1、学苑 AcademyAcademy0引言我国新一轮科技革命持续加速，产业变革深入推进，科技与产业的深度融合推动了生产方式优化、商业模式创新和产业结构升级。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动力。“5G+工业互联网”将加速制造业数字化、网络化、智能化转型，产生的辐射带动和叠加倍增效应在助力制造强国建设的同时，还将为中国经济发展注入新动能。1简述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的高速率、低时延和大连接有助于充分释放工业互联网的潜能，
2、工业互联网的诸多垂直行业和应用场景也为5G开辟了广阔的市场空间。目前，工厂主要使用的通信方式仍然是有线网络，如以太网、现场总线等，无线网络只应用于某些特殊环境中。但随着柔性生产、个性化定制等新型生产模式的兴起以及物料搬运、自动质检、远程维护等新兴生产应用的普及，传统固定产线生产模式被逐渐解构，无线网络为产线扩展、移动设备接入提供了更大的灵活性，同时避免了线体缠绕、线体长度不足等问题，能有效满足工厂的实际生产需要。不同的工业场景对无线网络的需求不同，例如，控制类应用要求网络低时延和高可靠，数据采集类应用要求网络能够承载大量接入设备，视频监测类应用需要网络具有较高上行带宽等，这些都对无线网络提出了
3、更高的要求。而5G网络特性高度契合工业生产，既能适应产线调整和移动机器人、自动导引车等移动设备的需要，为工厂设备和传感器的大量无线数据传输提供支持，又能克服传统无线网络速率慢、抗干扰能力差等弱点，极大地提升了无线网络在工业中的应用价值，推动传统制造业实现变革。5G不仅提供了网络连接，还为大数据、云计算、人工智能等技术充分赋能，助力新一代信息技术的聚合创新，解决工厂数字化转型过程中的难点和痛点，加速科技与制造业的深度耦合，为数字化转型注智赋能，推动制造业高质量发展。我国“5G+工业互联网”产业发展及面临的新挑战简析 文 云梦妍摘要：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
4、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。我国“5G+工业互联网”产业已进入规模化发展的新阶段。通过梳理近年来“5G+工业互联网”领域的政策举措和落地应用现状，分析“5G+工业互联网”产业发展在技术、产业、应用、人才等方面面临的新挑战，并提出相关建议。关键词：5G；工业互联网；应用发展；产业生态54China Internet互联网天地学苑Academy2产业现状2.1 政策环境近年来国家出台多项政策为“5G+工业互联网”的发展保驾护航。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，明确提出“在5G研究中开展面向工业互联网应用的网络技术试验
5、，协同推进5G在工业企业的应用部署”，为“5G+工业互联网”产业的起步探索奠定了良好基础。2019年11月，工信部印发“5G+工业互联网”512工程推进方案，提出5个产业公共服务平台、10个重点行业和20大典型应用场景的发展目标，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。2022年9月，工信部印发 5G全连接工厂建设指南，推动5G与工业应用的融合向纵深发展，为“5G+工业互联网”发展的下一阶段指明了方向。2022年11月，工信部、发改委、国资委联合印发关于巩固回升向好趋势加力振作工业经济的通知，将5G作为
6、经济发展的新动能，提出要“深化 5G+工业互联网 融合应用，加快5G全连接工厂建设，推动各地高质量建设工业互联网示范区和 5G+工业互联网 融合应用先导区”，表明多个部门将合作发力，全方位多举措推进“5G+工业互联网”全面发展，进一步夯实工业经济回稳基础。在中央政策引导下，多个省市自治区因地制宜，根据当地产业发展特点，有针对性地制定战略推进5G与工业互联网的融合，如湖北省人民政府办公厅印发的湖北省5G+工业互联网融合发展行动计划（2021-2023年）、山西省工信厅印发的5G引领数字经济发展壮大2022年行动计划、江苏省工信厅会同省委网信办、省发改委等13个部门联合印发的江苏省5G应用“领航”
7、行动计划（2022-2024年）、上海市通管局印发的5G应用“海上扬帆”行动计划（20222023年）等。地方层面的政策为“5G+工业互联网”的落地和规模化发展营造了良好的环境，部分地区提供的配套资金支持不仅提升了工业企业应用5G的积极性，还能引导和撬动社会投资，激发市场主体活力。2.2 部署方式工业企业中的5G专网目前主要有三种建设模式：虚拟专网、混合专网和独立专网。其中，虚拟专网是在公网架构的基础上，通过5G切片技术从逻辑上实现业务隔离与加速，这种建设模式成本低、网络改造难度小，但可靠性与安全性也相对较弱；混合专网通过核心网用户面功能（UPF）下沉，并在企业内部署边缘计算，实现了业务数据不
8、出厂，且建设成本适中，是目前应用最为广泛的建设模式；独立专网需要获得专有频谱，在企业内自建物理专网，基站等设备完全专有，从物理上与公网实现隔离，所有数据都在企业内部流动，速率快、安全性高、自主性强，但建设和运维成本高，频谱资源利用不充分，目前仍在探索中。内置5G芯片和模组的5G设备可以直接接入工厂的5G网络，如5G机器人、5G无人车等。而对工厂中的存量设备和新购置的不支持5G网络的设备，可以通过5G网关和5G CPE对其进行5G化改造，实现5G与现有生产体系的互联互通，推动工厂网络部署向5G平稳过渡，这也是目前普遍被工业企业使用的方式。2.3 应用场景在工厂中部署5G为企业带来了诸多好处。第一
9、，提高生产效率。例如，5G自动导引车和5G物流机器人极大改善了厂内物料和产品的运输效率。第二，创新生产方式。例如，工人佩戴AR头显，借助5G网络的大带宽和低时延可与专家实现高效的远程通信，便于远程指导和故障排除。第三，保障生产安全。例如，在危险和条件苛刻的不适合工人活动的生产环境中，可远程操控5G设备代替人工作业，提高工人安全性。工信部“5G+工业互联网”典型应用场景和重点行业实践梳理了20个典型应用场景，分别是：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、工 业企业中的5G专网目前主要 有三种建设模式：虚拟专网、混合 专网和独立专网。55
10、2023.1互联网天地学苑Academy厂区智能物流、无人智能巡检、生产现场监测、生产单元模拟、精准动态作业、生产能效管控、工艺合规检验、生产过程溯源、设备预测维护、厂区智能理货、全域物流监测、虚拟现场服务、企业协同合作。这些应用场景涵盖了研发设计、生产制造、仓储物流、管理运维等企业运营全链条。5G促进了信息技术（IT）和运营技术（OT）的融合，在工业互联网中的实践应用逐步从外围辅助性应用进入核心生产环节，从单点局部应用到各环节全面铺开，充分赋能工业生产。3面临的新挑战当前，我国“5G+工业互联网”产业发展面临技术、产业、应用、人才等多个层面的新挑战。3.1 技术层面5G技术尚有局限性。5G上
11、行带宽不能完全满足生产需要，机器视觉质检等应用所需的上行带宽远大于下行带宽，在数据量大时无法实现实时处理。复杂的工业生产环境也制约了“5G+工业互联网”的普及。与传统有线网络相比，5G等无线技术的抗干扰能力相对更差，其通信可能会受到电磁场干扰，工厂中的粉尘还可能会影响5G相关的精密设备。此外，一些特殊的工业场景需采取主备模式来保证安全可靠生产，5G网络环境下，主备节点的无缝切换尚未完全达到工业生产的要求。“5G+工业互联网”产业链中的部分关键技术未能完全摆脱“卡脖子”难题。5G芯片、工业软件等重要领域不够成熟，高端产品依赖进口，自主技术缺乏核心竞争力，无法满足企业应用需求。网络安全风险增加。工
12、厂设备和工控系统复杂多样，安全防护水平参差不齐。在虚拟专网和混合专网的建设模式下，大规模部署5G打破了传统工厂相对封闭的环境，使更多的工业设备和系统暴露在公网中，缺陷和漏洞容易受到攻击，工业数据也存在泄露可能。3.2 产业层面建设和运营成本高。5G组网复杂，需要部署的基站数量比4G多，对工厂现网的5G化改造投入较大。另外，5G设备的功耗也大于4G，持续运营维护面临较大成本压力，整体投资收益率难以达到理想水平。许多企业受资金因素制约，推动“5G+工业互联网”落地的能力有限。产业配套不成熟。5G芯片、模组、终端尚未成熟，种类和数量无法完全满足各类复杂工业场景的要求，市场较为分散，规模效应不够显著，
13、导致价格偏高，直接抬升了工业企业开展5G升级改造的成本，制约了5G在工厂中的规模化推广。商业模式不清晰。当前工厂部署和应用5G网络获得了政府资金支持，电信运营商在市场导入期也未将成本全部转嫁给工业企业，当前仍是投入大收益少。“5G+工业互联网”实际上缺乏清晰的且可持续的盈利模式，计费方式和价格标准都没有形成行业共识。此外，电信运营商、设备商、工业企业在建设和运维中如何分工合作，也亟待探索。3.3 应用层面企业信息化水平有限。特别是中小型企业，生产设备和产线的数字化程度不高，信息系统分散且未实现互联互通，数据流动存在“断点”，智能化基础薄弱，并不具备部署5G网络的条件，也难以发挥出“5G+工业互
14、联网”的真正价值。缺乏对5G有刚需的工业场景。传统工厂目前主要使用有线连接等方式，对于固定的产线设备，有线网络基本能够完全满足需求。在需要无线网络时，4G+WiFi的模式可以对有线网络形成补充，部署灵活性较强，覆盖面较广。在现有的绝大多数应用场景中，5G暂时没有不可替代性，很难成为工厂刚需，企业对接入5G持观望态度，市场需求有待进一步培育和激发。实际工业生产复杂多样，不同行业和场景对5G网络性能的需求不同。工厂和产线使用的机器设备种类多，协议标准不统一，异构系统集成难，业务场景碎片化，企业需求个性化程度高，解决方案很难复制和规模化推广。5G促进了信息技术（IT）和 运 营 技 术（O T）的
15、融合，在工业互联网中的实践应用逐步从外围 辅 助 性 应用进入核心生产环节，从单点局部应用到各环节全面铺开，充分赋能工业生产。56China Internet互联网天地学苑Academy3.4 人才层面新一代信息技术和融合应用技术的发展日新月异，企业普遍缺乏同时精通信息技术和工业生产的人才，技术与业务不易协同，特别是5G和工业互联网领域的复合人才存在很大缺口，且培养体系不完备，高精尖人才供给和储备严重短缺，给“5G+工业互联网”应用落地带来了较大阻碍。4发展建议对推动新阶段“5G+工业互联网”产业发展，主要有以下几方面建议。4.1 加强技术研发通过资金补贴或加大研发活动的税收抵免力度等方式，推
16、动通信企业、工业企业、科研机构、高校等研发主体积极开展5G增强、毫米波、芯片模组等技术的研发工作，尽快突破一批“卡脖子”技术，努力实现关键核心技术自主可控。提高5G网络安全防护能力，构建制度健全、技术先进的“5G+工业互联网”安全保障体系，消除企业部署5G的安全顾虑。4.2 完善产业生态推进基础设施建设，增加芯片、模组、终端等5G产品供给，通过规模化发展降低产品价格，吸引更多下游工业企业部署5G，从而进一步扩大市场规模，增加上游企业利润，形成良性循环，盘活潜在市场。鼓励电信运营商、设备商和工业企业发挥自身优势，探索多方协同合作、互利共赢的可持续商业模式。加快推进核心技术和应用服务等方面的标准体系建设，助力融合应用复制推广。充分发挥联盟协会等第三方组织的纽带作用，加强供需对接，优化公共服务。探索开发“5G+工业互联网”金融产品，引导社会资金加大投入，帮助中小企业完成转型。4.3 逐步铺开应用有针对性地分阶段推动“5G+工业互联网”落地。从应用场景看，5G高清视频融合类应用改造难度低，企业对远程视频监控有现实需求，可以优先发展；5G机器人和自动导引车已进入高速发展期，应当重点关注；而5G控