工業互聯網+5G，能否讓占比八成的“啞”設備開口說話？
http://www.debgrams.com 2018-11-16 16:48 來源：中國電子報
小型工業專用5G網絡在歐洲引起了大家的興趣，據媒體報道，寶馬、大眾等汽車制造商向德國BNA(聯邦網絡局，掌握德國的頻譜)表示，他們有興趣自己建設并運營本地5G網絡，不僅用于無人駕駛，還會用于工廠的生產制造。如果說德國企業對5G表現的激進是由于制造業發達、運營商網絡升級遲緩的不相匹配產生;而中國則是另一番景象——運營商的5G部署節奏不斷加快，但卻為5G應用場景、商用模式不清晰而苦惱。
八成以上的工業設備尚未聯網
數據采集是工業互聯網平臺的基礎，工業互聯網平臺首先要解決的問題是連接工業中的人、機器設備和業務系統，但是設備連接在工業現場并不是一件容易的事情。
賽迪智庫信息化中心工業互聯網研究室主任袁曉慶博士對《中國電子報》表示，當前，我國規模以上工業企業里，80%以上的機器設備都是沒有聯網、不會說話的“啞”設備，只有20%的設備聯了網、會說話，但是這些設備遵循不同的通信協議，存在嚴重的“語言障礙”，成為制約工業互聯網平臺建設的“卡脖子”之處。
一方面我國制造業總體水平處于2.0向3.0過渡階段，老舊設備多、數字化水平低。2017年我國規模以上工業企業生產設備數字化率為44.8%、數字化設備聯網率為39.0%，需要通過加裝傳感器等方式實現設備聯網，導致工業互聯網平臺數據采集難、成本高、效率低。
另一方面20%的設備聯網了，但通信協議不統一。近30年來，全球各類自動化廠商、研究機構、標準化組織圍繞設備聯網推出了成百上種現場總線協議、工業以太網協議和無線協議，協議標準眾多且相對封閉，工業設備互聯互通難，嚴重制約了設備上云，亟需構建能夠兼容、轉換多種協議的技術產品體系。
“從工業互聯網角度看，通信是一個很重要的瓶頸，工業互聯網與傳統互聯網最大的區別是連接設備，設備之間的數據通信對時間要求很高，4G通信只能滿足一部分工程，對實時要求高的工程就比較困難，同時4G在大量數據的傳輸上也有很多不足之處。”福州大學先進控制技術研究中心主任、福建中海創集團首席專家兼中海創集團研究院院長鄭松在接受〈中國電子報〉記者采訪時說。
但我國工業企業對5G的了解顯然還不夠深入。“我們現在只是通過媒體知道5G的特點，從這些特點來看對工業互聯網是一個福音，5G可以傳輸更多的數據、速度比4G快100倍、連接數也可以更多，這使工業互聯網的路能夠更好走。”
5G三類場景將對工業互聯網全覆蓋
如何使更多的工業企業認識5G的優勢?
今年6月份，工信部在《工業互聯網發展行動計劃(2018-2020年)》中提出，組織信息通信企業通過改造已有網絡、建設新型網絡等方式，建設低時延、高帶寬、廣覆蓋、可定制的工業互聯網企業外網絡。建設一批基于5G、窄帶物聯網(NB-IoT)、軟件定義網絡(SDN)、網絡虛擬化(NFV)等新技術的測試床。
從這個計劃來看，5G在工廠的應用將先從企業外網開始，其實這也與當前工業互聯網的需求相符合。
鄭松說，目前中海創集團研究院做了兩個測試床，兩個測試床最大的特點是實現了異構設備的集成。“我們把有代表性的不同廠家的控制器放在一張測試床中，通過我們開發的通用網關產品，連接不同的控制設備，意味著通用網關可以和不同的設備通信，獲取它們的數據，通過通用網關使設備可以互聯互通。”鄭松說，“在通用網關上我們還部署了邊緣計算環境，利用邊緣計算環境，使不同設備之間在工廠側能夠實現數據的協同，完成數據的處理、能耗的累加等一般數據處理工作。通用網關要上連云平臺，將數據傳到云上，這個通道使用的是公眾互聯網。”
盡管目前這個測試床在傳輸上還沒有遇到問題，但為保證工業數據上傳完整，鄭松采用了本地大緩存來做保護。“公眾互聯網和我們以前在工廠里的局域網不同，最怕的是斷網，所以我們做了168小時(7天)的緩存能力，這犧牲了產品一部分的性價比。”鄭松說。
如果5G可以為他開通一個專有通道，在數據傳輸的時實性、完整性、數據吞吐量上能夠達到像做工業控制時采用的局域網一樣的性能，就不用去考慮工業互聯網平臺在傳輸中遇到的困難了。
對了解5G的電信運營商來說，其實他們可以做得更多。
中國IMT-2020(5G)應用組副組長、CSA TC5移動核心網副組長、中國電信北京研究院網絡技術與規劃部標準副總監夏旭對《中國電子報》表示，作為國內國際主流運營商，我們希望能夠充分利用5G所帶來的業務靈活性，真正實現全接入制式、全業務范疇的支撐，實現3GPP所定義的5G三類場景對工業互聯網業務場景全覆蓋。
愛立信的“5G商業潛力”調研數據顯示，實時自動化將是5G最大的用例組，到2026年可為電信運營商帶來1010億美元的收入。愛立信與德國Fraunhofer生產技術研究所針對MTU Aero Engines噴氣式發動機部件的生產能力開展了5G用例測試，利用5G毫秒級的低時延能力控制飛機發動機扇葉的打磨工藝，因為航空發動機對高溫、高熱、穩定性、精度以及扇面的整潔度要求都非常高，以前打磨一個合格的渦扇盤需要4個月以上的時間，現在縮短到3至4個月。
5G可解決工業互聯網客戶核心關切
5G如何能夠更好地服務于工業互聯網?一些工業企業提出應該是“工業互聯網+5G”，主導權應該在工業企業?，F在發生在德國的正是如此。
夏旭說，國內外的龍頭工業企業都在積極參與5G通信標準工作，希望能夠更加掌控5G標準制定的路線和走向。對此，全球廣泛的運營商和業界共識是運營商的長板優勢就是通信服務，應該讓“合適的人做合適的事”。
同時，運營商也應該積極加大與跨行業的工業企業合作，圍繞5G與工業互聯網的關鍵網絡技術，積極開展5G工業富終端關鍵技術、性能、形態、互操作及兼容性的測試驗證，加快5G芯片和行業終端研發，推動產業具備成熟設備能力，開展5G與工業互聯網的創新應用及解決方案研發。
我國工業的現代化程度與德國相比是滯后的，這也導致我國工業企業現在的重點、需求與德國企業不同。從我國工業互聯網全局來看，工業企業中沉睡著大量的聯網和通信需求。但同時在基礎設施、標識體系、工業互聯網平臺的建設等方面，都處于成長期，在大量設備還沒有上網時，對5G的內發需求不足。
針對工業互聯網平臺，鄭松說，測試床在解決工業互聯網的基礎研究上是非常重要的手段，它使工業互聯網軟件、工具成為完整的技術體系，能夠把共性的、抽象的工業場合在測試床中表現出來。鄭松告訴記者，明年還會做一個大型的測試床，解決大數據、設備異構問題，可以為正在討論的很多問題都找到答案，這一測試床會在明年9月結項。但中國明顯在提速，他表示，現在有一種形式逼人的感覺。
在工業互聯網標識體系上，有機構統計，全世界能夠上網的設備達到600億臺左右，遠高全球70億人口的人際通信量。這么多設備都上網，需要像郵件地址一樣的標識，以便在工業網絡上兩個設備可以“握手”，工業互聯網的意義也在于此。但將傳統互聯網中IP地址的概念引申到超巨量的設備中，是否可行還存在疑問。
因此在基礎建設上，5G在工業互聯網中發揮作用很可以需要更長的時間才能夠看到，要想加快進程，這需要工業企業與通信企業相向而行。
“運營商提供5G極致化的網絡聯接是工業互聯網成功的基礎。而其前提則是真正理解工業互聯網客戶的剛需，真正讓5G技術解決工業互聯網客戶的核心關切。”夏旭說。
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