目前,全球工業互聯網處于格局建立的關鍵期及規模化擴張的窗口期,發展工業互聯網成為各國搶占全球產業競爭制高點、重塑工業體系的新選擇。5G、F5G、智能云網(IP)等作為新一代信息技術演進升級的重要方向,工業互聯網作為第四次工業革命的關鍵支撐,兩者的結合發展已成為2021年乃至未來幾年,國家和產業最為關心的話題。
一方面,國家產業發展政策與“十四五”規劃明確提出將繼續發展工業互聯網;另一方面,ICT技術的不斷發展,為社會、各行業及產業的發展,帶來了實實在在的巨大價值,在助力實體經濟數字化轉型的同時,實現了降本增效。
截至目前,我國工業互聯網在平臺培育、平臺應用等方面成果顯著,已完成平臺建設100余個,連接的工業設備總數達到7300萬臺套。其中,多種ICT技術顯現出巨大的“威力”:企業通過將人員、機器、環境、平臺等進行連接,實現了生產系統、管理系統、及網絡系統的深入融合。
ICT賦能,工業互聯網進入關鍵發展期
工業互聯網產業生態的發展架構為:以網絡為基礎、平臺為中樞、數據為要素、安全為保障,其中,ICT技術是關鍵底座。2021年1月,在工信部發布的《工業互聯網創新發展行動計劃(2021-2023 年)》中,更是將“網絡體系強基”作為第一項重要任務。
在網絡部分,新一代ICT技術具有的高帶寬、低時延、安全可靠等特性,讓無人AGV小車、AI檢測、遠程操控等場景的夢想照進現實。那么,相較于4G、Wi-Fi及傳統OT網,5G、F5G以及智能云網有哪些優勢呢?
5G+工業互聯網。眾所周知,工廠的設備連接,大多采用工業有線網絡及Wi-Fi網絡。有線網絡不靈活、Wi-Fi時延大等因素,導致多機協同通信面臨可靠性、同步性等方面的多重難題。工廠與其在傳統工業技術上艱難攻克,不如采用高速、低時延的5G連接,推動生產線的數字化轉型。
F5G+工業互聯網。以10G PON技術與Wi-Fi 6技術為基石的千兆光網,在家庭市場得到快速發展的同時,也為工業互聯網場景下的各類新應用提供了強大支撐。
工信部通信科技委常務副主任韋樂平表示,在傳統的工廠網絡中,不僅應用環境復雜、電磁干擾多,且產品以國外廠家定制為主,通信協議的“七國八制”,導致了信息孤島的形成。對傳統PON進行適配改造后的標準化產品工業PON,具有工業應用契合度高、國產化程度高、可靠性高等特點,可為企業的數字化奠定堅實的網絡基礎。
智能云網。傳統工業場景使用的MPLS網絡,配置復雜,難以為關鍵業務提供確定性的時延保障,鑒于此,業界提出,對工業外網的建設建議使用IPv6+(SRv6)技術。IPv6+作為面向云時代的智能IP網絡技術,可滿足靈活組網、業務快速開通、智能選路、簡化網絡運維、差異化保障等承載需求。
2021年,華為聯合中國信息通信研究院等單位共同發布的《網絡體系強基展望白皮書》指出,通過“設備網聯化、網絡IP化”,實現IT與OT端到端的靈活組網,打造萬物智聯的工業互聯網網絡基座,讓數據上得來、算力下得去,是工業互聯網實現疊加倍增發展的必由之路。
為何火熱?多個案例樹標桿,帶來實實在在的價值
目前,產業各方通過協同發展,深度匹配不同場景下的工業物聯需求,在智慧制造、智慧園區、智慧港口等多領域,打造出眾多成功的ICT+工業互聯網案例,幫助企業實現了全方位的數字化轉型升級及全方位的智能化發展。下面分享幾個表現出色的標桿項目。
三一重工5G全連接工廠
今年6月,知名制造企業三一重工發布了北京首個5G全連接工廠。該工廠在生產制造、視覺管理、智慧物流等八大類共計30余個細分場景中落地了5G應用,貫穿業務全流程的新應用,助力其生產制造實現了“剪辮子”、去機房化、少人化及數據驅動智能應用。
以北京市三一南口產業園為例,工廠通過用視覺導航替代傳統的激光導航,實現了多臺AGV的協同設置,節約成本達80%以上。在激光下料環節,原來需要十幾個人才能完成的工作,借助5G技術只需一個人就可完成,效率提升了10倍以上。
九牧5G智慧園區
今年5月,筆者參觀了高端衛浴領軍企業九牧集團的5G智慧產業園。從2019年起,九牧廚衛公司與運營商合作,通過5G+MEC(邊緣計算)技術,實現了生產設備管理、生產線能耗管理、智慧倉儲、自動質檢等九大類場景的22項創新應用。
借助創新應用,九牧集團的人工成本節省20%,管理效率提升20%;生產線的產品質量不斷提升,產品不良率降低5%;企業各類能耗不斷降低,能源用量減少7%,企業運營成本降低8%;產品的研發周期年均縮短15天。
永煤集團F5G礦山
今年6月,永城煤電控股集團有限公司聯合華為發布了全國首個商用F5G礦山。F5G通過支撐第五代N00采煤工藝,構建了煤礦各數據系統之間互通的橋梁,提供了全感知、全聯接、全智能的體驗,為建設安全型、智慧型礦山打下了堅實基礎。
具體來看,F5G礦山采用大量“無源”光傳輸節點替代傳統的有源設備,減少了40%的防爆節點,在保障電氣安全的同時,節省了防爆設備的投資;而智能診斷功能,可將故障定位的范圍精準到米級,減少了約90%的下井時間。
馬鋼集團IP承載平臺
作為我國特大型鋼鐵聯合企業,馬鋼集團迫切需要打通信息孤島,針對全流程業務系統建立集中式運營管控中心。為此,馬鋼集團采用智能云網解決方案,構筑了一張覆蓋全公司的IP網絡,以實現一網多用、智能選路、時延可承諾等功能。
借此該承載網,馬鋼集團的各類集中控制系統可對生產線進行遠程管理,靈活支持不同生產線、不同子公司的多種業務,加速實現了“4個一律”,即操作室一律集中、操作崗位一律機器人、運維一律遠程、服務環節一律上線,滿足了集團未來5~10年的業務發展訴求。
寧波舟山港打造智慧港口
2019年4月,全球貨物吞吐量第一的寧波舟山港啟動了5G智慧港口項目的建設。經過幾年的發展,舟山港逐步解決了涉及5G基站、核心網、數通、終端、視頻攝像頭、PLC工控機等一系列環節的諸多技術問題。目前,寧波舟山港5G網絡提供的上限時延均未超過50ms,平均時延更是保持在了10ms左右。
依托5G網絡,寧波舟山港實現了龍門吊的遠程控制,裝卸效率提升了20%,人工成本有望下降50%。最關鍵的是,龍門吊司機們再也不用像過去一樣,坐在離地30多米高的操作室里三班倒地連續作業,而是可以坐在辦公室里遠程操控,真正實現了“從桑拿房進到了空調房”。
產業生態日趨完善,應用規模發展可期
雖然我國的工業互聯網已經取得了可喜的突破和進步,但是我國的數字化產業升級還處于起步階段,ICT技術與工業互聯網的融合,仍需產業各方加強協同、不懈求索。
隨著ICT技術及行業應用know-How的快速發展,筆者預測,未來工業互聯網將朝向5個方向演進。
一是ICT技術標準、方案等將不斷升級。華為高級副總裁、工業互聯網產業聯盟(AII)副理事長張順茂曾分析,由于當前工業制造領域使用的通信技術眾多、各有不足且相對封閉,因此工業設備很難通過互聯互通形成一張可用的網,而全球化的全程全網則更為困難。
對此,領先行業已經采取了積極的行動,比如,智慧港口的通信標準、智慧煤礦的5G建網標準等都在制定和發布過程中。
在技術方案領域,ICT產業則結合工業領域的需求在不斷升級。比如,為了滿足煤炭行業的應用場景訴求,5G設備必須進行創新并完成防爆改造,以保障將發射功率控制在6W以下,從而符合井下安全生產防爆的要求。今年,中國移動、中國聯通5G演進技術5G-Advanced行動計劃的推出,極大地增強了5G在上下行體驗速率、高精度定位、連接密度及感知等方面的能力,可更好地賦能于“中國制造”的轉型升級
二是5G、AI、云等新技術將進一步融合。長期以來,工業互聯網的發展一直面臨跨產業合作難的問題。為此,業界通過深入OT(工廠運營和操作技術)核心場景,在邊云協同、云網協同、全場景AI等方面加速行業的數字化升級,與區塊鏈、AR/VR、全息影像等技術融合創新等模式,一直在積極推進5G/F5G+云+AI+IoT的協同,以支持各類工業場景和應用。
三是工業模組等成本持續降低,產業規模持續擴大。目前,業界已經有了60多款5G模組,但相較于4G模組的1400余款產品種類及價格,5G模組不僅種類偏少,價格也偏高,導致行業終端難以匹配各行業的市場需求。隨著芯片、模組及行業終端廠家創新合作的不斷加速,5G模組的種類將快速增加,價格也將大幅降低。
四是政府牽頭,大型企業推進,產業生態通力合作,共同探索成功道路,不斷豐富行業應用。ICT技術與工業互聯網的融合發展,對生產環節的專業性提出了更高要求,但針對工業制造流程的某些環節,現有的技術、產品及解決方案尚未形成完整的產業生態。鑒于此,政府、工業企業、ICT企業、ISV以及行業集成商等工業互聯網各參與方均在積極行動,以為跨行業的協作、應用創新提供更大的舞臺。2018年,工信部開始舉辦“綻放杯”5G應用大賽,歷時三年,參賽項目已從初期的300多個,增長到2020年的4000多個;在湖北,由政府牽頭成立了5G產業聯盟;各部委、地方政府及行業組織聯合建立了多個5G應用創新中心;中國商飛構建了5G產業聯盟與AI創新開放平臺。
五是業界推動工業互聯網應用1-N的發展,并進一步賦能中小企業。大型工業制造企業資金及人才儲備充足,推動工業互聯網發展的條件相對成熟。但中國還有數千萬家中小企業,對于引入工業互聯網應用,他們處于心有余而力不足的尷尬境地。

為此,領先的運營商及工業企業通過持續迭代、升級工業互聯網平臺,在推動中小制造企業的百萬工業設備聯網上云的同時,也在不斷探索工業互聯網數據資源的合作共享及融通機制。以九牧工廠為例,由廈門樂石科技與中國電信聯合發布的福建陶瓷工業互聯網云平臺,不僅可賦能九牧的數字化,還將賦能福建乃至全國陶瓷制造業的提質增效及智慧發展。
面向未來,我們期望各省市政府、產業組織、行業龍頭企業攜手合作,共同打造好ICT基礎設施,聯合建設好工業互聯網公共服務平臺,在促進工業應用創新和融合型人才培養的同時,在生態方面下大功夫,最終超越聯接這種傳統的商業模式,推動技術與市場更深層次的融合創新,為各行各業的數字化、智能化升級貢獻力量。
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