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智慧數(shù)字化，5G創(chuàng)造無限新未來
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5G作為新基建的重要內(nèi)容，在建設(shè)和應(yīng)用層面，正在引起更多的思考和研究。作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G應(yīng)用的核心場(chǎng)景一定是新型制造業(yè)，并以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)志。沒有5G，就不可能有真正的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。換一個(gè)角度，5G技術(shù)賦能如果偏離現(xiàn)代制造業(yè)，均可以認(rèn)為是5G資源的浪費(fèi)。目前，對(duì)5G應(yīng)用場(chǎng)景的描述有很多，但大多數(shù)都是基于公共服務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用，這顯然是對(duì)5G技術(shù)賦能理解上的誤導(dǎo)。
5G賦能邊緣計(jì)算和切片技術(shù)
5G相對(duì)于4G，擁有更大的帶寬和更高的傳輸速率，同時(shí)，5G擁有4G所沒有的低時(shí)延和大連接能力。但是，這并不是5G 最主要的技術(shù)突破，5G之所以被各國(guó)作為下一代工業(yè)最重要的支撐技術(shù)，最關(guān)鍵的是5G賦能的邊緣計(jì)算和切片技術(shù)。采用邊緣化計(jì)算技術(shù)中的計(jì)算能力和服務(wù)能力，可滿足5G技術(shù)低時(shí)延、海量連接等多種要求，從而減輕核心網(wǎng)及回傳鏈路的負(fù)載。所以，邊緣計(jì)算及網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的結(jié)合十分關(guān)鍵。
5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，是無線傳輸技術(shù)的一次顛覆式飛躍，它不僅使5G技術(shù)得以深層賦能和應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，而且通過邊緣計(jì)算，使現(xiàn)代工業(yè)流程得以飛躍式升級(jí)。在5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可為運(yùn)營(yíng)商提供基于單一物理設(shè)施的多虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行服務(wù)。5G網(wǎng)絡(luò)切片能夠滿足個(gè)性化的業(yè)務(wù)需求，以需求為基礎(chǔ)自動(dòng)構(gòu)建彼此隔離的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。
邊緣計(jì)算是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用集網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺(tái)，就近提供最近端服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起，產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)，滿足行業(yè)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的基本需求。邊緣計(jì)算處于物理實(shí)體和工業(yè)連接之間，或處于物理實(shí)體的頂端。而云端計(jì)算仍然可以訪問邊緣計(jì)算的歷史數(shù)據(jù)。
對(duì)物聯(lián)網(wǎng)而言，邊緣計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，意味著許多控制將通過本地設(shè)備實(shí)現(xiàn)而無需交由云端，處理過程將在本地邊緣計(jì)算層完成。這無疑將大大提升處理效率，減輕云端的負(fù)荷。由于更加靠近用戶，還可為用戶提供更快的響應(yīng)，將需求在邊緣端滿足。而5G恰恰為邊緣計(jì)算處理的海量數(shù)據(jù)的傳輸，提供了高速、高容量和低時(shí)延的服務(wù)，沒有5G，邊緣計(jì)算的大流量計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理將很難完全滿足當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化、智能化的需要。
目前，所有的大數(shù)據(jù)和云服務(wù)，本身只是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等所需要計(jì)算技術(shù)的一種方法或者模式。嚴(yán)格講，云計(jì)算和邊緣計(jì)算本身并沒有本質(zhì)的區(qū)別，都是在接近于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用端提供的計(jì)算。就其本質(zhì)而言，都是相對(duì)于云計(jì)算而言的。全球智能手機(jī)的快速發(fā)展，推動(dòng)了移動(dòng)終端和邊緣計(jì)算的發(fā)展。而萬物互聯(lián)、萬物感知的智能社會(huì)，則是跟物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相伴而生，邊緣計(jì)算系統(tǒng)也因此應(yīng)聲而出。
事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)提出有超過15年的歷史，然而，物聯(lián)網(wǎng)卻并未在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)體系和服務(wù)體系中全面推開，這除了邊緣計(jì)算本身需要發(fā)展和完善外，移動(dòng)通信技術(shù)的迭代和演進(jìn)也是一個(gè)關(guān)鍵因素。在4G向5G的升級(jí)過程中，與之匹配的技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)備的成本、接受程度、試錯(cuò)過程都是漫長(zhǎng)的，因此，目前關(guān)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)﹢5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)﹢5G，在我國(guó)還只是探索的過程。目前在推進(jìn)5G技術(shù)賦能新型制造業(yè)中，我國(guó)缺乏對(duì)制造企業(yè)的相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)，地方政府主管部門在推進(jìn)5G技術(shù)應(yīng)用中，缺乏對(duì)這類知識(shí)的理解，導(dǎo)致5G應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)效能的解釋及宣傳比較混亂，許多制造企業(yè)霧里看花，不知所為。
目前，國(guó)家把5G應(yīng)用平臺(tái)作為新基建的重要內(nèi)容，筆者認(rèn)為，夯實(shí)5G應(yīng)用、避免5G技術(shù)資源的浪費(fèi)，就必須高度重視和規(guī)劃我國(guó)制造業(yè)領(lǐng)域工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用方式。從產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈整合角度而言，5G技術(shù)賦能新型制造業(yè)，就是要在快速融合人工智能相關(guān)技術(shù)的同時(shí)，把5G與邊緣計(jì)算相結(jié)合，以5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)在數(shù)據(jù)傳輸中的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的全面升級(jí)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的問題及建議
目前，制造企業(yè)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要面臨以下挑戰(zhàn)和問題。首先，制造企業(yè)對(duì)5G技術(shù)如何賦能制造業(yè)，5G在工業(yè)生產(chǎn)流程中應(yīng)用的路徑，5G能解決工業(yè)生產(chǎn)什么樣的問題，以及5G與大數(shù)據(jù)、人工智能、識(shí)別技術(shù)、智能化數(shù)據(jù)采集的認(rèn)知，仍然不是很清楚。因此難以準(zhǔn)確地向電信運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備提供商和軟件設(shè)計(jì)公司提供數(shù)字化應(yīng)用的完整架構(gòu)，難以向運(yùn)營(yíng)商展示基于數(shù)字化生產(chǎn)的生產(chǎn)流程架構(gòu)和明確的需求。特別是在選擇組網(wǎng)方式上，對(duì)基于企業(yè)內(nèi)部環(huán)境的NSA網(wǎng)、SA網(wǎng)、企業(yè)電纜利用、已有固網(wǎng)等如何整合與選擇，缺乏基礎(chǔ)性技術(shù)研判。
此外，電信運(yùn)營(yíng)商積極性高，但對(duì)制造企業(yè)生產(chǎn)流程缺乏基本了解，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與企業(yè)生產(chǎn)流程嚴(yán)重脫節(jié)。由于企業(yè)對(duì)5G應(yīng)用的系統(tǒng)架構(gòu)缺乏了解，因此在軟件設(shè)計(jì)中，基本是切塊開發(fā)與外包，嚴(yán)重缺乏軟件在不同應(yīng)用階段的可迭代、升級(jí)和互通。
由此，制造企業(yè)、電信運(yùn)營(yíng)商、軟件設(shè)計(jì)公司，三者看似共同開發(fā)企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)際是相互脫節(jié)。這不僅導(dǎo)致投資效率低、重復(fù)建設(shè)多，而且與建設(shè)目標(biāo)脫節(jié)。
所以，在調(diào)研后，筆者對(duì)企業(yè)提出以下建議。第一，厘清概念，不要將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)混同。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是基于設(shè)備生產(chǎn)流程以及設(shè)備內(nèi)部各類元器件動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)互聯(lián)，是基于生產(chǎn)流程和設(shè)備智能控制的數(shù)字化生產(chǎn)體系。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是基于生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備外部整體運(yùn)行狀況的連接、識(shí)別、共享、控制和產(chǎn)品生產(chǎn)管理的數(shù)字化體系。目前在NSA組網(wǎng)環(huán)境下，國(guó)內(nèi)企業(yè)主要建設(shè)的是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。
第二，工信部應(yīng)組織重點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)企業(yè)、試點(diǎn)企業(yè)和電信運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行系統(tǒng)化培訓(xùn)，通過培訓(xùn)，重點(diǎn)打通兩者的“代溝”。
第三，建議在SA網(wǎng)、切片技術(shù)、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)加工能力，以及相關(guān)的人工智能技術(shù)尚不成熟的背景下，以5G技術(shù)賦能新型制造業(yè)，近期應(yīng)以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為主。
總之，對(duì)我國(guó)而言，5G技術(shù)賦能新型制造業(yè)是5G唯一正確的發(fā)展道路。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的初級(jí)階段，發(fā)展正當(dāng)時(shí)。我國(guó)的制造業(yè)正處在轉(zhuǎn)型和升級(jí)階段，5G對(duì)制造而言，是一次轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式，是尋求高質(zhì)量發(fā)展的重要助推器，也是改變傳統(tǒng)工業(yè)思維方式的重要思想發(fā)動(dòng)機(jī)。不論是德國(guó)的工業(yè)4.0，還是美歐日的現(xiàn)代工業(yè)，都有許多值得臺(tái)灣28借鑒的經(jīng)驗(yàn)。但是，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，走出具有中國(guó)特色的現(xiàn)代工業(yè)之路才是強(qiáng)國(guó)之本。
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5G六大應(yīng)用案例落地
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首款國(guó)產(chǎn)超小體積5G通信模組商用
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