从5G＋工业互联网到5G全连接工厂

金锐

中国移动通信集团浙江有限公司杭州分公司 浙江 杭州 310006

摘要：5G是新一代信息通信技术的代表，工业互联网是制造业转型的重要驱动力，两者的融合是我国制造业高质量发展的必由之路。本文回顾了从5G＋工业互联网到5G全连接工厂发展过程，分析了两者在内涵上的差异，并给出了从5G＋工业互联网到5G全连接工厂建设的方法。

关键字：5G；工业互联网；5G全连接工厂

引言：

工业互联网旨在使人、物料、机器、车间、企业等各要素实现泛在互联，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，提高生产效率、改进生产方式、创新应用模式、优化产业生态。

5G是新一代信息通信技术演进升级的重要方向，5G和工业互联网两者融合发展，乘数效应显著。从工业互联网发展来看，5G通信技术所具备的大带宽、低时延、高可靠、大连接的技术特征，使得工业互联网的应用场景更加丰富，可以满足工业生产数据传递过程中的安全性、传输时延及可靠性要求[1]。

2022年10月，工业互联网产业联盟发布《5G全连接工厂建设白皮书》[2]，标志着中国企业数字化改革已经从5G＋工业互联网建设步入了5G全连接工厂。二者在内涵与方法上，也有很大的不同。

1. 从5G+工业互联网到5G全连接工厂的回顾

2017年11月，国务院印发《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，指出作为新一代信息技术与制造业二者相融合的新产物，工业互联网将成为新工业革命的重要基础。

2019年11月，工信部印发《“5G+工业互联网”512工程推进方案》，并于2021年5月和11月分别发布两批《“5G+工业互联网”典型应用场景和重点行业实践》，对5G在工业中的应用落地起到了重要的指导作用。

从512工程推进方案以后，全国各地方、各行业、各企业积极响应、密切合作、创新探索，我国“5G+工业互联网”取得积极进展。

2022年9月，工信部印发《5G全连接工厂建设指南》，明确了5G全连接工厂建设的总体要求、建设内容和建设路径，标志着“5G+工业互联网”由起步探索阶段迈向深耕细作阶段。

从5G+工业互联网“512”工程，再到5G全连接工厂，我国5G与工业互联网的融合一步步走深向深入，赋能路径日益清晰。

2.5G+工业互联网与5G全连接工厂的内涵比较

2.15G+工业互联网的主要内容

5G+工业互联网可以从广义和狭义两个方面理解，狭义的5G+工业互联网主要是指“5G+工业互联网”典型应用场景和重点行业实践[3、4]，广义的“5G+工业互联网”则是指涉及和所有5G+工业互联网有关的标准体系建设[5]。

“5G+工业互联网”典型应用场景按照研发设计类、生产制造类、检测/监测类、物流运输类、服务管理类5大方向进行了划分，包括协同研发设计、远程设备操控、设备协同作业、柔性生产制造、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、厂区智能物流、企业协同合作20个应用场景。

工业互联网标准体系[5]包括基础共性、网络、边缘计算、平台、安全、应用等六大部分。基础共性标准是其他类标准的基础支撑，网络标准是工业互联网体系的基础，平台标准是工业互联网体系的中枢，安全标准是工业互联网体系的保障。边缘计算标准是工业互联网网络和平台协同的重要支撑和关键枢纽。应用标准面向行业的具体需求，是对其他部分标准的落地细化。

2.2 5G全连接工厂的主要内涵

5G全连接工厂是充分利用以5G为代表的新一代信息通信技术集成，打造新型工业互联网基础设施，新建或改造产线级、车间级、工厂级等生产现场，形成生产单元广泛连接、信息（IT）运营（OT）深度融合、数据要素充分利用、创新应用高效赋能的先进工厂。

其中“5G”作为一种使能技术、领先技术和关键技术，5G全连接工厂以5G为重要基础，但不局限于5G，充分发挥5G的聚合作用，有机集成人工智能、数字孪生、云计算、AR、VR、边缘计算等各类新一代信息通信技术，创新各种新模式、新业态、新场景。“全连接”，是一种发展愿景，主要指推动人、机、料、法、环、测等“能连尽连”。“工厂”，是以工厂为重点，但不局限于制造业的传统工厂，只要具备生产现场条件的行业和领域，包括矿山、港口、电力等各领域，均可积极探索建设5G全连接工厂。

综合上述内容看出：5G全连接工厂是“5G+工业互联网”在工业企业内深度融合应用的产物，5G全连接工厂的内涵大于“5G+工业互联网”。

3.从5G+工业互联网到5G全连接工厂的过渡方法

《5G 全连接工厂建设指南》[6]对5G全连接工厂建设内容提出了具体要求。企业应以自身发展的客观规律和实际需求为导向，以技术可行、成本可控为前提，重点围绕基础设施建设、厂区现场升级、关键环节应用、网络安全防护等四个方面建设5G全连接工厂。

基础设施建设：企业基于工业互联网网络、平台、安全等体系，5G全连接工厂基础设施建设将形成“云-边-端”参考架构。一方面企业应加快5G网络、时间敏感网络、边缘计算等新型网络设施，充分利用5G网络“一网到底”的网络能力，实现企业内多种网络之间的互联互通。另一方面企业需强化企业内网络管理能力、数据存储能力、标识解析应用能力、工业互联网平台能力，构建起较为健壮的适用于云网边端协同的基础设施，全面支撑企业生产运营管理。

厂区现场升级：企业相对传统工厂而言，重点从现场装备、IT /OT融合应用、生产服务等三方面进行升级。企业通过加装传感器、内置5G模组等方式，对现装设备进行网络化改造。改变原有工厂内IT-OT系统应用建设运营方式，组织IT-OT融合团队，对IT-OT进行一体化部署，通过应用软件或系统功能的云化部署，研发面向工厂生产、运营、管理等需要的各类移动端应用程序（APP），建立起扁平化、灵活化“云-边”协同架构，形成IT-OT应用的统筹建设、统一运维、统一管理，提升工厂生产运营管理效率。

关键环节应用：企业针对所处行业特点及生产、运营、管理中亟待解决的问题，在研发设计、生产运行、检测监测、仓储物流、运营管理等各关键环节，快速普及“5G+工业互联网”典型应用场景，积极探索5G在生产控制核心环节的创新应用，为企业数字化转型注智赋能。

网络安全防护：企业需利用5G、人工智能、新型加密算法等技术，构建面向工业互联网的分级分类安全防护体系，建设“5G+工业互联网”安全监管能力，提升5G全连接工厂网络安全管理水平。

企业建设5G全连接工厂，主要从“横向分类、纵向分级”两个维度上进行推动。在横向上，考虑各行业属性、技术特点、产业现状、转型需求等差异，企业可结合行业领域实际特点，分类实施5G全连接工厂建设。在纵向上，考虑工业内部一般以产线、车间、工厂等不同层级为单位进行新建或改造，企业可根据自身发展的实际需要，选择在产线、车间、工厂等任一层级实施5G全连接工厂建设。其中产线级聚焦在设备连接、数据采集和5G应用到生产控制环节等方面能力建设。车间级聚焦在多产线多系统之间协同生产，数据打通与系统集成水平提升等能力建设。工厂级聚焦在跨车间跨层级互联互通，生产、运营、管理等能力的全面提升。

小结

5G是新一代信息通信技术的代表，工业互联网是制造业转型的重要驱动力。5G与工业互联网融合对制造业高质量发展具有重要意义。从2017年，国家提出深化互联网+先进制造业，5年以后，我国“5G+工业互联网”产业已进入规模化发展的新阶段，全新的融合人工智能、数字孪生、云计算、AR、VR、边缘计算等各类新一代信息通信技术的5G全连接工厂建设已经掀开了新的篇章。

参考文献：

[1].云梦妍 我国“5G+工业互联网”产业发展及面临的新挑战简析 2023，互联网天地

[2].5G全连接工厂建设白皮书

[3].工业和信息化部 . 关于发布“5G+ 工业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践情况的通知

[4].工业和信息化部 . 关于印发第二批“5G+ 工业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践的通知，工信厅信管函〔2021〕279 号

[5].工业互联网标准体系（版本3.0）

[6].5G全连接工厂建设指南