深瞳工作室出品
科技日?qǐng)?bào)記者 崔爽 策劃 劉莉 李坤
2019年6月6日，我國(guó)發(fā)放第一張5G牌照。如今，我國(guó)已建成全球規(guī)模最大、覆蓋廣泛、技術(shù)領(lǐng)先的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。智能家居、刷臉支付、VR/AR設(shè)備、4K/8K高清顯示……除了在消費(fèi)領(lǐng)域帶來(lái)改變之外，5G還有一個(gè)在誕生之初就被寄予厚望的主戰(zhàn)場(chǎng)——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
過(guò)去4年多來(lái)，圍繞“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，一場(chǎng)發(fā)生在中國(guó)這個(gè)全球制造業(yè)規(guī)模最大國(guó)家的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，正驅(qū)動(dòng)著傳統(tǒng)制造向智能制造的蝶變。
家電家居個(gè)性化定制、食品質(zhì)量追溯、服裝數(shù)字化設(shè)計(jì)……在諸多領(lǐng)域，小到一袋牛奶，大到C919客機(jī)，背后都有“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的影子。我國(guó)有超過(guò)60%的5G流量，奔跑在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上。
前不久召開(kāi)的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出明年經(jīng)濟(jì)工作的九項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)。其中，“以科技創(chuàng)新引領(lǐng)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)”位列第一。
12月20日，工業(yè)和信息化部等三部門(mén)印發(fā)《制造業(yè)卓越質(zhì)量工程實(shí)施意見(jiàn)》，明確提出加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，通過(guò)系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)。
“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”帶來(lái)的變革，如何進(jìn)一步助力經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展備受各方關(guān)注。
裝配制造工廠中的機(jī)械臂。視覺(jué)中國(guó)供圖
制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的倍增器
生產(chǎn)線從5條增至8條，年產(chǎn)值從50億元增至136億元，人數(shù)卻沒(méi)有增加，依然是3700人——這是美的冰箱荊州工廠2018年數(shù)字化轉(zhuǎn)型至今的變化。
走進(jìn)美的洗衣機(jī)荊州工廠車(chē)間，無(wú)人自動(dòng)搬運(yùn)車(chē)將物料精準(zhǔn)送達(dá)工位，懸掛鏈把零部件從一樓吊到二樓，樓層之間還有像垂直電梯一樣穿梭式立庫(kù)。當(dāng)前，該工廠的機(jī)器人萬(wàn)人保有量達(dá)1500臺(tái)，自動(dòng)化率72%。一條生產(chǎn)線，從來(lái)料到成品，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。
2022年8月18日，美的洗衣機(jī)荊州工廠全球首個(gè)5G全連接智慧工廠建成投產(chǎn)。據(jù)工廠副總經(jīng)理陳小海介紹，5G工廠由美的集團(tuán)聯(lián)合中國(guó)移動(dòng)和華為公司共同打造。廠區(qū)建立4個(gè)5G基站，覆蓋2500個(gè)通信點(diǎn)位，服務(wù)15類(lèi)133個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，已是一座大規(guī)模的5G智能工廠。
發(fā)生在這里的變化，是中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的縮影。
制造業(yè)是立國(guó)之本、強(qiáng)國(guó)之基。我國(guó)制造業(yè)規(guī)模連續(xù)13年居世界首位，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升和新興產(chǎn)業(yè)的快速崛起支撐制造業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)張，保持領(lǐng)先。但同時(shí)，制造業(yè)長(zhǎng)期頂著“大而不強(qiáng)”的帽子，唯有進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化改造，才是摘掉這頂帽子、走向高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化提供了途徑。
早在2012年，通用電氣公司就提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念。它起源于通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)可預(yù)測(cè)性維護(hù)的工業(yè)模式。當(dāng)時(shí)，通用電氣在自產(chǎn)的每臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝大量傳感器，采集每次飛行的數(shù)據(jù)，并在飛行過(guò)程中將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回?cái)?shù)據(jù)中心進(jìn)行分析。在他們看來(lái)，不論是工廠內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、標(biāo)識(shí)解析等基礎(chǔ)業(yè)態(tài)，還是智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、數(shù)據(jù)同步、人工智能改造等工業(yè)運(yùn)營(yíng)新業(yè)態(tài)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都是核心實(shí)現(xiàn)手段。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的倍增器，是推進(jìn)新型工業(yè)化發(fā)展的堅(jiān)實(shí)支撐。我國(guó)一直積極布局工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。2017年11月底，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略開(kāi)始深入實(shí)施。
2019年，5G正式商用。工業(yè)智能化發(fā)展迫切需要低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。作為驅(qū)動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵使能技術(shù)之一，5G的出現(xiàn)恰逢其時(shí)。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)又是加快5G商用規(guī)模部署的重要突破口，兩者相輔相成。
2019年末，工業(yè)和信息化部印發(fā)《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進(jìn)方案》，即打造5個(gè)內(nèi)網(wǎng)建設(shè)改造公共服務(wù)平臺(tái)，遴選10個(gè)重點(diǎn)行業(yè)，挖掘20個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景。這為推進(jìn)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展按下加速鍵。
在那之后，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021—2023年）》《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃（2021—2023年）》等一系列政策文件相繼出爐，為“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在廣度、深度、力度上多向發(fā)力指明了路徑。
工人在地下600多米的煤礦智能監(jiān)控中心里調(diào)試設(shè)備。 視覺(jué)中國(guó)供圖
讓設(shè)備“開(kāi)口說(shuō)話”
陜北毛烏素沙漠中有一處名為紅柳林的地方，因地下數(shù)百米的紅柳林煤礦為人所熟知。曾經(jīng)的紅柳林塵土飛揚(yáng)、機(jī)器轟鳴，工人黑臉白牙、一身煤塵。如今，一個(gè)嶄新的數(shù)字智慧礦區(qū)在此崛起。工人坐在集控室里鼠標(biāo)一點(diǎn)，遠(yuǎn)在千米井下的采煤機(jī)滾刀飛轉(zhuǎn)，層層烏金順著煤壁滑落，通過(guò)皮帶機(jī)運(yùn)往地面……
2021年9月，紅柳林煤礦構(gòu)建起行業(yè)首個(gè)煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)?！暗V上有幾千個(gè)設(shè)備，有些設(shè)備很老舊，根本找不到生產(chǎn)廠家，有些系統(tǒng)對(duì)接方案復(fù)雜，調(diào)測(cè)難度很大。”對(duì)于起步階段的不易，陜煤集團(tuán)紅柳林礦業(yè)有限公司智能化部工程師王磊記憶猶新。
如今，井下綜采面實(shí)現(xiàn)5G視頻通話、智能開(kāi)采等協(xié)同管控；通過(guò)統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，礦井2700多臺(tái)設(shè)備互聯(lián)互通；通過(guò)視頻巡檢、遠(yuǎn)程控制、智能工單派發(fā)等應(yīng)用，檢修效率提升30%，綜采隊(duì)井下作業(yè)人數(shù)減少近一半。
“今天，我們一鏟子下去，挖到的不只是煤，更是一座數(shù)據(jù)金礦。”紅柳林礦業(yè)公司副總經(jīng)理郭奮超說(shuō)。
如華為煤礦軍團(tuán)CTO徐軍所言，智能礦山的本質(zhì)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)改造，使其可以通過(guò)有線或無(wú)線的方式接入網(wǎng)絡(luò)并“開(kāi)口說(shuō)話”。同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)數(shù)據(jù)信息的無(wú)縫傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互操作與信息集成。
5G在智能制造中最普遍的應(yīng)用場(chǎng)景正是設(shè)備聯(lián)接。中國(guó)工程院院士李培根認(rèn)為，制造過(guò)程中有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的傳感器和執(zhí)行器接入，需要引入高可靠、海量聯(lián)接能力的無(wú)線通信技術(shù)作為支撐，同時(shí)采用極低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)高精度生產(chǎn)。
5G最突出的三個(gè)性能指標(biāo)是用戶體驗(yàn)速率、空口時(shí)延和連接數(shù)密度：5G網(wǎng)絡(luò)的用戶體驗(yàn)速率是4G的10倍以上、空口時(shí)延降低到4G的1/10、連接數(shù)密度可達(dá)到100萬(wàn)連接/平方公里。這些性能為5G賦能制造業(yè)提供了可能。
制造業(yè)也因此成為5G主戰(zhàn)場(chǎng)。過(guò)去幾年，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”實(shí)踐讓制造業(yè)取得降本增效、迭代升級(jí)的實(shí)際效果。目前其已進(jìn)入規(guī)模化推廣的新階段。
工業(yè)和信息化部持續(xù)實(shí)施3年行動(dòng)計(jì)劃，連續(xù)6年實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程，遴選5批近600個(gè)試點(diǎn)示范項(xiàng)目，支持創(chuàng)建了8個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)示范基地和6個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)。
今年6月，工業(yè)和信息化部制定實(shí)施了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512升級(jí)版工作方案，將持續(xù)引領(lǐng)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”向更大規(guī)模、更廣范圍、更深層次發(fā)展。
工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)金壯龍表示，將制定出臺(tái)推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展政策措施，聚焦網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全、標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)五大功能體系，打造“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”升級(jí)版。
上海洋山港四期自動(dòng)化碼頭。視覺(jué)中國(guó)供圖
驅(qū)動(dòng)制造走向“智造”
驅(qū)車(chē)從上海市區(qū)出發(fā)，駛過(guò)壯闊的東海大橋，上海洋山港便躍然眼前。從貧瘠小島到無(wú)人碼頭，它是我國(guó)工業(yè)化演進(jìn)的一個(gè)縮影。
洋山港碼頭是迄今全世界自動(dòng)化程度最高的智能集裝箱碼頭。碼頭94.5萬(wàn)平方米的自動(dòng)化堆場(chǎng)空無(wú)一人，自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)裝載著集裝箱來(lái)回穿梭。通過(guò)在港口部署5G專(zhuān)網(wǎng)覆蓋，可實(shí)現(xiàn)高清視頻的上行和控制命令的精確下發(fā)?！按a頭去年應(yīng)用了F5G固網(wǎng)通訊技術(shù)，目前已經(jīng)有6臺(tái)橋吊可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，能做到100公里外‘隔空取物’。”上港集團(tuán)尚東分公司黨委副書(shū)記、總經(jīng)理金健介紹，這意味著今后操作員可以在100多公里外的市區(qū)對(duì)洋山港區(qū)各類(lèi)大型設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，且不受起風(fēng)、起霧等惡劣天氣影響。
2022年，洋山港運(yùn)營(yíng)效率居全球首位。洋山港四期碼頭人員數(shù)量比同等規(guī)模的傳統(tǒng)碼頭降低了70%。
位于武漢光谷的長(zhǎng)飛光纖光纜生產(chǎn)車(chē)間，通過(guò)打造5G傳感器、“5G+光云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”平臺(tái)等，訂單準(zhǔn)時(shí)交付率提高了25%，庫(kù)存周轉(zhuǎn)率提升了20%。在天津港5G智慧港口項(xiàng)目中，通過(guò)5G+車(chē)路協(xié)同+高精度定位等多重網(wǎng)絡(luò)能力，結(jié)合AI和大數(shù)據(jù)平臺(tái)的智能規(guī)劃調(diào)度，可節(jié)省60%人力成本，碼頭效率提升了20%。在上海商飛，工人戴上AR眼鏡，可準(zhǔn)確地將手中的飛機(jī)線纜裝配完成……數(shù)字化春風(fēng)拂過(guò)廣袤的土地，類(lèi)似的場(chǎng)景正在無(wú)數(shù)的工廠車(chē)間上演。
這是中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一張張切片。透過(guò)這些切片，可以看到，5G是一場(chǎng)通信技術(shù)的升級(jí)，可幫助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到行業(yè)市場(chǎng)，使其在礦山、港口、制造等領(lǐng)域得到規(guī)?；瘧?yīng)用。更重要的是，除了解決制造行業(yè)的設(shè)備聯(lián)接問(wèn)題，它還給云計(jì)算、人工智能、自動(dòng)駕駛等新技術(shù)在制造行業(yè)的應(yīng)用帶來(lái)更多場(chǎng)景，為工業(yè)制造帶來(lái)全新可能。
根據(jù)工業(yè)和信息化部發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，我國(guó)實(shí)施的“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”項(xiàng)目已超過(guò)8000個(gè)，覆蓋了全部41個(gè)工業(yè)大類(lèi)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模已突破1.2萬(wàn)億元。“5G已經(jīng)從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、廠區(qū)智能物流等外圍輔助環(huán)節(jié)，深入遠(yuǎn)程設(shè)備操控、設(shè)備協(xié)同作業(yè)等核心控制環(huán)節(jié)?！惫I(yè)和信息化部信息通信管理局一級(jí)巡視員王鵬說(shuō)。
推動(dòng)行業(yè)應(yīng)用走深向?qū)?/span>
商用4年多來(lái)，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這一領(lǐng)域，5G正經(jīng)歷從垂直大類(lèi)走向細(xì)分集群、從服務(wù)企業(yè)走向融入生產(chǎn)、從改變通信模式走向重塑生產(chǎn)流程的過(guò)程。如何借力日新月異的數(shù)字技術(shù)，加速、優(yōu)化這個(gè)過(guò)程，是當(dāng)前行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在機(jī)器視覺(jué)、遙控機(jī)器人方面應(yīng)用較好，在離散制造和流程制造的生產(chǎn)線應(yīng)用方面不盡如人意?！敝袊?guó)工程院院士鄔賀銓日前坦言，5G在發(fā)展之初雖然提出面向工業(yè)應(yīng)用，但面向消費(fèi)應(yīng)用的思路主導(dǎo)了其系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。現(xiàn)在看來(lái)，5G還不能完全滿足工業(yè)應(yīng)用對(duì)大上行帶寬、確定性時(shí)延、高可靠與精定位等能力的要求。
這是5G下一階段演進(jìn)技術(shù)——5G-A（5G-Advanced）的機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。
對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，5G-A在峰值、連接密度、定位精度等方面的能力比現(xiàn)有5G提升約10倍，可以承載更多的工業(yè)應(yīng)用，滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)需求。
根據(jù)最新消息，從標(biāo)準(zhǔn)到產(chǎn)業(yè)鏈、從應(yīng)用到產(chǎn)品、從網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證到部署意愿，5G-A已全部準(zhǔn)備就緒，預(yù)計(jì)2024年實(shí)現(xiàn)商用。它將以超低時(shí)延、超高穩(wěn)定、超大上行和超精定位的能力走向核心工業(yè)場(chǎng)景，用“升級(jí)版”5G賦能“升級(jí)版”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
同時(shí)，今年以來(lái)，以ChatGPT為代表的大模型大大加速人工智能的發(fā)展。其給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的可能也引發(fā)熱議。
“制造業(yè)是人工智能大模型應(yīng)用的主戰(zhàn)場(chǎng)?！卑⒗镅芯吭焊痹洪L(zhǎng)、阿里云智能集團(tuán)副總裁安筱鵬認(rèn)為，隨著技術(shù)的演進(jìn)，大模型會(huì)融入到制造業(yè)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)、運(yùn)維控制、銷(xiāo)售客服的各環(huán)節(jié)，進(jìn)一步推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
“人工智能大模型目前在預(yù)測(cè)、計(jì)算、音視頻處理、邏輯能力方面取得極大突破。這將重塑數(shù)據(jù)跟蹤和分析的流程，提升工業(yè)互聯(lián)的安全性和可靠性?！崩顺奔瘓F(tuán)有限公司執(zhí)行總裁、總工程師肖雪表示。
在中國(guó)工程院院士桂衛(wèi)華看來(lái)，通用大模型目前主要進(jìn)行文本和語(yǔ)音處理，而工業(yè)上有很多機(jī)理性問(wèn)題，比如有色冶金及其化學(xué)反應(yīng)，是無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的文本處理來(lái)解決的。這意味著工業(yè)大模型在事前優(yōu)化和使用決策中，要與機(jī)理相融合，“這是行業(yè)需要探索的地方”。
另外，長(zhǎng)期以來(lái)，5G終端價(jià)格居高不下，使其難以大規(guī)模進(jìn)入行業(yè)。
對(duì)此，5G正在加緊持續(xù)“瘦身”。根據(jù)近日印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)5G輕量化（RedCap）技術(shù)演進(jìn)和應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展的通知》，到2025年，我國(guó)要打造5G輕量化完整產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品、新模式不斷涌現(xiàn)，融合應(yīng)用規(guī)模上量，安全能力同步增強(qiáng)。這將促使更多廠家生產(chǎn)出成本、復(fù)雜度更低，尺寸更小，電池壽命更長(zhǎng)的新模組、新終端，進(jìn)一步豐富5G行業(yè)應(yīng)用生態(tài)。
值得注意的是，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，相比“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展初期，運(yùn)營(yíng)商5G基站采購(gòu)價(jià)格已下降53%，5G關(guān)鍵部件成本下降90%。隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)日益完善、商用快速推進(jìn)、使用成本逐漸下降，5G在工業(yè)領(lǐng)域必然得到更廣泛應(yīng)用，開(kāi)啟更值得期待的“下半場(chǎng)”。
