與工業(yè)互聯(lián)網的結合是5G應用的重要領域，前一篇《5G+工業(yè)互聯(lián)網觀察——政策篇》我們對5G+工業(yè)互聯(lián)網的相關政策進行了整理和分析，本篇繼續(xù)從應用的角度整理目前的典型場景和重點行業(yè)，并進行簡單的分析。

（一）

工業(yè)互聯(lián)網應用場景分類

工業(yè)互聯(lián)網是行業(yè)數(shù)字化轉型的重要方法論和模型，通過將“人、機、物、系統(tǒng)”等進行全面連接，構建起覆蓋全產業(yè)鏈、全價值鏈的全新制造和服務體系，為工業(yè)乃至產業(yè)數(shù)字化、網絡化、智能化發(fā)展提供了實現(xiàn)途徑。那么工業(yè)互聯(lián)網具體都有哪些應用呢？信通院根據(jù)對國內外一千余個案例的統(tǒng)計分析，將工業(yè)互聯(lián)網的應用分為6大類、26小類應用：

(1)產品工藝研發(fā)：用戶交互、產品設計與仿真、產品試制與驗證、工藝與輔助制造。

(2)生產過程管控：排產與調度、物料管理、設備管理、質量管理、能耗與排放管理、安全生產管理

(3)經營管理模式：采購管理、庫存管理、物流配送與運輸管理、財務與人力管理、營銷與客戶管理、運營管理決策

(4)運維服務：設備資產運維、產品后服務

(5)多環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化：生產管控一體化、供應鏈一體化、產品全生命周期管理

(6)新模式新業(yè)態(tài)：協(xié)同設計與眾包眾創(chuàng)、制造資源共享與配置、C2M與規(guī)模化定制、金融物流等跨領域融通、基于平臺的新型交易

根據(jù)對國內外應用情況的對比分析，信通院提出以下觀點：從相同點來看：生產管控、經營管理、運維與服務幾大模式是國內外共同追逐的熱點，但其中：國外基于較高的數(shù)字化基礎，在生產管控和經營管理領域開展大數(shù)據(jù)建模的深層次優(yōu)化，我國兼顧數(shù)字化補課；設備運維服務中，國外高價值設備+復雜分析應用顯著領先我國。

從不同點來看：國外在數(shù)據(jù)驅動的產品工藝研發(fā)環(huán)節(jié)應用全部領先我國；國內在共享制造、個性化定制、產融創(chuàng)新等模式創(chuàng)新方面更為活躍。

（二）

5G+工業(yè)互聯(lián)網典型應用場景和行業(yè)實踐

《“5G+工業(yè)互聯(lián)網”512工程推進方案》成果發(fā)布：2021年5月，發(fā)布第一批10個典型應用場景在5個重點行業(yè)的實踐(1)協(xié)同研發(fā)設計：包括遠程研發(fā)實驗和異地協(xié)同設計兩個環(huán)節(jié)，關鍵技術包括5G、AR/VR、數(shù)字孿生技術等。

(2)遠程設備操控：利用5G、自動控制、邊緣計算等技術，實現(xiàn)現(xiàn)場高清視頻的回傳，并將控制指令快速、準確、可靠的發(fā)送給工業(yè)設備，實現(xiàn)遠程操控。

(3)設備協(xié)同作業(yè)：通過5G網絡實時采集設備運行軌跡、工序完成情況等相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設備協(xié)同工作方式優(yōu)化。

(4)柔性生產制造：通過5G替換有線的連接，實現(xiàn)設備連接無線化，減少布線成本，同時支持快速產線重構和優(yōu)化。

(5)現(xiàn)場輔助裝備：利用5G、AR/VR、Pad等，采集現(xiàn)場圖像、視頻、聲音等數(shù)據(jù)，回傳云端處理生成輔助信息下發(fā)，提升現(xiàn)場操作人員的裝配水平。

(6)機器視覺質檢：利用5G將工業(yè)相機采集物料/產品信息回傳，利用AI進行分析，實現(xiàn)物料/產品的缺陷檢測。

(7)設備故障診斷：利用5G實時采集設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)和現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)進行全周期監(jiān)測，并利用數(shù)據(jù)挖掘、AI技術進行故障判斷和預測性維護。

(8)廠區(qū)智能物流：利用5G支持AGV、AMR、叉車等，實現(xiàn)產線配送和智能倉儲等。

(9)無人智能巡檢：通過5G將巡檢機器人、無人機等采集的現(xiàn)場視頻、語音、圖片等各項數(shù)據(jù)回傳，利用人工智能技術進行分析。

(10)生產現(xiàn)場監(jiān)測：利用5G將生產現(xiàn)場的環(huán)境、人員動作、設備運行等監(jiān)測數(shù)據(jù)，回傳至生產現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)，對生產活動進行高精度識別、自定義報警和區(qū)域監(jiān)控。

以上10個典型應用場景同時在5個重點行業(yè)得到應用和實踐：

(1)電子設備制造業(yè)：華為、海爾、格力、中興等利用5G技術積極實踐柔性生產制造、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質檢、廠區(qū)智能物流等典型應用場景，顯著提高了生產制造效率、降低了生產成本、提升了系統(tǒng)柔性，為電子設備制造行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉型進行了有益探索。

(2)裝備制造業(yè)：中國商飛、上海外高橋造船有限公司、三一重工、福田汽車等應用5G技術積極探索協(xié)同研發(fā)設計、設備協(xié)同作業(yè)、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質檢、廠區(qū)智能物流等典型應用，取得明顯成效，為裝備制造行業(yè)的高速發(fā)展注入新動力。

(3)鋼鐵行業(yè)：華菱湘鋼、鞍鋼、寶鋼、馬鋼等應用5G技術積極探索遠程設備操控、機器視覺質檢、設備故障診斷、生產現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景，覆蓋鋼鐵生產全流程，取得了提質降本增效、綠色發(fā)展的顯著效果，推動了產業(yè)升級及行業(yè)轉型。

(4)采礦行業(yè)：新元煤礦、千業(yè)水泥、龐龐塔煤礦、鮑店煤礦等利用5G技術積極實踐遠程設備操控、設備協(xié)同作業(yè)、無人智能巡檢、生產現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景，成效顯著。

(5)電力行業(yè)：中核集團、國家電網、南方電網等利用5G技術，實踐在發(fā)電環(huán)節(jié)的現(xiàn)場輔助裝配、輸電環(huán)節(jié)的無人智能巡檢、配電環(huán)節(jié)的設備故障診斷、用電環(huán)節(jié)的生產現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景，取得了明顯成效。

2021年11月，發(fā)布第二批10個典型應用場景和5個重點行業(yè)的實踐：

(1)生產單元模擬：基于5G網絡實現(xiàn)生產數(shù)據(jù)的實時采集，利用數(shù)字孿生、人工智能等技術建設虛擬生產單元，模擬、仿真、分析物理生產單元運行過程，實現(xiàn)產能預測、生產優(yōu)化和精確管控

(2)精準動態(tài)作業(yè)：5G結合北斗定位能力，對生產設備的位置和姿態(tài)精準測量，根據(jù)生產需要實時動態(tài)調整，提升作業(yè)精度和自動化水平。

(3)生產能效管控：利用5G大連接技術能力，實現(xiàn)對海量能效數(shù)據(jù)、排放數(shù)據(jù)的秒級采集，結合人工智能技術分析，優(yōu)化生產能效，實現(xiàn)節(jié)能減排。

(4)工藝合規(guī)校驗：5G+機器視覺+人工智能，采集實際生產工序各項數(shù)據(jù)和操作行為，與標準工藝流程對比分析，實現(xiàn)對配料錯誤、危險操作等自動告警。

(5)生產過程溯源：5G與區(qū)塊鏈、工業(yè)互聯(lián)網標識結合，將生產過程中人、機、料等信息掛了，實時追溯產品批次、品質等信息，輔助動態(tài)調整工業(yè)參數(shù)，提高產品質量。

(6)設備預測維護：將生產設備接入5G網絡，實時監(jiān)控設備性能和狀態(tài)，結合歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)設備運行趨勢的提前預判，故障的提前預警。

(7)廠區(qū)智能理貨：部署基于5G網絡的掃碼槍，工業(yè)相機等信息采集終端，識別貨物標識、外觀、尺寸等信息，實現(xiàn)廠區(qū)貨物盤點、碼放、分揀、倉儲的自動化、智能化。

(8)全域物流監(jiān)測：利用5G實時監(jiān)測和分析大范圍物流運輸途中車輛、貨物、人員等音視頻信息，保障冷鏈、保稅品、?；愤\輸安全。

(9)虛擬現(xiàn)場服務：5G+AR/VR，構建產品展示、售后服務、技能培訓等環(huán)境，優(yōu)化客戶體驗。

(10)企業(yè)協(xié)同合作：綜合運用5G、邊緣計算、大數(shù)據(jù)實現(xiàn)產業(yè)鏈上下游企業(yè)設備聯(lián)網，數(shù)據(jù)、產品、服務等要素產溝通流動，促進產業(yè)鏈企業(yè)協(xié)作優(yōu)化、供需匹配。

以上十個典型應用在5個重點行業(yè)得到實踐：

(1)石化化工：新華粵石化、星火有機硅、中海油、揚子石化等企業(yè)將5G技術廣泛應用于生產單元模擬、生產能效管控、設備預測維護、全域物流監(jiān)測等場景，顯著提高了企業(yè)的生產效率，優(yōu)化了生產要素配置，提升了企業(yè)安全管理水平，為行業(yè)的數(shù)字化轉型起到了積極促進作用。

(2)建材行業(yè)：良瓷科技、海螺集團、陜西聲威建材、泰山玻纖等企業(yè)利用5G技術開展了生產單元模擬、廠區(qū)智能理貨、生產過程溯源、精準動態(tài)作業(yè)等典型應用場景的實踐，確保產品質量穩(wěn)定，提升了生產效率，效果明顯。

(3)港口行業(yè)：媽灣港、青島港、黃驊港、天津港等港口利用5G技術積極實踐生產單元模擬、生產能效管控、精準動態(tài)作業(yè)、廠區(qū)智能理貨等典型應用場景，提高了港口作業(yè)效率，降低了人工成本，取得了明顯成效。

(4)紡織行業(yè)：雅戈爾集團、艾萊依集團、恒申集團、新鳳鳴集團等企業(yè)利用5G技術，開展了生產單元模擬、工藝合規(guī)校驗、生產過程溯源、企業(yè)協(xié)同合作等典型場景的實踐，極大提高了行業(yè)的數(shù)字化水平。

(5)家電行業(yè)：老板電器、美的洗滌電器、海爾集團、創(chuàng)維集團等企業(yè)應用5G技術積極探索生產單元模擬、精準動態(tài)作業(yè)、虛擬現(xiàn)場服務等典型應用場景，顯著提升企業(yè)數(shù)字化、智能化水平，推動企業(yè)生產模式和產業(yè)組織方式創(chuàng)新，實現(xiàn)提質降本增效，提升企業(yè)競爭力。

實際上，除了工信部發(fā)布了兩批共20個典型應用場景，以及在10個重點行業(yè)中的實踐案例之外，各工業(yè)先進省份如浙江省發(fā)布30個5G+工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新應用案例、江西省25個5G+工業(yè)互聯(lián)網典型應用和案例等。

（三）

5G+工業(yè)互聯(lián)網重點行業(yè)和價值場景

基于以上20個典型應用場景，對應工業(yè)互聯(lián)網6大類應用劃分，我們做了以下對應關系：

工業(yè)互聯(lián)網應用類別	5G+工業(yè)互聯(lián)網應用場景
產品工藝研發(fā)	協(xié)同研發(fā)設計、精準動態(tài)作業(yè)
生產過程管控	遠程設備操控、設備協(xié)同作業(yè)、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質檢、生產現(xiàn)場監(jiān)測、設備預測維護、生產過程溯源、工藝合規(guī)校驗、生產能效管控
經營管理模式	廠區(qū)智能物流、全域物流監(jiān)測、廠區(qū)智能理貨
運維服務	設備故障診斷、無人智能巡檢、虛擬現(xiàn)場服務
多環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化	生產單元模擬
新模式新業(yè)態(tài)	柔性生產制造、企業(yè)協(xié)同合作

可見，5G+工業(yè)互聯(lián)網應用場景涵蓋了全部6類，在生產過程管控中應用場景最多，也符合工業(yè)互聯(lián)網本身的應用熱點。

從行業(yè)來看，十個重點行業(yè)如下：電子設備制造業(yè)、裝備制造業(yè)、鋼鐵行業(yè)、采礦行業(yè)、電力行業(yè)、石化化工行業(yè)、建材行業(yè)、港口行業(yè)、紡織行業(yè)、家電行業(yè)。這十個行業(yè)和《5G全連接工廠建設指南》給出的重點建設行業(yè)完全一致。

可見，經過幾年的探索實踐，5G+工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展的重點行業(yè)已經逐漸聚焦到7個工業(yè)制造行業(yè)和港口、電力、礦山3個泛工業(yè)場景。

從應用的角度來看，5G+工業(yè)互聯(lián)網融合創(chuàng)新有以下幾個特點：

(1)技術層面5G和人工智能、AR/VR的結合緊密，后兩者技術衍生的應用均需要5G提供的大帶寬連接能力和移動部署特性。

(2)5G是目前所有無線技術中，同時支持大連接、高帶寬和移動性的比較好的技術，在工業(yè)生產管控環(huán)節(jié)能夠得到更好應用。

(3)遠程操控類場景需要高可靠的通信服務，5G是目前無線技術中更佳的選擇。

結合當前5G+工業(yè)互聯(lián)網應用的情況和5G技術本身的成熟度來看，我們認為比較具有價值的場景主要有以下幾個方面：

(1)5G+機器視覺質檢：利用機器視覺的質檢是人工智能領域最大的應用領域，因此有大量的需求，而5G在舊產線改造或者新產線柔性部署中具有很好的優(yōu)勢。

(2)5G+大規(guī)模工業(yè)數(shù)采：通過對設備的運行數(shù)據(jù)采集，結合產品產能、質量等數(shù)據(jù)，可以對生產工藝優(yōu)化、品質管控、排產等起到很好的效果，而5G支持的大帶寬傳輸和柔性化部署能滿足大多數(shù)場景的部署要求。

(3)5G+AGV產線/工廠物流：高度自動化的工廠需要有智能的物流體系，通過AGV、AMR、叉車等無人送貨小車將物料、半成品、成品配送到工位和倉庫能大幅提高生產效率，而移動場景是5G的優(yōu)勢領域。

(4)5G+AR輔助：裝配、維護、生產安全監(jiān)控等各個環(huán)節(jié)都可以借助AR輔助來提高效率、降低危險事故的發(fā)生，5G和AR的結合能充分發(fā)揮5G的移動性、高帶寬特性。

當然，5G+工業(yè)互聯(lián)網的創(chuàng)新應用還在快速發(fā)展過程中，隨著裝備的5G升級、5G自身性能的提高，會有更多的價值場景涌現(xiàn)，幫助實現(xiàn)行業(yè)的數(shù)字化轉型。