ICT与制造业深度融合的新业态

2021-02-20 10:00:31 中用科技有限公司 11

       发展工业互联网和建设5G通信网络是现阶段我国新型基础设施建设的两大核心内容,从未来的应用场景来看,两者存在相辅相成的互补性和协同性。一方面,5G是驱动工业互联网进一步发展的关键使能技术:工业互联网迫切需要具有低时延、高可靠、广覆盖特点的网络基础设施,5G网络恰逢其时地满足了工业互联网的数据传输需求。另一方面,国际电联定义的5G三大应用场景:增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类型通信(mMTC)、超可靠和低时延通信(uRLLC),其中针对普通移动用户的场景只有eMBB,而mMTC和uRLLC主要针对机器与机器、人与机器的互联互通,工业互联网作为机器通信的主要应用领域,间接推动了5G网络的加速部署。

       我国目前高度重视工业互联网和5G产业发展,聚焦化工、机械、船舶、飞机制造、电力等工业领域,积极推进5G与工业互联网的融合应用和创新发展。“5G﹢工业互联网”将形成新一代信息通信技术与先进制造业深度融合的新兴业态与应用模式。

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“5G﹢工业互联网”促进工业生产的网络化、智能化

       目前,工业企业OT和IT底层网络通常是基于有线网络,随着工业现场环境的复杂化,越来越多的工业场景逐步采取无线传输方式。工业领域使用的无线通信协议和传统通信行业相比,存在协议众多、标准缺失、兼容性差等弊端,制约了工业设备的全面互联互通。通过将5G技术与工业PON、MEC(移动边缘计算技术)等相结合,能够降低工业场景下的协议转换和设备接入难度,提升工业互联网异构数据接入能力,有效解决设备互联的问题。

       基于5G网络的工业移动专网具有大带宽、广连接、高可靠、低时延特性,同时能够实现私网部署、生产数据不外流的密闭性和安全性,成为支撑工业互联网的无线网络不二之选。此外,网络切片、边缘计算、TSN等技术的日臻完善,将进一步加速工业企业运营系统数据和信息系统的交叉,进而实现工业大数据的跨层互联。虽然当前工业通信连接中无线连接占比仅为10%,但随着网络技术的更新迭代,未来工业通信连接中无线连接将迎来高速发展和更加广泛的应用,这个过程中,5G无疑将发挥重要作用。

“5G﹢工业互联网”加速工业生产的数字化、柔性化

       目前,工业企业内部网络无法支撑工业互联网场景下的海量数据实时传输和网络同步,亟须进行基础网络升级改造,提升网络传输带宽。5G作为下一代通信网络,具备大带宽、低时延、海量连接的网络特性,能够提供端到端毫秒级时延和接近100%的高可靠性通信保障,满足工业大数据传输需求和工业领域大量即时处理需求。

       在工业互联网场景下,智能制造系统中,典型的闭环控制过程周期低至毫秒级别,同时对可靠性也有极高的要求。未来工厂中,静态的顺序制造系统,越来越多地被新型模块化生产系统取代,从而提供更高的灵活性和多用途适应性。5G在实现高可靠、低时延的基础上,使海量工业数据能够实时同步,进而带来生产设备无线连接的灵活性,使得工厂生产系统模块化和柔性制造成为可能,极大降低生产线重组的时间开销及成本。

“5G﹢工业互联网”助力工业生产虚拟化、远程化

       在未来的工业互联网体系中,工业企业将更多地使用高清视频监控、VR(虚拟现实)、AR(增强现实)等技术,实现虚拟化作业和远程化作业。在生产过程中,要求这些智能设备间的密切协同和无碰撞作业,需要以无线方式,低时延、高可靠地进行实时数据交换。5G对于这些设备间的精密协作至关重要,可以大大提升制造效率。

“5G﹢工业互联网”的机遇与挑战

       尽管工业互联网与5G在工业场景中形成了一批典型应用案例,但由于目前工业网络连接仍以现场总线和工业以太网为主,两者的融合发展面临着诸多挑战:第一,5G网络建设成本较高,据估算,5G基站耗电量约是相同覆盖半径下4G基站的9倍到10倍,在一定程度上限制了5G技术在工业企业尤其是中小型工业企业中的推广部署和应用。第二,我国5G核心电信设备和部分终端设备的核心器件依赖进口。在标准制定方面,融合应用的标准体系尚未建立,工业数据上云、上平台的分类分级标准体系尚不完备。第三,工业互联网和5G网络的网络架构较为开放,将打破传统工业领域相对封闭可信的网络环境,使网络攻击直达生产内部,对工业安全技术体系、标准体系、认证体系等提出新的要求。

       “5G﹢工业互联网”充分发挥5G网络高可靠和低时延的技术优势,助力工业企业实现人与机器、机器与机器的全面通信,海量设备无线连接以及虚拟场景的实时同步和远程作业,赋能工业生产过程的网络化、柔性化、虚拟化发展。5G与工业互联网相辅相成,必将在未来我国工业领域数字化转型进程中扮演重要角色。


       文章来源:数据观