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1、 5G 与工业互联网融合应用发展 白皮书 工业互联网产业联盟 AII 5G 应用产业方阵 5G AIA 2019 年 10 月 I 目 录 第一章 5G 工业互联网应用发展现状 1 1 1 全球 5G 工业互联网政策及应用现状 1 1 2 我国 5G 工业互联网政策及应用现状 3 第二章 5G 工业互联网应用场景及需求 5 2 1 概述 5 2 2 5G 超高清视频 6 2 3 5G AR 8 2 4 5G VR 8 2 5 5G 无人机 9 2 6 5G 云端机器人 11 2 7 5G 远程控制 12 2 8 5G 机器视觉 13 2 9 5G 云化 AGV 14 第三章 5G 工业互联网应
2、用的网络架构 16 3 1 概述 16 3 2 切片网络架构 17 3 3 边缘计算网络架构 19 第四章 5G 工业互联网应用的典型案例 21 案例 1 5G 电子制造 21 案例 2 5G 港口 23 案例 3 5G 电网 27 II 案例 4 5G 家电制造 29 案例 5 5G 物流仓储 31 第五章 5G 工业互联网应用的主要挑战 32 5 1 工业场景基础设施数字化改造有待增强 32 5 2 ICT 与 OT 企业跨行业对接不足 33 5 3 产业发展驱动存在问题 34 第六章 5G 工业互联网应用的发展建议 35 6 1 加大 ICT OT 行业的对接交流 35 6 2 提供融合
3、应用政策保障 完善产业发展体系 36 1 第一章第一章 5G 工业互工业互联网应用发展现状联网应用发展现状 5G 是新一代移动通信系统 5G 与工业融合之后 逐步成为支撑 工业生产的基础设施 5G 与工业生产中既有研发设计系统 生产控 制系统及服务管理系统等相结合 可以全面推动 5G 垂直行业的研发 设计 生产制造 管理服务等生产流程的深刻变革 实现制造业向智 能化 服务化 高端化转型 1 1 全球全球 5G 工业互联网政策及应用现状工业互联网政策及应用现状 目前 世界各国都在以制定政策和成立联盟的方式加快推动 5G 与工业互联网的融合发展 并已开展了 5G 工业互联网应用的初步探 索 201
4、7 年起 美国就开始着手 5G 的应用并逐步扩大 美国联邦通 信委员会 FCC 通过设立 5G 基金等方式推进 5G 向精准农业 远 程医疗 智能交通等领域渗透 5G 美洲 是美国的一个工业贸易组 织 主要由领先的电信服务提供商和制造商组成 5G 美洲 通过发 布涉及 5G 工业应用的白皮书来推动 5G 技术在美洲工业领域的应用 例如在 2018 年 11 月发布了垂直行业内用于自动化的 5G 通信白皮 书 和 5G 高可靠低时延通信支持的新业务和应用 白皮书 在 2018 年 3 月发布了 蜂窝 V2X 通信到 5G 白皮书 与此同时 美国电信 运营商也加快了 5G 与制造业融合的应用实践
5、例如美国电信运营商 AT T 与三星电子在德克萨斯州打造了美国第一个专注于制造业的 2 5G 应用测试平台 并且探索了工业设备状态监测 员工培训等 5G 应 用 欧盟早在 2016 年就发布了 5G Action Plan 并在 2018 年启动了 5G 规模试验 2018 年 4 月 欧盟成立工业互联与自动化 5G 联盟 5G ACIA 联盟集合了 OT 龙头企业 ICT 龙头企业 学术界等完整的 生态系统 共同推进对工业需求的理解并向 3GPP 标准导入 同时探 讨 5G 用于工业领域所涉及的话题 包括组网架构 运营模式 频谱 需求等 2018 年 7 月 欧洲 5G 研究计划 5G 公私
6、合作伙伴关系 5G PPP 正式启动了第三阶段的研究 其中 5G Verticals 创新基础 设施项目通过提供端到端 E2E 设施 支持工业 港口等垂直行业 应用的端到端试验 德国作为工业 4 0 的发起国 更是通过 5G Strategy for Germany 和 Digital Strategy 2025 推进 5G 在德国的应用 尤其是在工业领域 以西门子 博世为代表的 OT 企业积极推进 5G 服务工业的应用研究与实践 并在汉诺威工业展上展示了基于 5G 的 AGV 应用等研究成果 欧盟各国电信运营商也纷纷与制造企业合作 开展 5G 应用探索 如英国伍斯特郡 5G 工厂 探索使用
7、5G 进行预 防性维护 机器维护远程指导等应用 在亚洲 日本确定了 2020 年东京奥运会实现 5G 大规模商用部 署的目标 5GMF 组织推动了 5G 规模试验 同时日本发布了 White Paper on Manufacturing Industries 以推进 5G 在工业领域的应用 韩国 于 2018 年底成为全球第一个向公众提供基于 3GPP 标准的 5G 商用 服务国家 同时韩国发布了 Manufacturing Industry Innovation 3 0 3 推进制造创新发展 韩国在 2019 年 4 月发布 5G 战略 确定五项核 心服务和十大 5G 战略产业 其中智慧工厂
8、是五项核心业务之一 韩 国三大电信运营商在 2018 年 12 月推出的 5G 网络服务主要聚焦在企 业侧 首批用户均为制造厂商 韩国 SK 电讯的第一个 5G 客户锁定 为汽车配件商明化工业 为其提供 5G AI 机器视觉质检服务 资费 模式因客户而定制 LGU 的第一个 5G 客户是从事工业机械和先进 零件的公司斗山工程机械 LGU 与其共同开发了 5G 远程控制挖掘 机 此外 加拿大 Digital Canada 150 澳大利亚 Digital Economy Strategy 新加坡 Smart Nation 2025 沙特阿拉伯 Vision 2030 supports digit
9、al economy growth 印度 Made in India and Digital India for the future 巴西 Efficient Brazil Strategy 俄罗斯 Digital Economy Strategy 泰国 Thailand 4 0 马来西亚 Digital Malaysia 等发达国家以及发展中国家也都制定了数字化战略 直接 或间接地为 5G 服务工业提供了国家战略支持 1 2 我国我国 5G 工业互联网政策及应用现状工业互联网政策及应用现状 我国高度重视 5G 与工业互联网的融合发展 各省市也纷纷制定 政策推进 5G 工业互联网的应用示范落
10、地 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 明确将 5G 列为工业互联网网络基础设施 并开展 5G 面向工业互联网应用的网络技术试验 协同推进 5G 在工 4 业企业的应用部署 2019 年 1 月 工业和信息化部发布 工业互联网网络建设及推 广指南 工作目标中指出到 2020 年 形成相对完善的工业互联网网 络顶层设计 初步建成工业互联网基础设施和技术产业体系 5G 作 为工厂外网及内网重要组成部分 将在标准 标杆网络 公共服务平 台 测试床等方面获得国家项目及政策支撑 2019 年 工业和信息化 部在工业互联网创新发展工程中设置工业互联
11、网企业内 5G 网络化改 造及推广服务平台项目 支持 5 家国内工业企业及联合体开展 5G 内 网部署模式 应用孵化推广 对外公共服务等方面开展探索 2019 年 8 月 工业和信息化部在上海中国商用飞机有限责任公司召开 5G 工业互联网 全国现场工作会议 会议首次提出落实 5G 工业互联 网 512 工程 加强试点示范 应用普及 培育解决方案供应商 加 快 5G 工业互联网 在全国推广普及 同时我国已有十几个省市地区发布了 5G 产业规划 北京 上海 广东 深圳 浙江 福建等地都将 5G 与工业的融合应用作为产业规 划的重点 浙江省明确提出开展 5G 工业互联网 试点示范 在重 点企业打造人
12、 机 物全面互联的工厂物联网网络体系 推进 5G 与 物联网 人工智能的融合应用 在 5G 工业互联网的应用方面 我国以 5G 应用产业方阵和工业 互联网产业联盟为跨界合作交流平台 以 绽放杯 5G 应用征集大 赛为抓手推动 5G 向工业互联网领域渗透 涌现出一大批优秀的 5G 工业互联网应用示范企业 如中国上飞 杭汽轮 精功科技 青岛港 5 南方电网等 依托 5G 网络 中国上海飞机制造有限公司实现了大飞 机制造的智慧工业园区 青岛港已成为全球首个 5G 试点智慧港口 南方电网实现了电力场景采集和控制类关键业务的智能化改造 中国电信 中国移动 中国联通三大电信运营商纷纷制定计划 推进 5G
13、应用的落地和发展 中国电信正在积极推进 5G 工业互联网 的创新研发工作 坚持 SA 发展方向 引领行业发展 通过 5G 网络 切片 行业 MEC 工业互联网平台等自主研发成果 助力企业数字 化转型 中国移动全面实施 5G 计划 通过推进 5G 4G 协同发展 5G AICDE 融合创新 5G Ecology 生态共建 实现 5G X 应用延展 推动 5G 融入工业互联网等行业 目前已在 14 大行业与头部企业开 展探索 在 2020 年将打造 100 个标杆示范应用 中国联通先后成立 了中国联通 5G 应用创新联盟 中国联通工业互联网联盟 面向制造 业数字化 网络化与智能化升级进行了深入的研
14、究与探索 结合自身 的通信管道技术 云平台服务以及资源优势赋能工业企业创新转型升 级 在港口 钢铁 电子家电等行业进行了基于 5G 工业互联网的技 术验证与应用 取得了良好的示范效果 第二章第二章 5G 工业互联网应用场景及需求工业互联网应用场景及需求 2 1 概述概述 5G 是数字化从个人娱乐为主推向全连接社会的起点 是移动通 信行业的机遇 然而 5G 与工业互联网的融合也对现有移动通信技术 6 提出了挑战 5G 与工业互联网融合应用出现了八大类新型场景 分 别为 5G 超高清视频 5G AR 5G VR 5G 无人机 5G 云端机器 人 5G 远程控制 5G 机器视觉以及 5G 云化 AG
15、V 相应应用场景 对 5G 网络提出了新的需求 在应用场景发展节奏方面 5G 与超高清 视频的融合应用已进入应用成熟期 将成为 5G 在工业互联网领域的 第一批应用场景 5G AR 5G VR 以及 5G 机器视觉等应用已进入 高速发展期 经济价值逐渐显现 未来 1 2 年将成为工业互联网的主 流应用场景 5G 云化 AGV 5G 无人机等应用受限于与设备深度融 合的需求 还需等待产品成熟 未来 2 3 年将有较快发展 5G 远程 控制和 5G 云端机器人等应用由于涉及工业核心控制环节 目前还处 于探索期 有待进一步的测试验证 2 2 5G 超高清视频超高清视频 超高清视频是继视频数字化 高清
16、化之后的新一轮重大技术革新 将带动视频采集 制作 传输 呈现 应用等产业链各环节发生深刻 变革 高清视频被认为是 5G 时代应用最早的核心场景之一 加快发 展超高清视频产业 对满足人民日益增长的美好生活需要 驱动以视 频为核心的行业智能化转型 促进我国信息产业和文化产业整体实力 提升等具有重大意义 随着技术发展 超高清视频已不局限于监视 录像 回放等传统 功能 开始向字符识别 人脸识别 行为分析 物体识别等智能化方 向发展 对视频流的清晰度以及流畅度提出了更高的要求 而 5G 网 7 络的承载力成为解决这些需求的有效手段 在工业环境下 高清视频 的主要应用在于智慧园区的安防 人员管理等场景 通过 5G 高速率 的特性 将采集的监测视频 图像实时回传 实现视频 图片 语音 数据的双向实时传输 同时结合 5G MEC 统一监控平台 实现人员违 规 厂区的环境风险监控的实时分析和报警 大大提高作业安全规范 性 超高清技术是高清技术的延伸 代表了近年来音视频产业发展的 主要方向 与高清技术 1920 1080 约 200 万个像素 相比 4K 3840 2160 约 830 万个像素 超高清像
