隨著新型基礎設施建設加速推進，作為其主要領域的5G和工業互聯網備受關注
、持續升溫。

5G是新一代移動通信技術，不僅可以帶來良好的移動互聯網體驗
，還將成為智能製造、智能醫療、智能政務、智慧城市以及自動駕駛等領域的關鍵支撐技術；工業互聯網平台則是代表了新一代信息技術與製造業深度融合創新大方向的頂級生態係統，既包括生產設備
、材料和產品等硬件領域，也包括各種管理軟件、數據和服務領域。

5G開啟萬物互聯的數字化新時代，工業互聯網是5G最主要的應用場景

，“5G＋工業互聯網”將是產業融合的重要方向，可進一步促進各生產要素間的高效協同，助力企業實現數字化轉型升級。

●場景一：感知式管理生產過程●

 傳統工業時代，生產設備
、原材料和能源是工業生產的三個基本要素。傳統製造業的發展曆史
，其實就是企業利用生產設備

、原材料和能源進行物質生產的曆史，每一次生產設備、原材料和能源領域的技術革命都催生了生產方式的變革和生產力的飛躍。

但是，近年來，隨著物聯網、移動互聯網、雲計算
、大da數shu據ju等deng新xin一yi代dai信xin息xi技ji術shu的de快kuai速su發fa展zhan，越yue來lai越yue多duo的de生sheng產chan設she備bei及ji零ling部bu件jian以yi無wu線xian方fang式shi實shi現xian了le與yu互hu聯lian網wang或huo其qi他ta終zhong端duan設she備bei之zhi間jian的de互hu聯lian，由you此ci衍yan生sheng出chu工gong業ye互hu聯lian網wang。

隨著信息技術與製造業日益深度融合

，工業生產朝向數字化轉型升級的趨勢愈發明顯，數字化的知識和信息數據已成為企業的關鍵生產要素（如圖1所示）。

5G可支持每平方公裏內百萬級別“物”的連接，並提供工業級的可靠性和實時性，這些能力使得5G能夠成為支撐工業互聯網戰略順利實施的關鍵基礎設施。正是這種“大規模連接”能力的升級，才使得生產資源、信息數據
、物品物料、生產設備和員工能夠全麵實現互通互聯。

未來，通過全麵的互通互聯，雲計算、大數據和區塊鏈等新技術將與自動化技術結合

，使得生產工序實現縱向集成，設備與設備之間、員yuan工gong與yu設she備bei之zhi間jian的de協xie同tong合he作zuo將jiang整zheng個ge工gong廠chang內nei部bu全quan部bu連lian接jie起qi來lai
，可ke以yi相xiang互hu之zhi間jian發fa出chu請qing求qiu並bing及ji時shi響xiang應ying，還hai可ke以yi調tiao整zheng利li用yong資zi源yuan的de多duo少shao及ji產chan品pin的de生sheng產chan率lv，開kai展zhan個ge性xing化hua的de柔rou性xing生sheng產chan。

工業互聯網時代

，企業必須確保基本生產工序與物品物料和設備之間的互聯互通，以感知實時決策所需的各項數據。

一方麵
，傳感器遍布企業的各個生產設備之中，係統可不斷從各個流程感知數據，確保數據實時更新；另一方麵，通過整合來自企業運營係統（ERP等）、業務係統（MES等）以及供應商和客戶的數據，可全麵、動態、實時地掌控供應鏈上下遊各個環節的所有流程

，從而提高企業供應鏈網絡的整體效率。

工業互聯網中，在設備/產線原有的自動化控製功能基礎上，通過附加“感知”這一新功能，即可實現生產安全和產品生命周期管理等智能化指標要求。

這些附加於生產設備的“感知”功能指通過為設備/產線配置眾多物聯網傳感器或5G無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)通(tong)信(xin)模(mo)塊(kuai)
，將(jiang)所(suo)感(gan)知(zhi)的(de)信(xin)息(xi)數(shu)據(ju)通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)傳(chuan)輸(shu)到(dao)工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)平(ping)台(tai)背(bei)後(hou)的(de)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)或(huo)智(zhi)能(neng)計(ji)算(suan)中(zhong)心(xin)，再(zai)通(tong)過(guo)大(da)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)
，實(shi)現(xian)智(zhi)能(neng)決(jue)策(ce)，使(shi)得(de)設(she)備(bei)/產線具有可視化、可控化、自動化和自我優化等功能

，從而實現設備/產線的智能化，形成感知式的管理生產過程（如圖2所示）。

通過感知數據
，再經過對大數據的挖掘分析，未來的生產過程可實現高可靠性、高穩定性運轉
，每個生產環節清晰可見，最大限度地降低人工幹預，使整個企業有序高效地自動運營。

形成感知式管理生產過程之後，企業可以實時掌握生產資源狀況；同時隨著產品全生命周期管理係統與生產調度係統的優化，原材料使用和能源消耗也會更加節約
，從而進一步促進企業降本增效。

通過感知，企業可以識別生產過程的各種異常情況，監控生產安全，及時進行設備維修、儲備並補充庫存、發現並提前解決質量問題；通過感知
，企業能夠基於曆史數據與實時采集數據的對比分析
，預測產量和銷量，從而提高生產效率、產品產量與質量

，及時調整生產調度和供銷存體係，同時預防生產安全等問題。

基於上述特征，企業可全麵
、實(shi)時(shi)掌(zhang)控(kong)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)及(ji)各(ge)類(lei)資(zi)源(yuan)，有(you)效(xiao)應(ying)對(dui)內(nei)外(wai)部(bu)各(ge)種(zhong)不(bu)確(que)定(ding)因(yin)素(su)帶(dai)來(lai)的(de)挑(tiao)戰(zhan)，更(geng)加(jia)靈(ling)活(huo)地(di)響(xiang)應(ying)多(duo)樣(yang)化(hua)和(he)個(ge)性(xing)化(hua)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)
，更(geng)加(jia)柔(rou)性(xing)地(di)應(ying)對(dui)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)的(de)上(shang)遊(you)供(gong)應(ying)商(shang)和(he)下(xia)遊(you)客(ke)戶(hu)的(de)需(xu)求(qiu)。

●場景二：預警式管理設備狀態●

以自動化為標誌的工業3.0時shi代dai，企qi業ye在zai降jiang低di勞lao動dong力li成cheng本ben的de同tong時shi
，加jia大da了le設she備bei資zi產chan的de占zhan比bi，這zhe使shi得de設she備bei的de遠yuan程cheng診zhen斷duan與yu運yun維wei服fu務wu麵mian臨lin巨ju大da的de挑tiao戰zhan。因yin為wei設she備bei無wu論lun如ru何he自zi動dong化hua
，也ye回hui避bi不bu了le磨mo損sun與yu老lao化hua等deng問wen題ti；tongshi，zhizaoyeshiyiyigegelingbujianzuzhuangweizhuyaogongxudegongyelingyu，youyujixiejiagongshebeidejiegoujiqijishufuzachengdujiaogao，shebeiweixiunandujiaoda

，zhishishebeiguzhangpinfan、損壞程度嚴重
，這些都製約了企業設備管理水平的提升。

通過“5G＋工業互聯網”，企業能夠進一步增強對設備狀況的把握，並通過實時監控追蹤
、報警等手段
，確保生產調度等決策更加合理
、精準
，管理係統可預見即將出現的問題與挑戰，並提前主動應對，而非等待問題發生後再被動響應。

據報道，德國博世公司已經與諾基亞合作開展工廠無線化試驗。數據顯示

，相對於Wi-Fi以及4G，5Ggengjudishiyanhegaowendingxing。boshigongsicheng，xiangduiyugongchangshengchanxiandaguimotingzhi
，bufenguanjiangongxuduanshijiantingzhidesunshigengda，ernaxiejingduyaoqiujiaogaodegongxu，guanjianjiuzaiyukuaisuxiangying（低時延）。也就是說，關鍵生產任務需要保證網絡的穩定性、可靠性、靈敏度以及大流量數據分析和處理所需的高網速。     

傳統的工廠很難敷設光纖，而無線通信技術Wi-Fi難以擴展，速率以及抗幹擾性能都不強。製造車間因Wi-Fi的延遲可能導致高昂的代價
，如限製了生產力的提升，並降低了利潤。

在一些發達國家的企業中
，移動互聯網連接已經比Wi-Fi使用更廣。為了利用更高的數據速度及可靠性，許多企業正在考慮建設5G局域網絡。相比於4G，5G除了網速提高10倍（或更多）、延遲降低50倍之外，還可以支持更多的設備。

隨著5G時代的到來，工業互聯網領域將會有更多的5G局域網。與其他本地無線網絡相比
，5G局域網主要優點是：更高的容量支持更多設備
，高帶寬應用、更廣的範圍
、無縫移動性、工業級可靠性、一致的延遲
、更高的服務質量及安全性
，還有與產業鏈上遊多個供應商之間的互操作性。

Wi-Fi是一定範圍內的無線網絡通信，電波有效覆蓋範圍一般隻有幾十米

，可以收發大容量數據且不發生費用，所以在企業
、公園
、車站、商場、酒店等各種場所廣為使用。但是，與移動通信相比
，Wi-Fi存在安全性問題，隻要掌握Wi-Fi上網用戶名和密碼
，任何人都可以接入網絡。同時，Wi-Fi不夠穩定，長時間使用經常會發生掉線情況，這決定了企業關鍵工序不能全麵使用Wi-Fi。4G時代，最高下載速率為100Mbit/s
、上傳為50Mbit/s


，傳輸還會延時，音頻
、視頻和高清圖像等大容量數據難以實時發送。而5G局域網不僅擁有“不發生通信費用”的Wi-Fi優勢，還可以采用SIM認證
，不經由公眾網，就可以實現安全、專用和高速
、高可靠性及低時延。

例如
，德國博世公司采用5G局域網後，將電動螺絲刀接入專用網絡，就會自動記錄擰螺絲的轉數、順序等數據信息。博世公司借助5Gduigongyegongchengguanlidengjiejuefanganjinxingceshihuoyanzheng，bujinshidesuozhizaodequanbuchanpinbaochizhiliangjunheng，hainenggouzainingluosishunxufashengcuowushishishitixinggaizheng。erqie，diandongluosidaotongshijianggongyegongchengshujuquanbufankuidaofuwuqishang，chuleyouliyugongyegongchengguanlizhiwai，haikeyiweiqitachanpintigongkeyongxinxi。

博世公司此前是基於Wi-Fi實現這一管理過程的，後來發現5G局域網在抗頻段幹擾
、帶寬（尤其是上傳）、超負荷以及網絡安全方麵，相對於Wi-Fi性能指標更好。工廠內不同的生產線可能采用不同的網絡

，因此有時根據需要可能要變換生產線，而Wi-Fi的網絡通用性較差。未來的工業生產要使用大量數據，從大批量生產和銷售的產品開發向適應客戶個性化、定製化需求的產品開發轉變，Wi-Fi較低的通用性將是一大製約。

從提高效率、降jiang低di成cheng本ben的de角jiao度du考kao慮lv，工gong廠chang內nei的de網wang絡luo也ye需xu要yao實shi現xian無wu線xian化hua。為wei了le提ti高gao產chan品pin質zhi量liang和he生sheng產chan率lv，許xu多duo工gong廠chang不bu斷duan地di推tui進jin自zi動dong化hua
，對dui機ji器qi人ren的de控kong製zhi也ye需xu要yao無wu線xian化hua實shi時shi進jin行xing。但dan是shi，隨sui著zhe工gong廠chang規gui模mo的de擴kuo大da和he工gong業ye工gong程cheng的de複fu雜za化hua，4G有時難以應對，而5G有望解決這些問題。

例如

，奧迪公司采用5G局域網控製工業機器人以及AGV搬運機器人，在一些需要管理大量設備的關鍵工序中
，也可以實現高穩定性
、超低時延以及與有線網絡同等的性能。同時，工業工程產生的各種數據也可通過5G局域網實時彙集到邊緣終端或雲計算中
，通過人工智能進行處理
，實現智能化。

奧迪公司通過 5G局域網控製 AGV搬運機器 人
，為汽車製造生產線實時配送所需零部 件，實現廠內物流智能化

在德國，5G已經成為工業4.0的重要基礎設施。除了奧迪
、戴姆勒
、大眾等汽車製造企業，石油、化工、海港等企業以及公用事業領域也正在考慮5G網絡的構建——5G技術帶來的更低延遲、更高帶寬、更快的速度和更大的容量正在推動製造業在各種領域的數字化轉型。

●場景三：周期式管理產品質量●

5G還可用於改善企業的質量管理。人工智能的(de)視(shi)覺(jiao)識(shi)別(bie)係(xi)統(tong)會(hui)以(yi)百(bai)萬(wan)量(liang)級(ji)的(de)圖(tu)像(xiang)數(shu)據(ju)集(ji)進(jin)行(xing)訓(xun)練(lian)，以(yi)確(que)保(bao)其(qi)能(neng)夠(gou)識(shi)別(bie)所(suo)有(you)潛(qian)在(zai)的(de)缺(que)陷(xian)，使(shi)得(de)企(qi)業(ye)能(neng)夠(gou)迅(xun)速(su)識(shi)別(bie)那(na)些(xie)可(ke)能(neng)影(ying)響(xiang)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)的(de)問(wen)題(ti)。

例如，捷普公司應用人工智能視覺識別技術，可在電路板製造的早期階段發現潛在的錯誤，能夠在35~40道工序的第2道或第3道就識別缺陷，檢測故障的準確率達80%，節省了約17%的人工成本和約10%的能源。但是
，這種方法需要依托5G才能訪問大量實時、高質量的數據，以實現最高效率。利用QR碼掃描和射頻識別（RFID）追蹤溯源方法，產品記錄通常僅在到達時進行，並且僅記錄位置和時間；如果產品不合格
，則很難確定具體發生在數十道工序的哪個環節。通過在產品包裝上安裝5G傳感器

，供應鏈上下遊各環節都可以無須手動檢查，即可查詢位置、溫度、濕度和重量等包裝信息，實時獲得有關產品狀態的反饋信息。

5G帶來的不僅是萬物互聯，還(hai)有(you)所(suo)有(you)信(xin)息(xi)數(shu)據(ju)的(de)追(zhui)蹤(zong)溯(su)源(yuan)，使(shi)得(de)未(wei)來(lai)企(qi)業(ye)的(de)質(zhi)量(liang)管(guan)理(li)工(gong)作(zuo)不(bu)僅(jin)僅(jin)局(ju)限(xian)在(zai)工(gong)廠(chang)內(nei)開(kai)展(zhan)。工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)時(shi)代(dai)
，工(gong)廠(chang)中(zhong)每(mei)個(ge)物(wu)品(pin)物(wu)料(liao)都(dou)是(shi)一(yi)個(ge)有(you)唯(wei)一(yi)標(biao)識(shi)的(de)終(zhong)端(duan)，使(shi)得(de)生(sheng)產(chan)環(huan)節(jie)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)原(yuan)材(cai)料(liao)或(huo)零(ling)部(bu)件(jian)都(dou)具(ju)有(you)信(xin)息(xi)屬(shu)性(xing)，會(hui)根(gen)據(ju)信(xin)息(xi)自(zi)動(dong)進(jin)入(ru)下(xia)一(yi)道(dao)工(gong)序(xu)或(huo)環(huan)節(jie)。員(yuan)工(gong)的(de)工(gong)作(zuo)不(bu)是(shi)搬(ban)運(yun)物(wu)品(pin)物(wu)料(liao)，也(ye)不(bu)是(shi)操(cao)作(zuo)機(ji)器(qi)設(she)備(bei)
，而(er)是(shi)與(yu)帶(dai)有(you)唯(wei)一(yi)標(biao)識(shi)的(de)原(yuan)材(cai)料(liao)、生產設備
、產品進行信息數據的交互。同時，借助工業互聯網
，產品和原材料及零部件的全部數據都可通過5G網wang絡luo直zhi接jie傳chuan輸shu到dao各ge類lei相xiang關guan的de知zhi識shi和he經jing驗yan數shu據ju庫ku中zhong。一yi旦dan產chan品pin發fa生sheng故gu障zhang，即ji可ke通tong過guo查zha詢xun數shu據ju庫ku

，利li用yong海hai量liang的de經jing驗yan和he專zhuan業ye知zhi識shi進jin行xing快kuai速su診zhen斷duan，提ti高gao故gu障zhang問wen題ti定ding位wei精jing準zhun度du，快kuai速su開kai展zhan售shou後hou維wei修xiu服fu務wu
，從cong而er實shi現xian產chan品pin的de全quan生sheng命ming周zhou期qi管guan理li。

產品全生命周期管理既是一個信息化管理係統
，又是一種現代化管理理念。基於產品全生命周期管理，企業能夠實現並行設計、柔性製造
、敏捷製造、協同製造等先進的生產管理方式（如圖3所示）。

隨著5G覆蓋到企業各個流程，產品將實現研發設計—製造—銷售—售後服務—報廢回收—再生利用的全生命周期質量管理。

第一，感知生產過程，采集海量數據。通過傳感器
、高清攝像頭或3D工業相機進行數據采集
，通過工業互聯網進行數據分析
，可為預測設備故障做出決策支持；可確認庫存中可用的原材料或零部件；可代替儀器儀表的部分功能

，更精確地進行工業測量以及在惡劣環境下有效收集數據等。

第二，網絡化——高速傳輸、雲端計算、互聯互通。感知到大量數據後，如何將數據傳輸到數據中心或智能計算中心呢
？這就需要依托5G。與以往在某一車間內直接對數據進行簡單響應不同，企業需要把不同車間、不同分廠、butongshijianduandeshujuhuijudaotongyigegongyehulianwangpingtaibeihoudeshujuzhongxinhuozhinengjisuanzhongxin，jinxingfuzadeshujujisuanhefenxi
，congeryouhuachugaojiazhidesuanfamoxing。

第(di)三(san)
，打(da)通(tong)供(gong)應(ying)鏈(lian)各(ge)環(huan)節(jie)的(de)數(shu)據(ju)流(liu)
，實(shi)現(xian)產(chan)品(pin)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)全(quan)過(guo)程(cheng)智(zhi)能(neng)化(hua)。如(ru)實(shi)時(shi)收(shou)集(ji)供(gong)應(ying)鏈(lian)各(ge)個(ge)環(huan)節(jie)產(chan)生(sheng)的(de)大(da)量(liang)物(wu)流(liu)數(shu)據(ju)，能(neng)夠(gou)幫(bang)助(zhu)企(qi)業(ye)提(ti)高(gao)物(wu)流(liu)效(xiao)率(lv)
，降(jiang)低(di)運(yun)營(ying)成(cheng)本(ben)。

●場景四：按需式管理資源配置●

工業互聯網最重要的價值是借助5G和區塊鏈等技術打通企業的各個流程，實現從采購
、設計
、生產到銷售各個環節的互聯互通與分布式管理，並在此基礎上實現資源的按需配置（如圖4所示）。

以往
，企業通常通過研發

、計劃、采購、生產

、配送
、服(fu)務(wu)六(liu)個(ge)環(huan)節(jie)組(zu)織(zhi)運(yun)營(ying)。這(zhe)六(liu)個(ge)環(huan)節(jie)是(shi)相(xiang)對(dui)固(gu)定(ding)的(de)，也(ye)是(shi)缺(que)一(yi)不(bu)可(ke)的(de)。但(dan)是(shi)在(zai)工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)時(shi)代(dai)，這(zhe)六(liu)個(ge)環(huan)節(jie)甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)相(xiang)對(dui)獨(du)立(li)，演(yan)變(bian)為(wei)六(liu)個(ge)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)而(er)進(jin)行(xing)動(dong)態(tai)配(pei)置(zhi)的(de)模(mo)塊(kuai)。每(mei)個(ge)模(mo)塊(kuai)都(dou)具(ju)有(you)物(wu)聯(lian)網(wang)感(gan)知(zhi)能(neng)力(li)和(he)相(xiang)應(ying)的(de)軟(ruan)件(jian)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)

，它(ta)們(men)根(gen)據(ju)客(ke)戶(hu)的(de)需(xu)求(qiu)，可(ke)以(yi)高(gao)效(xiao)地(di)自(zi)行(xing)整(zheng)合(he)，既(ji)不(bu)多(duo)又(you)不(bu)少(shao)、既高效又靈活地滿足生產工藝需求。

一方麵

，充分利用5G的感知能力和工業互聯網的網絡能力
，在產品研發、生產、銷售、物流及服務的全生命周期管理過程中，根據對采集自各環節的大量數據進行分析
，可以不斷迭代產品設計、靈活調整生產工藝、實時安排生產調度，而不再是完全遵照計劃與以往的經驗進行管理。

另一方麵，傳統生產管理觀點認為，隻有等到所有產品設計全部完成之後才能組織生產、完成生產之後才能進行測試
、測試完成之後才能進行銷售。而未來，采購、設計
、研發、生產


、測試、銷售等各種生產經營活動可以通過工業互聯網平台交叉進行、分布式管理，實現並行製造。

工業互聯網時代，企業將具備自主學習
、自我優化、自主決策、自我組織等能力
，可以高效地完成生產過程中柔性化
、智能化以及高質量化的任務；能夠將管理、運營、決策及優化等任務融為一體

，實現真正意義上的數字化轉型。

因此
，企業數字化轉型可以看作物理角度的自動化和信息角度的智能化融合的“雙升級”，不僅僅是機器換人，也不僅僅是減少生產線人工幹預、提高生產過程可控性，最重要的是借助5G實現從采購
、設計、生sheng產chan到dao銷xiao售shou各ge個ge環huan節jie的de互hu聯lian互hu通tong，並bing依yi托tuo工gong業ye互hu聯lian網wang整zheng合he與yu優you化hua配pei置zhi企qi業ye各ge種zhong資zi源yuan
，實shi現xian智zhi能neng預yu測ce和he智zhi能neng決jue策ce
，柔rou性xing生sheng產chan出chu多duo樣yang化hua和he個ge性xing化hua的de產chan品pin
，從cong而er進jin一yi步bu增zeng強qiang企qi業ye的de核he心xin競jing爭zheng力li。

也就是說，隨著5G和工業互聯網的深度融合和廣泛應用，感知式管理生產過程、預警式管理設備狀態、周期式管理產品質量
、按需式管理資源配置，才是企業數字化轉型所追求的目標。