编者按
为加速行业提质、降本、增效，2022年9月，工信部印发了《5G全连接工厂建设指南》，面向原材料、装备、消费品、电子等制造业各行业以及采矿、港口、电力等重点行业领域，推动万家企业开展5G全连接工厂建设，推动5G融合应用纵深发展。
值此《5G全连接工厂建设指南》发布一周年之际，作为ICT行业权威媒体，通信世界全媒体特别策划“5G工厂的量变与质变”专题，深度剖析一年来我国5G全连接工厂的发展情况，以及规模复制遇到的挑战，以推动5G产业高质量发展。
2022年8月，工业和信息化部正式发布的《5G全连接工厂建设指南》（以下简称《指南》）指出，5G工厂是充分利用以5G为代表的新一代信息通信技术集成，打造新型工业互联网基础设施，新建或改造产线级、车间级、工厂级等生产现场，形成生产单元广泛连接、信息（IT）运营（OT）深度融合、数据要素充分利用、创新应用高效赋能的先进工厂。
《指南》中明确了5G工厂的建设目标，即在“十四五”时期，主要面向原材料、装备、消费品、电子等制造业行业以及采矿、港口、电力等重点行业领域，推动万家企业开展5G工厂建设，建成1000个分类分级、特色鲜明的工厂，打造100个标杆工厂，推动5G融合应用纵深发展。
《指南》发布后，引起了工业企业、基础电信企业的广泛关注，部分企业快速部署实施。据工业互联网产业联盟通过“5G工厂种子项目”统计，全国已有1800余个5G工厂项目，涉及29个省、自治区、直辖市，已覆盖装备制造、电子设备制造、石化化工、采矿、钢铁、电力、纺织、建材、港口、家电等10个“5G+工业互联网”重点行业，以及有色金属、材料等其他行业，项目类型已包含产线、车间、工厂等各层级。
通过5G工厂的快速推动，在工厂基础设施建设、5G应用、产业生态等多方面形成了良好的发展态势，有效促进企业提质、降本、增效，以及绿色、安全发展。
基本形成了基于5G网络的“端-边-云”三层基础设施架构
《指南》中明确指出，5G工厂建设包括基础设施建设、厂区现场升级、关键环节应用、网络安全防护等四方面的建设内容。其中基础设施包含了5G网络、工业网络互联、边缘计算、业务系统等的建设。
从“5G工厂种子项目”建设情况来看，基础电信企业均面向项目建设需求及企业未来发展，在项目区域内建设5G网络，并且大部分采用了UPF等核心网元下沉至工厂内的混合专网建设模式，并根据实际业务需要将5G网络接入到物联网、生产控制网络、生产管理网络、安全监控网络、办公网络等。工业企业将现场设备进行5G化改造，增强设备的移动性，以满足企业快速换线、柔性生产，以及设备在更大范围内进行移动等需求。
5G工厂充分利用了5G网络广连接、大带宽等性能，在工厂内大量部署传感器及摄像头，实现生产现场的各类数据采集，为企业数字化转型打下数据基础。目前，现场设备终端通过5G网络接入的数量正在逐步增加，通过配套建设的网络管理系统，可实时监测网络运行情况以及设备联网情况等。
同时，5G工厂进一步引导企业加快工业互联网平台、边缘计算、数据存储节点等基础设施建设，并根据企业的实际业务需要，分别在工业互联网平台、边缘云、边缘网关、边缘控制器等设施上部署工业软件或APP，结合人工智能、大数据、AV/VR等技术，提升企业生产、运营、管理效率，降低企业运营成本，提高生产能效。
目前通过5G工厂建设，已基本形成了基于5G网络的“端-边-云”三层基础设施架构，有效解决以往工厂内网络不能互通、数据信息“孤岛”等问题。
推动“5G+工业互联网”应用场景拓展至生产控制环节
在5G工厂建设发展中，机器视觉质检、厂区智能物流、生产现场监测等“5G+工业互联网”应用场景已在各行业广泛落地。
其中机器视觉质检充分运用5G大带宽特性，在质检环节将工业相机或激光器扫描仪等质检终端，通过内嵌5G模组或部署5G网关等方式接入5G网络，将实时拍摄的产品高清图像通过5G网络传输至专家系统。专家系统基于人工智能算法模型进行实时分析，判断产品是否存在缺陷；在此基础上，有效记录产品质量信息，帮助企业实现产品质量溯源及产品优化。
厂区智能物流充分运用5G无线传输特性，将厂区内AGV、RGV等物料运输车辆内置5G模组或接入5G网关，使其按照物流调度系统的路线编排，在立体仓库与各生产工位间定时、定点、定量精准配送物料，有效降低了仓储成本，提升了运营效率和仓储管理能力。
生产现场监测充分利用5G广连接、大带宽等特性，将生产现场部署的大量传感器、摄像头和数据采集终端接入5G网络，将采集到的环境、人员动作、设备运行等监测数据，实时回传至生产现场监测系统，对生产活动进行高精度识别、自定义报警和区域监控，实时提醒异常状态，为安全生产、能效管控等提供保障。
同时，在5G工厂建设过程中，工业企业、基础电信企业、解决方案提供商等单位挖掘“5G+工业互联网”应用场景，将其拓展至生产控制环节。
目前商用5G可以达到时延小于20毫秒、可靠性高于99.99%的技术指标，控制系统可进行云化部署，并结合视频及采集的数据，实现设备的远程控制。
如在钢铁行业已经实现“一键炼钢”“一键炼铁”，在港口行业已实现操作员远程操控多台龙门吊，在采矿行业实现操作人员远程控制掘进机等典型应用场景。
在“2023工业互联网大会”上，中国信通院、中国联通、精工自动化、上海勃傲自动化、华为5家单位联合发布了5G高可靠、低时延汽车柔性产线，实现5G时延4毫秒、可靠性99.999%的技术指标，并应用在汽车产线机器人抓手切换、随行夹具控制等多个生产控制环节，进一步缩短汽车生产周期，提升产能。
加强合作，形成“双向奔赴”的发展态势
5G工厂需要工业企业、基础电信企业、解决方案提供商或系统集成商联合建设。
在5G工厂的推进过程中，基础电信企业不仅为5G工厂提供5G网络建设，同时也在与工业企业、解决方案提供商等，结合工业企业生产、运营、管理中急需解决的痛点和难点问题，共同探讨5G网络的有效应用，打造一系列应用场景，并且为工业企业提供后续的网络运维服务。
工业企业和解决方案提供商等也派出有关专家，主动与信息通信业专家进行探讨，逐步将生产周期、生产工艺等进行适度调整以适配5G，进一步推动5G在生产控制等核心环节的应用，并提出能够将5G直接内置在工业设备中要求，以此降低设备接入5G网络的门槛，这将更有利于工业应用5G。
同时工业企业提出将后续的网络服务交给基础电信企业，以购买服务的方式与基础电信企业进行合作。可以说，5G工厂建设进一步促进了工业与信息通信业的深度合作，已形成了“双向奔赴”的发展态势。
目前，通过5G工厂建设，切实在工业企业提质、降本、增效，以及绿色、安全发展方面平均提升价值10%~17%，而企业对5G工厂建设产生的价值预期普遍高于50%，甚至部分企业超过100%。
下一阶段，建议进一步加快“5G+工业互联网”在技术、产品、应用、生态建设方面的推进进度，各有关单位联合研制行业5G工厂建设标准化方案，降低企业建设成本，加快明确5G工厂建设指标，以便企业更有针对性地开展建设；定期开展5G工厂建设成效评估，加强5G工厂标杆打造，持续“擦亮”5G工厂品牌。
*本文刊载于《通信世界》
总第927期 2023年9月10日 第17期
原文标题:《5G工厂推动“5G+工业互联网”高质量发展》
专题回顾
1
工联院总工王宝友：5G推动工业网络转型升级
END
作者：中国信息通信研究院技术与标准研究所 沈彬
责编/版式：盖贝贝
审核：舒文琼
监制：刘启诚
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