【編者按】通過5G等新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合將形成智能化發(fā)展的新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式。有利于促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施演進(jìn)升級(jí)，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用從虛擬到實(shí)體、從生活到生產(chǎn)的跨越，極大拓展網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)空間。

未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，既包括生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)材料、生產(chǎn)產(chǎn)品等硬件領(lǐng)域，也包括各種管理軟件、數(shù)據(jù)和服務(wù)領(lǐng)域。信息通信技術(shù)與制造業(yè)深度融合，工業(yè)生產(chǎn)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的趨勢愈發(fā)明顯，數(shù)字化的知識(shí)和信息數(shù)據(jù)已成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素。

新平臺(tái)

美國通用電氣公司(GE)推出的Predix云平臺(tái)是一個(gè)的工業(yè)操作系統(tǒng)，其中有很多模塊可以由各個(gè)企業(yè)根據(jù)其行業(yè)背景，構(gòu)建適用于自己的解決方案。Predix主要是三層架構(gòu)，是面向工業(yè)領(lǐng)域的第一個(gè)基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的云平臺(tái)，底部是提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的IaaS層，中間是平臺(tái)PaaS層，最上端軟件及服務(wù)層SaaS。Predix利用這三層云計(jì)算架構(gòu)，將各種工業(yè)設(shè)備或機(jī)器以及供應(yīng)商等相互聯(lián)結(jié)，提供資產(chǎn)性能管理(APM)和運(yùn)營優(yōu)化服務(wù)，每天監(jiān)控和分析來自數(shù)萬億設(shè)備資產(chǎn)上的千萬個(gè)傳感器所發(fā)回的5000萬條大數(shù)據(jù)，幫助客戶優(yōu)化資源配置和業(yè)務(wù)流程，減少風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)現(xiàn)100%無故障運(yùn)行。

平臺(tái)作為“工業(yè)操作系統(tǒng)”的定位，既對(duì)設(shè)備、軟件、用戶、開發(fā)者、數(shù)據(jù)等不同要素的管理與服務(wù)能力，同時(shí)又考慮了平臺(tái)的基礎(chǔ)技術(shù)和投入產(chǎn)出要求。其中，平臺(tái)資源管理和應(yīng)用服務(wù)，重點(diǎn)包括設(shè)備接入、軟件部署、用戶和開發(fā)者管理、數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)計(jì)算服務(wù)、應(yīng)用開發(fā)服務(wù)、平臺(tái)間調(diào)用服務(wù)、安全防護(hù)服務(wù)和新技術(shù)服務(wù)共9個(gè)子項(xiàng);平臺(tái)基礎(chǔ)技術(shù)和投入產(chǎn)出能力，涵蓋了平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)投入、產(chǎn)出效益、應(yīng)用效果和質(zhì)量審計(jì)共6方面內(nèi)容。

新業(yè)態(tài)

5G的商用正好使互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入下半場，消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)深化和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)起步的時(shí)期，也是大數(shù)據(jù)和人工智能的基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)勢頭正旺的時(shí)期，5G生逢其時(shí)，將開拓在消費(fèi)領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的新應(yīng)用，5G的再出發(fā)還會(huì)出現(xiàn)我們現(xiàn)在還想象不到的新業(yè)態(tài)。例如：制造能力的平臺(tái)化，通過將數(shù)據(jù)化的制造資源在平臺(tái)上進(jìn)行模塊化部署，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制造能力(工業(yè)設(shè)計(jì)APP、工業(yè)檢測APP、工業(yè)仿真APP等)在線交易。

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和實(shí)體系統(tǒng)將緊密聯(lián)系在一起，也就是物聯(lián)網(wǎng)將生產(chǎn)現(xiàn)場的處理器、傳感器連接起來，使得機(jī)器人之間可以進(jìn)行通信，可以互相溝通，形成智能工廠。智能工廠是5G技術(shù)的重要應(yīng)用場景之一。利用5G網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)設(shè)備無縫連接，并進(jìn)一步打通設(shè)計(jì)、采購、倉儲(chǔ)、物流等環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，從而構(gòu)造一個(gè)面向未來的智能制造網(wǎng)絡(luò)。在未來智能工廠生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中涉及到物流、上料、倉儲(chǔ)等方案判斷和決策，5G技術(shù)能夠?yàn)橹悄芄S提供全云化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

精密傳感技術(shù)作用于不計(jì)其數(shù)的傳感器，在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行信息狀態(tài)上報(bào)，大量工業(yè)大數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡(luò)收集起來，龐大的數(shù)據(jù)庫開始形成，工業(yè)機(jī)器人結(jié)合云計(jì)算的超級(jí)計(jì)算能力進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和精確判斷，給出最佳解決方案。在一些特定場景下，借助5G下的D2D(Device-to-Device，意為：設(shè)備到設(shè)備)技術(shù)，物體與物體之間直接通信，進(jìn)一步降低了業(yè)務(wù)端到端的時(shí)延，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷實(shí)現(xiàn)分流的同時(shí)，反應(yīng)更為敏捷。

新趨勢

數(shù)據(jù)是智能工廠的命脈?；谙到y(tǒng)性分析，數(shù)據(jù)將有助于推動(dòng)各流程順利開展，檢測運(yùn)營失誤，提供用戶反饋。當(dāng)規(guī)模和范圍均達(dá)到一定水平時(shí)，數(shù)據(jù)便可用于預(yù)測運(yùn)營和資產(chǎn)利用效率低下的問題，以及采購量和需求量的變動(dòng)。智能工廠內(nèi)部數(shù)據(jù)可以多種形式存在，且用途廣泛，例如與環(huán)境狀況相關(guān)的離散信息，包括濕度、溫度或污染物。數(shù)據(jù)的收集和處理方式，以及基于數(shù)據(jù)采取相應(yīng)行動(dòng)才是數(shù)據(jù)發(fā)揮價(jià)值的關(guān)鍵所在。

要實(shí)現(xiàn)智能工廠的有效運(yùn)作，制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)姆绞匠掷m(xù)創(chuàng)建和收集數(shù)據(jù)流，管理和儲(chǔ)存產(chǎn)生的大量信息，并通過多種可能比較復(fù)雜的方式分析數(shù)據(jù)，且基于數(shù)據(jù)采取相應(yīng)行動(dòng)。

此外，智能制造系統(tǒng)里還有人機(jī)交互，即人和機(jī)器人之間的互動(dòng)。還有用人工智能驅(qū)動(dòng)、優(yōu)化產(chǎn)品和流程等。工廠需要做一些預(yù)測性維護(hù)或者是預(yù)測機(jī)器的能耗等等，越來越多的這些功能都可以在智能工廠里實(shí)現(xiàn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)展整體呈現(xiàn)四大特征。

(1)泛在連接。即具備對(duì)設(shè)備、軟件、人員等各類生產(chǎn)要素?cái)?shù)據(jù)的全面采集能力。

(2)云化服務(wù)。即實(shí)現(xiàn)基于云計(jì)算架構(gòu)的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和計(jì)算。

(3)知識(shí)積累。即能夠提供基于工業(yè)知識(shí)機(jī)理的數(shù)據(jù)分析能力，并實(shí)現(xiàn)知識(shí)的固化、積累和復(fù)用。

(4)應(yīng)用創(chuàng)新。能夠調(diào)用平臺(tái)功能及資源，提供開放的工業(yè)APP開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)工業(yè)APP創(chuàng)新應(yīng)用。

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的主要任務(wù)其中有一條就是夯實(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)改造升級(jí)提速降費(fèi)。面向企業(yè)低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)需求，大力推動(dòng)工業(yè)企業(yè)內(nèi)外網(wǎng)建設(shè)。加快推進(jìn)寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與改造，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，優(yōu)化升級(jí)國家骨干網(wǎng)絡(luò)。

信息化革命愈演愈烈，機(jī)器設(shè)備、人和產(chǎn)品等制造元素不再是獨(dú)立的個(gè)體，它們通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)緊密聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)更協(xié)調(diào)和高效的制造系統(tǒng)。

在5G網(wǎng)絡(luò)的連接下，智能工廠成為了各項(xiàng)智能技術(shù)的應(yīng)用平臺(tái)。除了上述四類技術(shù)的運(yùn)用，智能工廠有望與未來多項(xiàng)先進(jìn)科技相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)資源利用、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)收益的最大化。

例如借助5G高速網(wǎng)絡(luò)，采集關(guān)鍵裝備制造、生產(chǎn)過程、能源供給等環(huán)節(jié)的能效相關(guān)數(shù)據(jù)，使用能源管理系統(tǒng)對(duì)能效相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)能效的波動(dòng)和異常，在保證正常生產(chǎn)的前提下，相應(yīng)地對(duì)生產(chǎn)過程、設(shè)備、能源供給及人員等進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的能效提高;使用ERP(Enterprise Resource Planning，意為：企業(yè)資源計(jì)劃)進(jìn)行原材料庫存管理，包括各種原材料及供應(yīng)商信息。當(dāng)客戶訂單下達(dá)時(shí)，ERP自動(dòng)計(jì)算所需的原材料，并且根據(jù)供應(yīng)商信息即時(shí)計(jì)算原材料的采購時(shí)間，確保在滿足交貨時(shí)間的同時(shí)做到庫存成本最低甚至為零。

因此，5G時(shí)代的智能工廠將大幅改善勞動(dòng)條件，減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，提高生產(chǎn)過程可控性，最重要的是借助于信息化技術(shù)打通企業(yè)的各個(gè)流程，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到銷售各個(gè)環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)資源的整合優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

5G能支持1000億級(jí)別物的連接，并提供工業(yè)級(jí)的可靠性和實(shí)時(shí)性，這些能力使得5G能成為支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略順利實(shí)施的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)制造業(yè)時(shí)代，材料、能源和信息是工廠生產(chǎn)的三個(gè)要素。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史。材料、能源和信息領(lǐng)域的任何技術(shù)革命，必然導(dǎo)致生產(chǎn)方式的革命和生產(chǎn)力的飛躍發(fā)展。

但是，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)到智能手機(jī)等移動(dòng)終端的演進(jìn)，越來越多功能強(qiáng)大的智能設(shè)備以無線方式實(shí)現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設(shè)備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，推動(dòng)著物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)(CPS)的方式相融合。也可以說，是這種技術(shù)進(jìn)步使得制造業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了資源、信息、物品、設(shè)備和人的互通互聯(lián)。

而未來，通過互通互聯(lián)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)這些新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，和以前的自動(dòng)化的技術(shù)結(jié)合在一起，生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合，生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)備之間，工人與設(shè)備之間的合作，把整個(gè)工廠內(nèi)部的聯(lián)結(jié)起來，形成信息物理系統(tǒng)，互相之間可以合作、可以響應(yīng)，能夠開展個(gè)性化的生產(chǎn)制造，可以調(diào)整產(chǎn)品的生產(chǎn)率，還可以調(diào)整利用資源的多少、大小，采用最節(jié)約資源的方式。

5G網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)橹悄苤圃焐a(chǎn)應(yīng)用提供端到端定制化的網(wǎng)絡(luò)支撐。5G網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到低至1ms的端到端通信時(shí)延，并且支持99.99%的連接可靠性，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)能力能夠極大滿足智能制造生產(chǎn)對(duì)時(shí)延和可靠性的挑戰(zhàn)。在智能制造生產(chǎn)場景中，需要機(jī)器人有自組織和協(xié)同的能力來滿足柔性生產(chǎn)。智能制造需要設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接到云端，基于超高計(jì)算能力的平臺(tái)，并通過大數(shù)據(jù)和人工智能對(duì)生產(chǎn)制造過程進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算控制。

通過企業(yè)將大量運(yùn)算功能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能移到云端，這將大大降低設(shè)備的硬件成本和功耗。并且為了滿足柔性制造的需求，機(jī)器人需要滿足可自由移動(dòng)的要求。因此在智能制造生產(chǎn)過程中，需要無線通信網(wǎng)絡(luò)具備極低時(shí)延和高可靠的特征。

隨著新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，許多國家、許多企業(yè)都意識(shí)到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是未來工業(yè)的頂級(jí)生態(tài)系統(tǒng)，將對(duì)未來工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生全方位、深層次、革命性影響。未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)通過系統(tǒng)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全三大功能體系，打造人、機(jī)、物全面互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，既包括生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)材料、生產(chǎn)產(chǎn)品等硬件領(lǐng)域，也包括各種管理軟件、數(shù)據(jù)和服務(wù)領(lǐng)域，通過5G等新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合將形成智能化發(fā)展的新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式。

有利于促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施演進(jìn)升級(jí)，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用從虛擬到實(shí)體、從生活到生產(chǎn)的跨越，極大拓展網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)空間。