工业互联网与5G先后问世,互相加持之下驱动传统工业智造转型

通信工程师肖遥 2023-12-21
3707 字丨阅读本文需 9 分钟

2019年6月6日,我国发放第一张5G牌照。如今,我国已建成全球规模最大、覆盖广泛、技术领先的移动通信网络。智能家居、刷脸支付、VR/AR设备、4K/8K高清显示……除了在消费领域带来改变之外,5G还有一个在诞生之初就被寄予厚望的主战场——工业互联网。

过去4年多来,围绕“5G+工业互联网”,一场发生在中国这个全球制造业规模最大国家的产业实践,正驱动着传统制造向智能制造的蝶变。

家电家居个性化定制、食品质量追溯、服装数字化设计……在诸多领域,小到一袋牛奶,大到C919客机,背后都有“5G+工业互联网”的影子。我国有超过60%的5G流量,奔跑在工业互联网上。

从开局到规模发展期

搭建好工业互联网的“神经枢纽”

工业互联网是新型工业化的战略性基础设施,是第四次工业革命的重要基石,通过人、机、物的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链的全面连接、数据驱动的工业生产制造和服务体系。工业互联网的建设发展并不是一蹴而就的,在政策的指引和支持下,经历了一个螺旋式上升的过程。

工业互联网标识解析体系是工业互联网的神经枢纽。据中国信息通信研究院介绍,工业互联网以标识解析体系为纽带,标识解析体系以国家顶级节点为中枢,上联国际根节点,下联二级节点及企业节点。

从时间线来看,中国工业互联网标识解析体系发展走过了稳扎稳打的五年。

2018年,是全面实施工业互联网建设的开局之年。工业和信息化部首次提出开展工业互联网发展“323”行动,即打造网络、平台、安全三大体系,推进大型企业集成创新和中小企业应用普及两类应用,构筑产业、生态、国际化三大支撑。

2019年,中国工业互联网发展驶入快车道。工业互联网支撑能力大幅提升,大批不同行业的标识解析二级节点不断接入五大顶级节点,工业互联网在制造业各领域的融合应用向纵深推进。航空、石化、钢铁、家电、服装、机械等多个行业开始应用标识解析,新模式、新业态不断涌现。

2020年,中国工业互联网创新发展进入关键期。工业互联网开始向更多行业渗透,赋能数字化转型。

2021年,是工业互联网产业迈入快速成长期的一年。工信部印发《工业互联网创新发展行动计划(2021—2023年)》,提出了五方面、11项重点行动和10大重点工程,着力解决工业互联网发展中的深层次难点、痛点问题。

2022年,是中国工业互联网创新发展的关键之年。工业互联网标识解析二级节点实现了31个省(区、市)全覆盖,服务企业近24万家,培育具有影响力的工业互联网平台达到240余个。

2023年,中国工业互联网发展进入规模发展期。标识解析体系服务企业超30万家,工业互联网已全面融入49个国民经济大类,覆盖工业全部大类,全国5G+工业建设项目超过8000个,工业互联网产业规模超1.2万亿元。

在浙江,作为数字经济先发省,浙江全省90%的规模以上工业企业是民营企业,产业集聚效应明显。浙江省已建成分布在杭州、浙东、浙南、浙北、浙西的10家综合或行业二级节点,基本实现工业互联网标识解析服务能力全覆盖。

在甘肃,工业互联网标识正赋能石化、冶金、有色、装备制造等甘肃省的传统优势工业领域,让老牌工业基地焕发新的光彩。目前,已有260余家企业接入标识解析二级节点,覆盖石化、冶金、有色、煤炭、装备制造、建材、电力、新能源、仓储物流等行业。

在湖北,武汉、宜昌、襄阳、荆州等多地建有标识解析二级节点,工业互联网标识应用已涵盖光通信、汽车制造、工程机械、线缆、食品、电子、生物医药、机床、通用零部件制造业等10余个行业。

分析认为,经历了三年的创新发展行动之后,国内工业互联网产业也即将进入规模化应用的新阶段。

截至2023年12月初,国家顶级节点日均解析量1.7亿次,接入标识解析二级节点332个,覆盖全国31个省区市,全面融入45个国民经济大类,服务企业超34万家,标识注册总量超4200亿,主动标识载体已部署2933万枚。自主可控、开放融通、安全可靠的标识解析体系全面建成,开启了工业互联网全要素、全产业链、全价值链全面连接,有效服务多个万亿产业集群,加速新型工业化进程。

制造业转型升级的倍增器

制造业是立国之本、强国之基。我国制造业规模连续13年居世界首位,传统产业竞争力提升和新兴产业的快速崛起支撑制造业规模不断扩张,保持领先。但同时,制造业长期顶着“大而不强”的帽子,唯有进行数字化转型、智能化改造,才是摘掉这顶帽子、走向高质量发展的必由之路。

工业互联网是新一代信息通信技术与产业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和产业生态,为实现工业产业数字化、网络化、智能化提供了途径。

早在2012年,通用电气公司就提出工业互联网的概念。它起源于通用航空发动机可预测性维护的工业模式。当时,通用电气在自产的每台航空发动机上安装大量传感器,采集每次飞行的数据,并在飞行过程中将数据实时传回数据中心进行分析。在他们看来,不论是工厂内网、外网、标识解析等基础业态,还是智能化生产、网络化协同、数据同步、人工智能改造等工业运营新业态,工业互联网都是核心实现手段。

工业互联网是制造业转型升级的倍增器,是推进新型工业化发展的坚实支撑。我国一直积极布局工业转型发展。2017年11月底,国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,我国工业互联网创新发展战略开始深入实施。

2019年,5G正式商用。工业智能化发展迫切需要低时延、高可靠、广覆盖的关键网络基础设施。作为驱动工业互联网发展的关键使能技术之一,5G的出现恰逢其时。而工业互联网又是加快5G商用规模部署的重要突破口,两者相辅相成。

2019年末,工业和信息化部印发《“5G+工业互联网”512工程推进方案》,即打造5个内网建设改造公共服务平台,遴选10个重点行业,挖掘20个典型应用场景。这为推进“5G+工业互联网”发展按下加速键。

在那之后,《工业互联网创新发展行动计划(2021—2023年)》《5G应用“扬帆”行动计划(2021—2023年)》等一系列政策文件相继出炉,为“5G+工业互联网”在广度、深度、力度上多向发力指明了路径。

规模化应用难点待解

要促进5G+工业互联网规模化应用,还需解决诸多难题。“我国制造业体量大、门类多。工业互联网需要和行业工艺、知识、经验紧密结合,这蕴含着企业核心技术和能力,复杂性高、难度大,难以用一个药方治百病,决定了制造业数字化转型的复杂性和艰巨性。”鲁春丛说。

中国工程院院士桂卫华认为,推广工业互联网技术一定要和企业的问题对应起来,立足于为企业解决问题、带来效益,这需要智能化与工业的深度融合。

肖雪表示,中小企业数字化转型面临“用不起、不敢用、不会用”的突出问题,需要更多轻量化、低成本、解决实际问题的应用。

“工业设备联网率低仍然是制约工业数字化发展的核心因素。工业企业始终需要移动性更好、确定性更高、时延更低、带宽更大的网络能力。此外,传统工业软件存在架构老化、本地化部署、开发成本高与周期长等难题。”胡厚崑说。

金壮龙透露,要稳步推进“5G+工业互联网”专网建设,扩大工业感知网络覆盖,打造海量物联接入能力。分行业制定规模应用融合指南,开展5G工厂“百千万”行动和标识解析体系“贯通”行动,发挥龙头企业牵引作用,带动产业链上下游协同发展。

“我们将制定出台推动工业互联网高质量发展政策措施,聚焦网络、平台、安全、标识、数据五大功能体系,打造‘5G+工业互联网’升级版。加强部省联动、政策协同,探索建设一批‘5G+工业互联网’融合应用先导区。”金壮龙说。

推动行业应用走深向实

商用4年多来,在工业互联网这一领域,5G正经历从垂直大类走向细分集群、从服务企业走向融入生产、从改变通信模式走向重塑生产流程的过程。如何借力日新月异的数字技术,加速、优化这个过程,是当前行业关注的焦点。

“工业互联网在机器视觉、遥控机器人方面应用较好,在离散制造和流程制造的生产线应用方面不尽如人意。”中国工程院院士邬贺铨日前坦言,5G在发展之初虽然提出面向工业应用,但面向消费应用的思路主导了其系统架构设计。现在看来,5G还不能完全满足工业应用对大上行带宽、确定性时延、高可靠与精定位等能力的要求。

这是5G下一阶段演进技术——5G-A(5G-Advanced)的机遇,也是挑战。

对于工业互联网来说,5G-A在峰值、连接密度、定位精度等方面的能力比现有5G提升约10倍,可以承载更多的工业应用,满足工业互联网进入核心生产环节的网络需求。

根据最新消息,从标准到产业链、从应用到产品、从网络验证到部署意愿,5G-A已全部准备就绪,预计2024年实现商用。它将以超低时延、超高稳定、超大上行和超精定位的能力走向核心工业场景,用“升级版”5G赋能“升级版”工业互联网。

同时,今年以来,以ChatGPT为代表的大模型大大加速人工智能的发展。其给工业生产带来的可能也引发热议。

“制造业是人工智能大模型应用的主战场。”阿里研究院副院长、阿里云智能集团副总裁安筱鹏认为,随着技术的演进,大模型会融入到制造业的设计生产、运维控制、销售客服的各环节,进一步推动制造业转型升级。

“人工智能大模型目前在预测、计算、音视频处理、逻辑能力方面取得极大突破。这将重塑数据跟踪和分析的流程,提升工业互联的安全性和可靠性。”浪潮集团有限公司执行总裁、总工程师肖雪表示。

在中国工程院院士桂卫华看来,通用大模型目前主要进行文本和语音处理,而工业上有很多机理性问题,比如有色冶金及其化学反应,是无法通过简单的文本处理来解决的。这意味着工业大模型在事前优化和使用决策中,要与机理相融合,“这是行业需要探索的地方”。

另外,长期以来,5G终端价格居高不下,使其难以大规模进入行业。

对此,5G正在加紧持续“瘦身”。根据近日印发的《关于推进5G轻量化(RedCap)技术演进和应用创新发展的通知》,到2025年,我国要打造5G轻量化完整产业体系,实现新产品、新模式不断涌现,融合应用规模上量,安全能力同步增强。这将促使更多厂家生产出成本、复杂度更低,尺寸更小,电池寿命更长的新模组、新终端,进一步丰富5G行业应用生态。

值得注意的是,有关数据显示,相比“5G+工业互联网”发展初期,运营商5G基站采购价格已下降53%,5G关键部件成本下降90%。随着5G网络建设日益完善、商用快速推进、使用成本逐渐下降,5G在工业领域必然得到更广泛应用,开启更值得期待的“下半场”。

文章来源: 新华网,科技日报,经济日报

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