5G+工业互联网观察——应用篇

5G与工业互联网的结合是5G应用的重要领域，前一篇《5G+工业互联网观察——政策篇》我们对5G+工业互联网的相关政策进行了整理和分析，本篇继续从应用的角度整理目前的典型场景和重点行业，并进行简单的分析。

（一）

工业互联网应用场景分类

工业互联网是行业数字化转型的重要方法论和模型，通过将“人、机、物、系统”等进行全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径。那么工业互联网具体都有哪些应用呢？信通院根据对国内外一千余个案例的统计分析，将工业互联网的应用分为6大类、26小类应用：

(1)产品工艺研发：用户交互、产品设计与仿真、产品试制与验证、工艺与辅助制造。

(2)生产过程管控：排产与调度、物料管理、设备管理、质量管理、能耗与排放管理、安全生产管理

(3)经营管理模式：采购管理、库存管理、物流配送与运输管理、财务与人力管理、营销与客户管理、运营管理决策

(4)运维服务：设备资产运维、产品后服务

(5)多环节协同优化：生产管控一体化、供应链一体化、产品全生命周期管理

(6)新模式新业态：协同设计与众包众创、制造资源共享与配置、C2M与规模化定制、金融物流等跨领域融通、基于平台的新型交易

根据对国内外应用情况的对比分析，信通院提出以下观点：从相同点来看：生产管控、经营管理、运维与服务几大模式是国内外共同追逐的热点，但其中：国外基于较高的数字化基础，在生产管控和经营管理领域开展大数据建模的深层次优化，我国兼顾数字化补课；设备运维服务中，国外高价值设备+复杂分析应用显著领先我国。

从不同点来看：国外在数据驱动的产品工艺研发环节应用全部领先我国；国内在共享制造、个性化定制、产融创新等模式创新方面更为活跃。

（二）

5G+工业互联网典型应用场景和行业实践

《“5G+工业互联网”512工程推进方案》成果发布：2021年5月，发布第一批10个典型应用场景在5个重点行业的实践(1)协同研发设计：包括远程研发实验和异地协同设计两个环节，关键技术包括5G、AR/VR、数字孪生技术等。

(2)远程设备操控：利用5G、自动控制、边缘计算等技术，实现现场高清视频的回传，并将控制指令快速、准确、可靠的发送给工业设备，实现远程操控。

(3)设备协同作业：通过5G网络实时采集设备运行轨迹、工序完成情况等相关数据，实现设备协同工作方式优化。

(4)柔性生产制造：通过5G替换有线的连接，实现设备连接无线化，减少布线成本，同时支持快速产线重构和优化。

(5)现场辅助装备：利用5G、AR/VR、Pad等，采集现场图像、视频、声音等数据，回传云端处理生成辅助信息下发，提升现场操作人员的装配水平。

(6)机器视觉质检：利用5G将工业相机采集物料/产品信息回传，利用AI进行分析，实现物料/产品的缺陷检测。

(7)设备故障诊断：利用5G实时采集设备状态数据、运行数据和现场视频数据进行全周期监测，并利用数据挖掘、AI技术进行故障判断和预测性维护。

(8)厂区智能物流：利用5G支持AGV、AMR、叉车等，实现产线配送和智能仓储等。

(9)无人智能巡检：通过5G将巡检机器人、无人机等采集的现场视频、语音、图片等各项数据回传，利用人工智能技术进行分析。

(10)生产现场监测：利用5G将生产现场的环境、人员动作、设备运行等监测数据，回传至生产现场监测系统，对生产活动进行高精度识别、自定义报警和区域监控。

以上10个典型应用场景同时在5个重点行业得到应用和实践：

(1)电子设备制造业：华为、海尔、格力、中兴等利用5G技术积极实践柔性生产制造、现场辅助装配、机器视觉质检、厂区智能物流等典型应用场景，显著提高了生产制造效率、降低了生产成本、提升了系统柔性，为电子设备制造行业实现数字化转型进行了有益探索。

(2)装备制造业：中国商飞、上海外高桥造船有限公司、三一重工、福田汽车等应用5G技术积极探索协同研发设计、设备协同作业、现场辅助装配、机器视觉质检、厂区智能物流等典型应用，取得明显成效，为装备制造行业的高速发展注入新动力。

(3)钢铁行业：华菱湘钢、鞍钢、宝钢、马钢等应用5G技术积极探索远程设备操控、机器视觉质检、设备故障诊断、生产现场监测等典型应用场景，覆盖钢铁生产全流程，取得了提质降本增效、绿色发展的显著效果，推动了产业升级及行业转型。

(4)采矿行业：新元煤矿、千业水泥、庞庞塔煤矿、鲍店煤矿等利用5G技术积极实践远程设备操控、设备协同作业、无人智能巡检、生产现场监测等典型应用场景，成效显著。

(5)电力行业：中核集团、国家电网、南方电网等利用5G技术，实践在发电环节的现场辅助装配、输电环节的无人智能巡检、配电环节的设备故障诊断、用电环节的生产现场监测等典型应用场景，取得了明显成效。

2021年11月，发布第二批10个典型应用场景和5个重点行业的实践：

(1)生产单元模拟：基于5G网络实现生产数据的实时采集，利用数字孪生、人工智能等技术建设虚拟生产单元，模拟、仿真、分析物理生产单元运行过程，实现产能预测、生产优化和精确管控

(2)精准动态作业：5G结合北斗定位能力，对生产设备的位置和姿态精准测量，根据生产需要实时动态调整，提升作业精度和自动化水平。

(3)生产能效管控：利用5G大连接技术能力，实现对海量能效数据、排放数据的秒级采集，结合人工智能技术分析，优化生产能效，实现节能减排。

(4)工艺合规校验：5G+机器视觉+人工智能，采集实际生产工序各项数据和操作行为，与标准工艺流程对比分析，实现对配料错误、危险操作等自动告警。

(5)生产过程溯源：5G与区块链、工业互联网标识结合，将生产过程中人、机、料等信息挂了，实时追溯产品批次、品质等信息，辅助动态调整工业参数，提高产品质量。

(6)设备预测维护：将生产设备接入5G网络，实时监控设备性能和状态，结合历史数据实现设备运行趋势的提前预判，故障的提前预警。

(7)厂区智能理货：部署基于5G网络的扫码枪，工业相机等信息采集终端，识别货物标识、外观、尺寸等信息，实现厂区货物盘点、码放、分拣、仓储的自动化、智能化。

(8)全域物流监测：利用5G实时监测和分析大范围物流运输途中车辆、货物、人员等音视频信息，保障冷链、保税品、危化品运输安全。

(9)虚拟现场服务：5G+AR/VR，构建产品展示、售后服务、技能培训等环境，优化客户体验。

(10)企业协同合作：综合运用5G、边缘计算、大数据实现产业链上下游企业设备联网，数据、产品、服务等要素产沟通流动，促进产业链企业协作优化、供需匹配。

以上十个典型应用在5个重点行业得到实践：

(1)石化化工：新华粤石化、星火有机硅、中海油、扬子石化等企业将5G技术广泛应用于生产单元模拟、生产能效管控、设备预测维护、全域物流监测等场景，显著提高了企业的生产效率，优化了生产要素配置，提升了企业安全管理水平，为行业的数字化转型起到了积极促进作用。

(2)建材行业：良瓷科技、海螺集团、陕西声威建材、泰山玻纤等企业利用5G技术开展了生产单元模拟、厂区智能理货、生产过程溯源、精准动态作业等典型应用场景的实践，确保产品质量稳定，提升了生产效率，效果明显。

(3)港口行业：妈湾港、青岛港、黄骅港、天津港等港口利用5G技术积极实践生产单元模拟、生产能效管控、精准动态作业、厂区智能理货等典型应用场景，提高了港口作业效率，降低了人工成本，取得了明显成效。

(4)纺织行业：雅戈尔集团、艾莱依集团、恒申集团、新凤鸣集团等企业利用5G技术，开展了生产单元模拟、工艺合规校验、生产过程溯源、企业协同合作等典型场景的实践，极大提高了行业的数字化水平。

(5)家电行业：老板电器、美的洗涤电器、海尔集团、创维集团等企业应用5G技术积极探索生产单元模拟、精准动态作业、虚拟现场服务等典型应用场景，显著提升企业数字化、智能化水平，推动企业生产模式和产业组织方式创新，实现提质降本增效，提升企业竞争力。

实际上，除了工信部发布了两批共20个典型应用场景，以及在10个重点行业中的实践案例之外，各工业先进省份如浙江省发布30个5G+工业互联网创新应用案例、江西省25个5G+工业互联网典型应用和案例等。

（三）

5G+工业互联网重点行业和价值场景

基于以上20个典型应用场景，对应工业互联网6大类应用划分，我们做了以下对应关系：

工业互联网应用类别	5G+工业互联网应用场景
产品工艺研发	协同研发设计、精准动态作业
生产过程管控	远程设备操控、设备协同作业、现场辅助装配、机器视觉质检、生产现场监测、设备预测维护、生产过程溯源、工艺合规校验、生产能效管控
经营管理模式	厂区智能物流、全域物流监测、厂区智能理货
运维服务	设备故障诊断、无人智能巡检、虚拟现场服务
多环节协同优化	生产单元模拟
新模式新业态	柔性生产制造、企业协同合作

可见，5G+工业互联网应用场景涵盖了全部6类，在生产过程管控中应用场景最多，也符合工业互联网本身的应用热点。

从行业来看，十个重点行业如下：电子设备制造业、装备制造业、钢铁行业、采矿行业、电力行业、石化化工行业、建材行业、港口行业、纺织行业、家电行业。这十个行业和《5G全连接工厂建设指南》给出的重点建设行业完全一致。

可见，经过几年的探索实践，5G+工业互联网发展的重点行业已经逐渐聚焦到7个工业制造行业和港口、电力、矿山3个泛工业场景。

从应用的角度来看，5G+工业互联网融合创新有以下几个特点：

(1)技术层面5G和人工智能、AR/VR的结合紧密，后两者技术衍生的应用均需要5G提供的大带宽连接能力和移动部署特性。

(2)5G是目前所有无线技术中，同时支持大连接、高带宽和移动性的比较好的技术，在工业生产管控环节能够得到更好应用。

(3)远程操控类场景需要高可靠的通信服务，5G是目前无线技术中更佳的选择。

结合当前5G+工业互联网应用的情况和5G技术本身的成熟度来看，我们认为比较具有价值的场景主要有以下几个方面：

(1)5G+机器视觉质检：利用机器视觉的质检是人工智能领域最大的应用领域，因此有大量的需求，而5G在旧产线改造或者新产线柔性部署中具有很好的优势。

(2)5G+大规模工业数采：通过对设备的运行数据采集，结合产品产能、质量等数据，可以对生产工艺优化、品质管控、排产等起到很好的效果，而5G支持的大带宽传输和柔性化部署能满足大多数场景的部署要求。

(3)5G+AGV产线/工厂物流：高度自动化的工厂需要有智能的物流体系，通过AGV、AMR、叉车等无人送货小车将物料、半成品、成品配送到工位和仓库能大幅提高生产效率，而移动场景是5G的优势领域。

(4)5G+AR辅助：装配、维护、生产安全监控等各个环节都可以借助AR辅助来提高效率、降低危险事故的发生，5G和AR的结合能充分发挥5G的移动性、高带宽特性。

当然，5G+工业互联网的创新应用还在快速发展过程中，随着装备的5G升级、5G自身性能的提高，会有更多的价值场景涌现，帮助实现行业的数字化转型。

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审核编辑 ：李倩