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目前，5G應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域還處于頭部企業(yè)早期探索階段。未來(lái)，隨著5G網(wǎng)絡(luò)的能力的飛躍提升，除了帶來(lái)更極致的體驗(yàn)和更大的容量外，還將開啟物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代并滲透進(jìn)至各個(gè)行業(yè)。

一、我國(guó)平均每周建設(shè)5G基站1萬(wàn)個(gè)

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱，具有高速率、低時(shí)延和大連接等特點(diǎn)的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。5G的頻譜利用效率，即占據(jù)相同頻段能提供的帶寬極限，達(dá)到4G的3.68倍。而5G滿負(fù)荷狀態(tài)下的能量效率，也就是單位耗電所能提供的帶寬是4G的26.64倍到28.25倍之間。5G的鋪設(shè)可以有效地緩解網(wǎng)絡(luò)擁堵問(wèn)題，為互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)更大的空間。

2017年12月21日，在國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP RAN第78次全體會(huì)議上，5G-NR首發(fā)版本正式發(fā)布，這是全球第一個(gè)可用商用部署的5G標(biāo)準(zhǔn)。與以往不同的是，這次在5G核心專利當(dāng)中占比最高的公司是我國(guó)的華為公司。2018年7月，華為公司發(fā)布了5G時(shí)代十大應(yīng)用場(chǎng)景白皮書，闡述了VR、AR、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、無(wú)線醫(yī)療等十大5G新產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。2019年6月6日，工信部正式發(fā)布了5G商用牌照，標(biāo)志著5G時(shí)代正式來(lái)臨。

隨后，我國(guó)各大電信運(yùn)營(yíng)商紛紛加大5G基站建設(shè)。2020年，雖然我國(guó)遭受了新冠疫情嚴(yán)重影響，但各企業(yè)仍加快5G建設(shè)速度，爭(zhēng)取把時(shí)間趕回來(lái)。當(dāng)年6月，工信部部長(zhǎng)苗圩透露，我國(guó)平均每周增加1萬(wàn)多個(gè)5G基站。

截至2021年12月，我國(guó)已建成5G基站超過(guò)115萬(wàn)個(gè)，占全球70%以上，是全球規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的5G獨(dú)立組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，全國(guó)所有地級(jí)市城區(qū)、超過(guò)97%的縣城城區(qū)和40%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋；5G終端用戶達(dá)到4.5億戶，占全球80%以上。全國(guó)各地政府積極釋放政策紅利，根據(jù)中國(guó)信通院的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國(guó)各省市發(fā)布5G相關(guān)政策達(dá)320余個(gè)，各地因地制宜，結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，明確了5G產(chǎn)業(yè)和重點(diǎn)應(yīng)用發(fā)展方向及目標(biāo)。以北京市為例，1月16日，北京市通信管理局披露，截至2021年底，本市已開通5G基站5.2萬(wàn)個(gè)，比上年末增加1.4萬(wàn)個(gè)；5G終端用戶高達(dá)1488.4萬(wàn)戶。其中，通州區(qū)(含城市副中心)開通了5G基站3859個(gè)。

二、首鋼京唐公司無(wú)人駕駛的天車

隨著5G在中國(guó)的廣泛應(yīng)用，那給百姓的生活帶來(lái)什么改變呢？人們最大的感受也許是在家休閑時(shí)，刷劇、打游戲更加流暢了；在地鐵站、火車站、飛機(jī)場(chǎng)等人流密集區(qū)域，通信時(shí)不再卡頓擁堵。其實(shí)，這只是人們直觀的感受和體驗(yàn)，5G技術(shù)正在潛移默化地改變著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各個(gè)方面，尤其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，極大地提高了我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化和信息化體系的升級(jí)創(chuàng)新水平。

位于河北省唐山市曹妃甸地區(qū)的首鋼京唐公司，是我國(guó)龍頭鋼鐵企業(yè)之一。這家企業(yè)無(wú)法用“廠”來(lái)形容，因?yàn)閺S區(qū)面積有22平方公里，廠區(qū)有自己的港口、鐵路、公交車、紅綠燈，甚至還有交警，相當(dāng)于一座小型城市。首鋼曹妃甸廠擁有世界最大的單流程煉鋼設(shè)施，在生產(chǎn)流程中，礦山和煤炭源源不斷地從遠(yuǎn)方運(yùn)來(lái)堆放在料場(chǎng)。經(jīng)過(guò)燒結(jié)、焦化，運(yùn)往高爐冶煉。鐵礦在高溫下化成鐵水，送往轉(zhuǎn)爐粗煉，轉(zhuǎn)爐中加廢鋼并吹入氧氣，粗煉后的鋼水進(jìn)一步精煉，鋼水在連鑄過(guò)程中被鋪上不同的渣層進(jìn)行保溫，而后生成不同的鋼坯，再由軋機(jī)制成鋼板等結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)后處理制造為成品。通過(guò)碼頭和卡車運(yùn)往下游的工廠，每年為全球提供上千萬(wàn)噸的精品鋼材。

在鋼廠的天車車間，軋制完成的鋼卷，在這個(gè)車間被包裝、分類存放。一部分送往別的車間處理，一部分轉(zhuǎn)運(yùn)到貨運(yùn)卡車上。所有高速運(yùn)動(dòng)的天車駕駛室都顯得非常詭異，因?yàn)閮?nèi)部并沒(méi)有人在操作。據(jù)鋼廠工程師介紹，天車操控完全是自動(dòng)化的，這是基于5G通信網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化平臺(tái)。

推進(jìn)工業(yè)的自動(dòng)化和信息化需要建設(shè)高效的通信平臺(tái)來(lái)傳輸信息。之前的通信平臺(tái)通常有兩種方案，一種是基于光纖的有線方案，另一種是基于工業(yè)WIFI的無(wú)線方案。而它們都有各自的短板。具體來(lái)說(shuō)，光纖方案需要鋪設(shè)光纜，只適合固定的場(chǎng)景。如果設(shè)備本身進(jìn)行大范圍的移動(dòng)，鋪設(shè)起來(lái)會(huì)非常困難。而工業(yè)WIFI最大的問(wèn)題是穩(wěn)定度太低，會(huì)出現(xiàn)卡頓、丟包、延時(shí)等不穩(wěn)定。用來(lái)當(dāng)監(jiān)控還可以，但是用來(lái)操作就很困難。智能天車需要基于攝像頭傳回的視頻信號(hào)，準(zhǔn)確識(shí)別抓取的位置，如果突然發(fā)生了卡頓，每個(gè)20多噸重的鋼卷從天上砸下來(lái)，后果將不堪設(shè)想。

現(xiàn)在的5G通訊可以有效解決上述難題，補(bǔ)齊了技術(shù)的缺口。作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，5G方便鋪設(shè)，可以支持移動(dòng)設(shè)備，并且穩(wěn)定度足夠支撐自動(dòng)化的操作和遠(yuǎn)程的遙控操作。因此被廣泛用于鋼廠天車，呈現(xiàn)在人們面前的場(chǎng)景就是眾多無(wú)人操控的天車在高速進(jìn)行作業(yè)。

三、天津港全自動(dòng)化的智能裝卸運(yùn)輸

在天津港的集裝箱碼頭上，塔吊不斷抓取貨船上的集裝箱。塔吊將貨物放在卡車上運(yùn)向橋吊，然后將貨物分門別類碼放整齊，整個(gè)過(guò)程不但井井有條，并且?guī)в泄?jié)奏感。但把視線拉近，就可以看到卡車司機(jī)的座位上沒(méi)有人，吊車司機(jī)的座位上也沒(méi)有人，整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程都沒(méi)有人。這是因?yàn)?G通信技術(shù)在港口的應(yīng)用，除了能夠支持移動(dòng)的卡車和吊車自動(dòng)化操作之外，對(duì)吊車也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻操作。運(yùn)用5G技術(shù)對(duì)碼頭進(jìn)行升級(jí)改造，不用鋪設(shè)光纖那樣破土施工，有效地規(guī)避了碼頭停擺難題。

在天津港集裝箱碼頭，31臺(tái)高大的場(chǎng)橋曾經(jīng)是“男人的舞臺(tái)”。如今，伴隨著智能化改造的完成，只需要用手輕輕一點(diǎn)，機(jī)械就可以替代人工完成大量重體力勞動(dòng)。以前，每臺(tái)場(chǎng)橋需要配備4名員工，整個(gè)碼頭共需要100多人；改造后，一名操作員可以管理6座場(chǎng)橋，操作人員縮減至40人。在效率上，每臺(tái)場(chǎng)橋吊箱數(shù)量增長(zhǎng)了30%；車輛等候時(shí)間從原來(lái)的30分鐘至1小時(shí)縮減到5分鐘。智能化改造，不僅帶來(lái)了全新的用戶體驗(yàn)，更帶來(lái)了作業(yè)效率的大幅提升。2021年12月18日，隨著中遠(yuǎn)海運(yùn)“天盛河”輪作業(yè)的一個(gè)集裝箱吊裝上船，天津港年集裝箱吞吐量首次突破2000萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱，標(biāo)志著天津港集裝箱事業(yè)實(shí)現(xiàn)新跨越，天津港在全球國(guó)際樞紐港地位進(jìn)一步提升。

四、5G通信在地下煤礦同樣大顯身手

5G網(wǎng)絡(luò)在地下的應(yīng)用又是如何呢？位于山西省大同市的塔山煤礦是世界上最大的單礦井煤礦。在塔山煤礦的控制室中的大屏上清楚地顯示出礦下的采礦和運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)情況，也是通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。煤炭的采掘面在地下500米深處，坐礦車下到地下第一層就需要半個(gè)多小時(shí)。第一層是井下變電站，以前需要人工一次次來(lái)下井來(lái)檢查運(yùn)作是否正常，有了5G網(wǎng)絡(luò)之后就可以用巡線機(jī)器人，機(jī)器巡邏發(fā)現(xiàn)排除故障，人工下井頻次大幅度降低。

塔山煤礦基于5G系統(tǒng)在井下搭建一個(gè)獨(dú)特的內(nèi)部導(dǎo)航系統(tǒng)。因?yàn)榫氯缤粋€(gè)地下城市，面積大且地形復(fù)雜，沒(méi)有導(dǎo)航很容易困在其中。而一般用來(lái)建設(shè)導(dǎo)航系統(tǒng)的GPS、北斗等無(wú)法將信號(hào)覆蓋到地下。這時(shí)5G就能夠大顯身手了，煤礦不但有5G導(dǎo)航系統(tǒng)，還有一個(gè)5G打車系統(tǒng)。比如在采掘面工人需要上井，在井下是無(wú)法自行走上去，這時(shí)就可以拿出定制版的5G防爆手機(jī)來(lái)叫車，然后就可以從地下起飛了。經(jīng)測(cè)試，地下5G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)大，可以刷抖音、B站等。

煤礦的采掘面是一個(gè)長(zhǎng)約2公里，寬300米的矩形坑道。坑道用液壓柱支撐，兩邊都是巨大的采煤機(jī)，不停地把煤從石壁上打下來(lái)，送上傳送帶運(yùn)輸出去。所在的位置上下左右都是煤，巖層結(jié)構(gòu)非常松散，時(shí)不時(shí)會(huì)有煤礦從頂上掉落。這里水霧彌漫，伸手不見五指。礦山工程師介紹，因?yàn)榻咏删蛎妫旱V采掘過(guò)程中會(huì)有大量煤屑、煤粉彌漫在空氣中，需要用設(shè)備噴出水霧把煤粉沉降下來(lái)，不然會(huì)有很大危險(xiǎn)。在這種能見度下進(jìn)行采掘作業(yè)，5G導(dǎo)航起到了非常關(guān)鍵的作用。以前的4G光纖一旦出現(xiàn)斷線，需要整條線路一寸一寸查找困難度很高。而應(yīng)用5G后，只要查幾個(gè)基站點(diǎn)就可以了，節(jié)省了70%以上的工作量。煤礦對(duì)5G的運(yùn)用主要是采掘面的設(shè)備可以自動(dòng)運(yùn)行，不用人工過(guò)多參與，可以大大縮短工作人員下井的時(shí)間，減少工人面臨的艱苦和危險(xiǎn)，同時(shí)也能大幅度提高工作的效率。

5G應(yīng)用補(bǔ)強(qiáng)了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，補(bǔ)齊了自動(dòng)化信息化系統(tǒng)的短板。雖然目前5G的應(yīng)用還處于頭部企業(yè)早期探索階段，沒(méi)有滲透到日常產(chǎn)業(yè)中。但就像移動(dòng)通信本身發(fā)展一樣，5G必須有一個(gè)成長(zhǎng)的過(guò)程。當(dāng)前，有不少人以為5G的作用僅僅是提高了網(wǎng)速，沒(méi)有出現(xiàn)讓人們憧憬的無(wú)線通信帶來(lái)的美好生活。其實(shí)，這和幾十年前人們問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)有什么用，電腦有什么用？是一個(gè)道理。5G除了帶來(lái)更極致的體驗(yàn)和更大的容量外，還將開啟物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，并滲透進(jìn)至各個(gè)行業(yè)。5G的運(yùn)用會(huì)潛移默化地改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活。但是只有需求還不夠，需要我們?nèi)ラ_發(fā)應(yīng)用場(chǎng)景，打通上下游的核心技術(shù)，做好營(yíng)銷推廣，解決新技術(shù)可能帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題，比研究AR、VR的應(yīng)用，成熟的機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)，讓全自動(dòng)生產(chǎn)企業(yè)等越來(lái)越多地出現(xiàn)在中國(guó)。

工信部聯(lián)合中央網(wǎng)信辦、發(fā)展改革委等九部門印發(fā)《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃(2021—2023年)》，從面向消費(fèi)者(to C)、面向行業(yè)(to B)以及面向政府(to G)3個(gè)方面明確了未來(lái)3年重點(diǎn)行業(yè)5G應(yīng)用發(fā)展方向，大力推動(dòng)5G賦能千行百業(yè)。工信部先后編制印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021—2023年)》《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進(jìn)方案的通知》，從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、應(yīng)用場(chǎng)景等方面加強(qiáng)政策指導(dǎo)和支持，引導(dǎo)各方合力推動(dòng)5G應(yīng)用發(fā)展。據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前全國(guó)5G應(yīng)用創(chuàng)新案例已超過(guò)1萬(wàn)個(gè)，覆蓋22個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要行業(yè)。面向信息消費(fèi)、實(shí)體經(jīng)濟(jì)、民生服務(wù)三大領(lǐng)域，“十四五”期間，15個(gè)行業(yè)的5G應(yīng)用正成為相關(guān)部委及地方政府的推進(jìn)重點(diǎn)。