李永萍，贾 佳

［工信通（北京）信息技术有限公司，北京 100036］

0 引言

工业互联网是第四次工业革命的关键支撑，5G 是新一代信息通信技术演进升级的重要方向，二者都是实现经济社会数字化转型的重要驱动力量。作为新基建的重要内容，党和国家高度重视5G 和工业互联网的深度融合，习近平总书记多次作出重要指示，要求加快5G、工业互联网等新型基础设施建设，强调5G与工业互联网的融合将加速数字中国、智慧社会建设，加速中国新型工业化进程，为中国经济发展注入新动能。

5G 凭借高带宽、海量连接、高可靠、低时延的能力特性，正面向各个行业和领域广泛扩展并深度结合，把人与人之间的链接扩展到了人与物以及物与物之间的链接。其中，工业互联网被公认为是5G 技术最重要的一个应用场景。“5G+工业互联网”是指利用以5G 为代表的新一代信息通信技术，构建与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态。

1 我国5G+工业互联网产业政策分析

党中央、国务院高度重视5G 和工业互联网发展。近几年，国家以及相关部委相继出台一系列政策，支持和推动“5G+工业互联网”发展，为更好地促进我国“5G+工业互联网”融合发展创造了良好的政策环境。

2017 年11 月，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》[1]，确立了工业互联网的战略发展地位，明确了工业互联网发展的主要任务和路径，提出要在5G研究中开展工业互联网应用的网络技术试验，协同推进5G 在工业企业的应用部署。

2018 年6 月，工业和信息化部发布《工业互联网发展行动计划（2018—2020 年）》[2]，《行动计划》提出，到2020 年底，初步建成工业互联网基础设施和产业体系。

2019 年11 月，工业和信息化部下发《“5G+工业互联网”512工程推进方案》[3]，提出打造5 个产业公共服务平台，加快垂直领域“5G+工业互联网”的先导应用，加快内网建设改造覆盖10 个重点行业，提炼形成至少20 大典型应用场景，培育形成5G 与工业互联网融合共进的生态体系。

2020 年3 月，工业和信息化部印发《关于推动5G 加快发展的通知》[4]《关于推动工业互联网加快发展的通知》[5]两个文件，通知中再次强调实施“5G+工业互联网”512 工程，突破一批面向工业互联网特定需求的5G 关键技术，加快垂直领域“5G+工业互联网”的先导应用，打造一批“5G+工业互联网”内网建设改造标杆网络、样板工程，总结形成可持续、可复制、可推广的创新模式和发展路径，促进“5G+工业互联网”融合创新发展。

2020 年12 月，工业和信息化部发布《工业互联网创新发展行动计划（2021—2023 年）》[6]，提出要深化“5G+工业互联网”明确了未来三年我国工业互联网发展目标，提出要深化“5G+工业互联网”。

2021 年7 月，工业和信息化部等十部门印发《5G 应用“扬帆”行动计划（2021—2023 年）》[7]，《“扬帆”行动计划》在“行业融合应用深化行动”中就5G+工业互联网发展提出：推进5G 模组与AR/VR、远程操控设备、机器视觉、AGV 等工业终端的深度融合，加快利用5G 改造工业内网，打造5G 全连接工厂标杆，形成信息技术网络与生产控制网络融合的网络部署模式，推动“5G+工业互联网”服务于生产核心环节。

2021 年11 月16 日，工业和信息化部正式印发《“十四五”信息通信行业发展规划》[8]，就“5G+工业互联网”发展，《规划》提出：到2025 年，基本建成覆盖各地区、各行业的高质量工业互联网网络，打造一批“5G+工业互联网”标杆。持续深化5G+工业互联网融合创新，加快典型应用场景推广。支持基础电信企业与工业企业对接合作，利用新型网络技术、先进适用技术建设改造企业内网，面向重点行业打造企业内网升级改造标杆和5G 全连接工厂。完善多层次的工业互联网平台体系，培育一批跨行业跨领域的综合型平台，建设面向重点行业的特色型工业互联网平台，支持发展面向特定技术领域的专业型工业互联网平台，加快工业设备和业务系统上云上平台。

2 5G 技术助力工业企业数字化转型

5G 网络建设加快推进。截至2021 年底，我国累计建成并开通5G 基站142.5 万个，建成全球最大5G 网，实现覆盖全国所有地级市城区、超过98%的县城城区和80%的乡镇镇区，并逐步向有条件、有需求的农村地区逐步推进。我国5G 基站总量占全球60%以上。电信运营商为“5G+工业互联网”的5G 虚拟专网模式、5G 混合虚拟专网模式、5G 独立专网模式的三大组网模式基本形成，有效满足工业内网的需求。5G 作为基础性技术、聚合性技术、融合性技术，正在推动数字产业化、产业数字化的快速发展，而工业互联网将为5G 发展开辟广阔空间。

制造业数字化升级过程中，5G 可保证工业系统的稳定运行。在制造业企业的升级转型过程中，必须充分挖掘生产制造过程中数据的价值，这要求企业具备打通各种数据的能力、分析和挖掘数据的能力、将数据转换为价值的能力，这一切的前提是必须能够将数据串起来，形成无处不在的连接。但是当前的大多数企业IT 与OT 系统割裂，数据在内部系统孤岛无法流转，5G 与工业互联网的出现与结合无疑可以解决企业内部数据互联的需求。①5G 的大带宽、低时延、广连接的技术特性，可有效解决工厂多样化的海量、异构数据的传输需求，在现有工厂复杂环境下，5G 可有效解决传统无线通信存在的传输不可靠、不稳定、易干扰等难题，满足工业大数据蓬勃的传输需求，从而有效减少因网络状况不佳而导致工业系统瘫痪等情况的出现。②5G 的边缘计算技术、切片技术和QoS 机制可更好的帮助工厂实现数据的可靠传输与安全隔离，助力制造业在转型升级中实现对工业现场的实时监测与控制，及时掌握工业现场的情况并反馈，从而提高生产效率和安全性。

在柔性变革的趋势下，5G 可满足工业现场网络的灵活组网需求。实现快速自组织生产线的部署是柔性生产的关键。目前大部分生产现场，设备与设备、设备与系统之间多为有线连接，这样的连接方式一方面受限于线体长度、线体易缠绕等问题，移动和更换生产线是非常困难的，另一方面也会由于频繁更换部署连接方式带来生产安全隐患。而无线网络作为工业互联网网络的重要组成部分，在移动性、灵活性、建设及运维成本、提高生产效率等方面有着明显的优势。①在制造企业中，个性化定制要求生产线可根据订单变化和业务需求而快速增加、灵活调整、重组生产线。5G 技术可辅助实现产线重构下生产数据传输的快速恢复与性能调整，并实时、动态地预测客户需求，对产品进行智能化生产制造。②在机械装备、老旧工厂升级改造、高温高湿高腐等生产环境下，有线网络易出现线路老化、坏点频繁、不易维护等问题。5G 支持远程实时收集的工业现场数据上传到云端平台进行分析，预测设备故障等隐患并提前维护，节约柔性生产改造过程的通信成本。如中兴通讯在南京滨江打造了5G 智能制造示范基地，为5G 和工业互联网结合做了深入探索。

3 “5G+工业互联网”融合应用现状

在“新基建”背景和“512 工程”等政策推动下，我国的“5G+工业互联网”发展取得了显著进展。我国在5G 与工业互联网融合应用实践方面积极开展探索，目前“5G+工业互联网”在建项目已超过1800 个，覆盖航空、矿山、钢铁、港口、电力等22 个国民经济重要行业，在实体经济数字化、网络化、智能化转型升级进程中发挥了重要作用。

2021 年，工业和信息化部发布了第一批、第二批“5G+工业互联网”十大重点行业20 个典型应用场景，已经覆盖了比较主要的行业，5G 在工业领域的应用范围逐步扩展，5G 与生产环境的结合更加紧密，标杆示范带动作用日益凸显。10 个重点行业包括电子设备、石化化工、装备制造、建材、钢铁、港口、采矿、纺织、电力、家电；20 个典型应用场景包括协同研发、生产单元模拟、设备预测维护、设备故障诊断、精准动态作业、场区智能管理、企业协同、工艺合规校验等等，应用和产业的相互带动促进了5G 产业的繁荣发展。如格力利用5G 技术部署了机器视觉质检场景的应用，在格力电器的总装车间，联通以一套独立MEC 为格力打造了工业虚拟专网，实现生产控制网与生产管理网融合，在模拟场景中基于样本训练建立数据模型，在需要自动检测的工位上安装5G 高清摄像头，与自动化生产线同频联调，在实际生产中利用5G 网络将待检内容自动拍照，实现设备自动识别，自动化生产线与质检系统关联做出不良品分离操作；上海市外高桥造船有限公司搭建5G 专网，融合MEC 技术，实现了基于5G 的机器视觉检测场景的应用。使用工业相机+靶点的测量模式进行大型钢结构精度测量，通过5G 专网及边缘云，实时回传、解算现场拍摄图片，生成点位文件，基于5G 的视觉精度测量替换了传统的全站仪离线测量方式，测量效率提升了400%；广东新华粤石化股份有限公司开展了“能耗在线监测”项目建设，通过5G 网络传输至企业综合能源管理平台，并按时按需上传到广东省能耗在线监管平台，采集频率从分钟级提升到了秒级，显著提升了数据采集的效率。基于大数据分析技术挖掘风机、泵等耗能重点设备节能空间，减少无效运行时间，提高了生产能耗信息化管理水平，降低了生产成本；山东港口青岛港集团有限公司开展了“青岛港5G 智慧港口”项目建设，通过5G 网络，将温感、电感、液压、烟感等传感器采集的数据实时回传到智能集成管理平台，实现船岸两端63 个设备、350 个能耗指标的实时管控。通过大数据分析对船舶动力系统进行节能评估，动态调整船舶的经济航速，实现削峰填谷、节能减排。通过自动化采集设备运行数据，提升了危险环境下的安全生产管理能力，提高安全生产预测效率和管理水平。每年节省拖轮运维费用100 万元，节省人工检测成本40万元，检测效率提升30%；艾莱依时尚股份有限公司开展“艾莱依5G+工业互联网云平台”项目建设，通过数采模块对缝纫机实时数据进行采集，经过5G 网络传输至艾莱依“5G+工业互联网”云平台。云平台将采集的缝纫机实际数据进行融合分析，生成设备实时针动波形图及各类生产报表。利用云平台建模，精确分析出每一个员工、每一个工作站、每一台缝纫机在任何时刻、任何地点、任意周期的工作状态，计算每台机器、每条产线的工艺精准度，及时发现异常，减少跳针、串针、针距偏差导致的串色等工艺问题。根据分析调配最优参数，进一步提升产品质量，为数字工厂的精益生产夯实基础。

4 面临的问题

在各方努力下，我国的“5G+工业互联网”建网模式逐渐清晰、典型应用场景逐渐形成、产业生态不断壮大、提质增效降本成效初显，进一步加速数字中国、网络强国、智慧社会的建设，促进中国新型工业化进程，为中国经济发展注入新动能。不过，我们仍需看到，5G 与工业互联网融合应用虽然对工业转型升级起到显著作用，但应认识到工业互联网的整体进程还处于探索与建设阶段，且本身的发展受到一定因素制约，还需要一段时间才能实现大规模推广落地。目前，我国5G 与工业互联网融合应用面临以下挑战。

（1）我国工业企业的数字化水平参差不齐。国内制造业的90%以上是中小企业，多数工业企业数字化水平较低，企业缺乏5G应用的积极性，现有业务提供商和行业用户对5G 技术特性和应用价值理解也不够透彻，导致产业还未能开发出可规模化使用的典型产品与解决方案。

（2）发展工业互联网投资成本高，资金压力大。近两年受疫情冲击，很多中小企业存在缺人员、缺市场、缺供给、缺资金等情况，制造企业普遍利润率不高，成本压力大。

（3）商业模式尚不清晰，产业链有待成熟。“5G+工业互联网”市场需求没有真正爆发，产品不易进行规模化复制推广；“5G+工业互联网”多元化盈利模式尚未形成，网络投资建设模式有待进一步探索，产业生态有待进一步完善。平台能力与需求尚存差距，应用价值有待加强。工业互联网平台设备连接数量少，数据“孤岛”现象严重。

（4）网络安全面临新挑战。工业互联网数据在不同应用之间共享，流动方向和路径复杂，难以管控，使得数据安全传输与存储的风险大大增加5G 网络和工业互联网的网络架构较为开放，且广泛的连接将产生海量数据，覆盖范围较广，因此安全问题是一大挑战。必须要保证在传输过程中数据不会损失或缺少，同时也要保证设备在应用过程中用户的隐私安全。

5 策略与建议

5G 与工业互联网融合正处在从初期探索走向规模应用的关键阶段，我国目前处于融合应用探索的第一梯队，要想保持这个优势，还需要从以下4 方面开展工作。

（1）5G 的应用创新需要电信运营商、设备商、业务开发商、行业客户、第三方开发等产业生态圈的多个主体同时参与，在深入理解5G 技术、大带宽业务和行业痛点的基础上，共同探索解决方案，同时也需打破传统产业固有的利益分配模式，形成新的商业模式。积极推动龙头企业、行业组织等，结合应用需求、应用实践和行业属性，加快挖掘和梳理行业的融合应用需求，开放行业应用场景，编制行业应用参考指南，制定通用标准和工业互联网标识解析应用服务标准，推动标准化工作落地应用，从而推动融合应用规范推进。引导企业加快5G 技术与工业终端、工业控制系统的融合研发，加快融合应用测试床建设，提升企业数字技术应用水平，增强融合应用的配套产业和关键技术支撑能力。

（2）加大专项资金支持。按照工业和信息化部“5G+工业互联网”512 工程总体部署，立足地方产业发展需要，开展公共服务平台建设，遴选重点行业和典型场景，培育解决方案提供商。设立“5G+工业互联网”专项资金，探索产业基金、社会资本等多元化投资渠道，为技术突破、应用落地和产业发展创造更好条件。引导社会资金加大对5G 与工业互联网融合产业的投入，发挥国家专项资金的撬动作用，积极引导各类投资基金、银行信贷向5G与工业互联网融合领域倾斜，扶持中小微企业开展5G 融合产品及应用的研发。

（3）加强总体规划设计。在新冠肺炎疫情防控常态化的大前提下，要保持战略定力，坚持方向不变、力度不减，建议把“5G+工业互联网”的产业发展融入到地方“十四五规划”和“新型基础设施建设”的总体规划中，从招商引资、人才培育、减税降费等各方面设置更多有力政策。鼓励行业龙头企业、科研机构、通信企业联合开展5G 与工业互联网应用及产品的研发工作，通过建立跨界应用创新中心、产品研发中心等方式进行，中小企业借助创新中心资源开展5G 应用解决方案研发和集成服务，形成一大批云服务或集成服务商。

（4）发挥基础电信运营企业“网络+安全”的特色和优势，确保网络建设、平台运营、业务推广与安全设施同步规划、同步发展。提供“5G+工业互联网”一体化安全解决方案，有效防范网络、数据、应用、设备、控制安全风险，确保5G 安全。积极探索建立安全备用网络机制，当主网络因为各类原因质量下降或中断时，能够无缝切换到安全备用网络，从而为工业企业提供多重备份的网络安全保障，打消工业企业、制造企业使用5G 无线网络作为生产基础网络环境的顾虑。