5G与工业互联网

5G与工业互联网

C目录ONTENTS1全球工业互联网现状25G与工业互联网的结合3总结和展望全球工业发展处在工业3.0-工业4.0变革期19世纪20世纪初20世纪70年代现在工业4.0---制造业的未来机械自动化自动化数字化第四次工业革命第三次工业革命第一次工业革命智能化第二次工业革命ERPMESSCADA/HMIPLCsIT系统OT系统蒸汽时代电气时代价值链端到端设计工程业务功能信息通信集成资产产品现场设备控制设备站工作中心企业互联世界样机产品通过价值链和价值网络实现企业间的横向集成端到端的设计工程数字化集成企业内部网络纵向集成使得设计和生产过程更急扁平化全球视角：两极多元发展格局工业4.0工业互联网优势：硬件技术，制造强国、自动化、工业软件战略：关注生产过程的智能化和虚拟化，打造智能工厂Platform4.0工业互联网IIC联盟成立：2013年，德国政府提出工业4.0概念，旨在通过将信息通信技术和物理系统结合，提升制造业的智能化水平，推进制造企业的智能化转型优势：信息技术、软件、互联网战略：注重设备互联和数据分析，关注点偏重大数据和云计算成立：美国通用电气、IBM、AT&T和思科等公司联合发起工业互联网联盟，希望用互联网激活传统工业，保持制造业的长期竞争力。特征：强调“硬”实力特征：强调“软”实力2015.5，中国国务院印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略，确定智能制造为未来制造业发展的重点方向2015.7，国务院发布“关于积极推进“互联网+”行动的指导意见”2016.5，国务院印发《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》，明确指出，制造业是实施互联网+行动的主战场工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合产物，日益成为新工业革命的关键支撑和基石。工业互联网系统已经不再是现有意义上的“互联网系统”或“互联网应用系统”，而是工业控制系统与企业管理和决策系统融合的现代工业系统。制造业是我们的优势产业。要实施“中国制造2025”，坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国十二届全国人大三次会议政府工作报告中国工业互联网发展2020低时延、高可靠、广覆盖网络基础设施初步标识解析体系各有侧重的平台体系初步安全保障体系覆盖全行业的网络基础设施3-5家国际标准的工业互联网平台较为完备和可靠的安全保障体系新模式、新业态大规模推广国际领先的工业互联网网络基础设施和平台安全保障能力全面提升形成国际领先的产业体系20252035国务院规划路标《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》三大功能体系安全网络平台加快5G、软件定义网络等新技术在工业互联网中的应用和研究离散制造业（飞机、船舶、汽车制造）中国将成为亚太地区数字化转型支出最大的市场流程制造业（化工、炼油、水泥等）2019年数字化转型投资：839亿美元2019年数字化转型投资：468亿美元数字化转型支出：553亿美元数字化转型支出：306亿美元IT网络（企业信息网络）

公有网络网关OT网络（工业控制网络）控制器（如PLC）传感器伺服器监控设备MESERPSCM等其他IT网络难以延伸到生产系统大量生产数据消失在OT网络企业外部企业内部封闭性IT网络（企业信息网络）

公有网络网关OT网络（工业控制网络）工业企业外部工业企业内部工业以太网现场总线主流协议10+种西门子、GE、ABB、施耐德等复杂性有限性有线连接NBIOT工业无线WIFI2/3/4G5G？时间80年代90年代2000-

20102010-

20202020之后第一代移动通信技术第二代移动通信技术第三代移动通信技术第四代移动通信技术第五代移动通信技术实现多媒体应用语音通信应用新增短信通信应用移动通信技术的颠覆以移动互联网应用为主网络传输速率及安全性的不断提升高低1G2G3G4G发展阶段eMBB彩铃/音乐

图片/彩信 视频人与人、人与物、物与物全互联，实现全连接，形成庞大的数据网络效应网络性能和信息技术的革命性升384Kbps21Mbps1Gbps20Gbps模拟(1G)5G2GmMTC3G4GuRLLC移动通信10年一代变革，5G时代已经到来(eMBB)(mMTC)(URLLC)5G已明确将工业控制作为重要场景更灵活的部署方式更全面的覆盖范围ERPMESPLCs过程控制云平台设备级工厂级车间级无线控制移动设备操作控制移动机器人协作人机协作模式识别控制最优操作路径控制缺陷图片对比云端感知视觉识别增强现实柔性重构预测维护岛式产线灵活组配视频操作指导AGV自主移动/RFID生产调度算法对象/模式识别云端经验知识库现场维护指导大量新增传感器故障模型大数据分析优化APS机器人生产设备运输设备仓储设备检测设备能源测设备质量控制物流控制分布式I/O中控中心SCADA/HMI 扫扫描枪移动终端更高效更安全更可靠更灵活

5G将拉通从工厂级到设备级的无线连接类别应用案例连接数数据量时延总体网络速率服务范围抖动可靠性

运动控制

大型打印机>10020byte<2ms>8Mbit/s100*100*30m1μs6个9

数控车床2050byte<0.5ms>16Mbit/s15*15*3m1μs6个9

包装设备5040byte<1ms>16Mbit/s10*5*3m1μs6个95G能满足部分运动控制场景，对于时延要求<1ms的场景5G比较困难

机器间控制

（C2C）

多台独立机器间协作5-10(未来100)>1KB4-10ms//1μs6个9

移动面板

带安全控制

装配机器人

（或机床）440-250bytes4-8ms/10*10m50%*CT6个9/<30ms>5MB/s

移动式起重机240-250bytes12ms/

典型：40*60m

最大：200*300m50%*C

T6个9

工业AR及监控

高清

（1280×720）3个/基站/10ms5Mbit/s//3个9

全高清

（1920×1080）10Mbit/s

大规模连接

基于安全应用1万/5-10ms100Mbit/s1000*1000m10*CT6个9

基于事件应用/50ms-1s/3个9

基于区间应用/50ms-1s/3个9

移动机器人

精准运动控制10040-250byte1ms/覆盖室内（从地下室到50*CT6个9

机器间控制1~10ms/

协作驾驶10~50ms/屋顶）、室外和室内/室外都具备场景

远程视频控制10~100ms>10Mbit/s

运行路径管理40~500ms/5G预计能满足70%以上工控场景指标要求5G与工业互联网21车队维护的广域连接制造物流增强现实远程接入和维护流程自动化-工厂资产管理流程自动化-监控远程控制自动化设备控制系统间通信流程自动化-闭环控制安全功能的移动控制板移动机器人运动控制无线传感器网络增强移动宽带（eMBB）海量机器通信（MMTC）超高可靠低时延通信（URLLC）资产调度管理标识与安全室内外定位技术工业视觉检测使能柔性制造工业互联网平台工业AR/VR工业实时控制有线无线实时控制实时控制典型场景：港口危险作业环境远程驾驶实时控制5G使能机器设备用户云平台5G网络低时延精准控制协作性知识和经验数据库负荷分流智能决策无线控制业务特征云端控制低时延高可靠性高可靠性连续覆盖自主移动性实时控制实操培训即需即学，实现离线/在线步骤式可视化培训设备维修第一时间第一视角获得远程专家设备维保指导工业展览AR技术，叠加设备配置/3D模型/使用说明等信息巡检运维结合传感器与控制模块，实时获取设备运行数据仓储物流通过头箍扫码模块/指环扫码头，实现视觉拣选AR/VR辅助操作AR/VR辅助操作远程辅助维修工业巡检培训仓储AR/VR辅助操作设备AR/VR眼镜边缘云终端Internet云AR/VR移动性跨工厂、跨地域多人协作海量数据交互边缘计算保障低时延5G超高带宽促进了AR/VR在工业生产领域的应用，通过5G边缘计算能力降低了硬件成本和运算负荷VR/AR远程指导云端控制低时延高带宽业务特征5G使能工业互联网平台工业互联网平台边缘云端协同解耦②①数据采集/交换生产反馈控制标识解析信息互通数据集成处理运营决策优化计算能力APP/应用生态超高清视觉检测典型的机器视觉检测系统可以分为：图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分人工识别检测效率不稳定人工成本高经验无法传承肉眼识别有极限机器识别超高清视觉检测4K/8K超清相机云平台AI用户边缘云设备边缘计算保障低时延实时反馈操作无线化部署云端AI辅助超大带宽高分辨率高帧率超高清视觉检测边缘计算低时延高带宽Qos保障业务特征5G使能室内外定位智能工厂中时空信息是一个非常重要的基本信息，而地点和时间必须靠高精度定位解决大连接精确定位Qos保障业务特征室内外定位超大带宽利于参数估计支持高精度距离测量大规模天线支持高精度角度测量密集组网多基站协作定位一体化通信与定位服务5G使能搬运设备云平台用户人员定位系统Internet总结全方位服务工业企业数字化转型物联网+5G助力平台赋能工业大数据云网融合低时延、高带宽、大连接广泛覆盖、多云混合、软件定义