5G 技术赋能新型制造业

2020-07-13 10:02:49
晓说通信
文章摘要: 5G相对于4G,拥有更大的带宽和更高的传输速率,同时,5G拥有4G所没有的低时延和大连接能力。但是,这并不是5G最主要的技术突破,5G之所以被各国作为下一代工业最重要的支撑技术,最关键的是5G赋能的边缘计算和切片技术。

5G作为新基建的重要内容,在建设和应用层面,正在引起更多的思考和研究。作为新一代移动通信技术,5G应用的核心场景一定是新型制造业,并以工业物联网和工业互联网为标志。没有5G,就不可能有真正的工业互联网。换一个角度,5G技术赋能如果偏离现代制造业,均可以认为是5G资源的浪费。目前,对5G应用场景的描述有很多,但大多数都是基于公共服务平台的应用,这显然是对5G技术赋能理解上的误导。

5G赋能边缘计算和切片技术

5G相对于4G,拥有更大的带宽和更高的传输速率,同时,5G拥有4G所没有的低时延和大连接能力。但是,这并不是5G最主要的技术突破,5G之所以被各国作为下一代工业最重要的支撑技术,最关键的是5G赋能的边缘计算和切片技术。采用边缘化计算技术中的计算能力和服务能力,可满足5G技术低时延、海量连接等多种要求,从而减轻核心网及回传链路的负载。所以,边缘计算及网络切片技术的结合十分关键。

5G网络切片技术,是无线传输技术的一次颠覆式飞跃,它不仅使5G技术得以深层赋能和应用于现代工业生产,而且通过边缘计算,使现代工业流程得以飞跃式升级。在5G网络的发展中,网络切片技术可为运营商提供基于单一物理设施的多虚拟网络运行服务。5G网络切片能够满足个性化的业务需求,以需求为基础自动构建彼此隔离的网络实体。

边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧,采用集网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台,就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起,产生更快的网络服务响应,满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间,或处于物理实体的顶端。而云端计算仍然可以访问边缘计算的历史数据。

对物联网而言,边缘计算技术的应用,意味着许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端,处理过程将在本地边缘计算层完成。这无疑将大大提升处理效率,减轻云端的负荷。由于更加靠近用户,还可为用户提供更快的响应,将需求在边缘端满足。而5G恰恰为边缘计算处理的海量数据的传输,提供了高速、高容量和低时延的服务,没有5G,边缘计算的大流量计算和大数据处理将很难完全满足当代工业自动化、智能化的需要。

目前,所有的大数据和云服务,本身只是实现物联网、智能制造等所需要计算技术的一种方法或者模式。严格讲,云计算和边缘计算本身并没有本质的区别,都是在接近于现场应用端提供的计算。就其本质而言,都是相对于云计算而言的。全球智能手机的快速发展,推动了移动终端和边缘计算的发展。而万物互联、万物感知的智能社会,则是跟物联网发展相伴而生,边缘计算系统也因此应声而出。

事实上,物联网的概念已经提出有超过15年的历史,然而,物联网却并未在现代工业生产体系和服务体系中全面推开,这除了边缘计算本身需要发展和完善外,移动通信技术的迭代和演进也是一个关键因素。在4G向5G的升级过程中,与之匹配的技术、产品设备的成本、接受程度、试错过程都是漫长的,因此,目前关于工业物联网﹢5G、工业互联网﹢5G,在我国还只是探索的过程。目前在推进5G技术赋能新型制造业中,我国缺乏对制造企业的相关知识培训,地方政府主管部门在推进5G技术应用中,缺乏对这类知识的理解,导致5G应用场景和技术效能的解释及宣传比较混乱,许多制造企业雾里看花,不知所为。

目前,国家把5G应用平台作为新基建的重要内容,笔者认为,夯实5G应用、避免5G技术资源的浪费,就必须高度重视和规划我国制造业领域工业物联网和工业互联网的应用方式。从产业价值链整合角度而言,5G技术赋能新型制造业,就是要在快速融合人工智能相关技术的同时,把5G与边缘计算相结合,以5G技术实现企业在数据传输中的实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的全面升级。

工业互联网发展面临的问题及建议

目前,制造企业发展工业互联网主要面临以下挑战和问题。首先,制造企业对5G技术如何赋能制造业,5G在工业生产流程中应用的路径,5G能解决工业生产什么样的问题,以及5G与大数据、人工智能、识别技术、智能化数据采集的认知,仍然不是很清楚。因此难以准确地向电信运营商、设备提供商和软件设计公司提供数字化应用的完整架构,难以向运营商展示基于数字化生产的生产流程架构和明确的需求。特别是在选择组网方式上,对基于企业内部环境的NSA网、SA网、企业电缆利用、已有固网等如何整合与选择,缺乏基础性技术研判。

此外,电信运营商积极性高,但对制造企业生产流程缺乏基本了解,网络设计与企业生产流程严重脱节。由于企业对5G应用的系统架构缺乏了解,因此在软件设计中,基本是切块开发与外包,严重缺乏软件在不同应用阶段的可迭代、升级和互通。

由此,制造企业、电信运营商、软件设计公司,三者看似共同开发企业的工业互联网,实际是相互脱节。这不仅导致投资效率低、重复建设多,而且与建设目标脱节。

所以,在调研后,笔者对企业提出以下建议。

第一,厘清概念,不要将工业互联网与工业物联网混同。工业互联网是基于设备生产流程以及设备内部各类元器件动态运行状态的数据互联,是基于生产流程和设备智能控制的数字化生产体系。而工业物联网是基于生产企业设备外部整体运行状况的连接、识别、共享、控制和产品生产管理的数字化体系。目前在NSA组网环境下,国内企业主要建设的是工业物联网。

第二,工信部应组织重点对生产企业、试点企业和电信运营商进行系统化培训,通过培训,重点打通两者的“代沟”。

第三,建议在SA网、切片技术、边缘计算、大数据中心数据加工能力,以及相关的人工智能技术尚不成熟的背景下,以5G技术赋能新型制造业,近期应以工业物联网为主。

总之,对我国而言,5G技术赋能新型制造业是5G唯一正确的发展道路。工业物联网作为工业互联网的初级阶段,发展正当时。我国的制造业正处在转型和升级阶段,5G对制造而言,是一次转变增长方式,是寻求高质量发展的重要助推器,也是改变传统工业思维方式的重要思想发动机。不论是德国的工业4.0,还是美欧日的现代工业,都有许多值得我们借鉴的经验。但是,结合中国国情,走出具有中国特色的现代工业之路才是强国之本。

信息化软件服务网 - 助力数字中国建设 | 责编:莎莉
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