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隨著工業(yè) 4.0 概念的引入，工業(yè)產業(yè)進入了新一輪的全球性革命，工業(yè)互聯(lián)網作為工業(yè) 4.0 最核心的支撐之一，其發(fā)展和應用將帶來工業(yè)生產與管理環(huán)節(jié)的升級和優(yōu)化。
據工信部數(shù)據顯示，2019 年我國工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)經濟規(guī)模達到 2.1 萬億元。目前，5G+工業(yè)互聯(lián)網正加速向企業(yè)生產核心環(huán)節(jié)延伸，預計 2020 年，我國工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)經濟增加值規(guī)模約為 3.1 萬億元，同比增長約 48%。
同時，在技術方面，隨著 5G 商用開啟，5G 技術不斷升級，能夠全面賦能工業(yè)互聯(lián)網，不僅能讓工業(yè)互聯(lián)網應用更加節(jié)省成本，同時也能保證更加安全和精準，是驅動工業(yè)互聯(lián)網蓬勃發(fā)展的關鍵使能技術之一。
在此背景下，未來抓住 5G 帶來的全新技術機遇，加速“5G+工業(yè)互聯(lián)網”融合發(fā)展，也將進一步助推產業(yè)發(fā)展的高速增長與成熟。
工業(yè)互聯(lián)網迎來新機遇
“5G+工業(yè)互聯(lián)網”融合創(chuàng)新發(fā)展，將為工業(yè)轉型升級提供強勁動力。
今年 7 月份，5G 標準第一個演進版本——3GPP R16 正式凍結?；仡?R15 標準研究階段，面對 5G 的 eMBB（增強移動寬帶）、mMTC(海量機器類通信)、uRLLC(超可靠、低時延通信)三大類應用場景，技術人員選擇了最熟悉、商用最先被部署的 eMBB 作為基礎架構進行定義。
在 eMBB 能力基礎之上，R16 標準加入了 uRLLC(超可靠、低時延通信)和 mMTC(海量機器類通信)兩大物聯(lián)場景應用，補齊了 5G 的“能力三角”。?
可以理解為，R16 標準的完成，實現(xiàn)了 5G 從“能用”到“好用”的過渡升級，圍繞“新能力拓展”、“已有能力挖潛”和“運維降本增效”三方面，進一步增強了 5G 更好服務行業(yè)應用的能力，加速實現(xiàn) 5G 場景的應用落地。
對此，工業(yè)互聯(lián)網賦能平臺企業(yè)樹根互聯(lián)表示，隨著 R16 標準的凍結，5G 時代應用將逐漸從消費領域走向行業(yè)領域，更多賦能垂直行業(yè)。
例如，面向工業(yè)互聯(lián)網應用，引入新技術支持 1 微秒同步精度、0.5-1 毫秒空口時延、“6 個 9”可靠性和靈活的終端組管理，最快可實現(xiàn) 5 毫秒以內的端到端時延和更高的可靠性，提供支持工業(yè)級時間敏感網絡（TSN，Time Sensitive Networking，時間敏感網絡）。這些關鍵能力的加入，將從底層網絡架構標準方面推動工業(yè)互聯(lián)網應用的快速落地。
R16 標準凍結初期，產業(yè)如何入局？
業(yè)內普遍認為，有了底層網絡標準的推動，工業(yè)互聯(lián)網的商用落地指日可待。那么，在 R16 標準凍結初期，工業(yè)互聯(lián)網應該從何切入部署? 運營商又該如何建立新的商業(yè)模式?
·URLLC 與 mMTC，誰是重頭戲？
R16 是基于現(xiàn)有的 NB-loT 和 eMTC 的空口，擴展 5GC 新核心網能力，實現(xiàn)對大連接的支持。但是，當具備這些能力之后，NB-loT/eMTC 網絡如何向 5G 演進或共存成為擺在運營商面前的問題。
紫光展銳先進通信技術實驗室首席專家潘振崗博士表示，嚴格的說，5G 標準體系里的 mMTC 的能力到目前為止主要是由 NB-IoT 承接的。NB 的市場探索已經有一段時間，R16 對 NB 的能力增強有限。對于超可靠低延時（URLLC），R16 作了很大的能力短板補充，URLLC 特性對于工業(yè)領域影響相對更大一些。
URLLC 場景的支持彌補了蜂窩技術在工業(yè)互聯(lián)網應用中實時性、可靠性的短板，為 AI、數(shù)字孿生等新興技術在工業(yè)互聯(lián)網中的應用打下了堅實的基礎，解決了一大批需要極端性能需求的場景，體現(xiàn)的事工業(yè)互聯(lián)網應用中高、精、尖的部分，顯現(xiàn)度會比較高。
恩智浦半導體 Edge Process 事業(yè)部市場部經理高磊也表達了相同見解，從本次 R16 的進展來看，行業(yè)企業(yè)可能在 URLLC 應用上會做更多的工作。因為對于 mMTC 來說，實際上在 R16 中已經明確 5G NR mMTC 的應用場景不會涉及 LPWA（低功耗廣域技術），eMTC/NB-IoT 仍然將是 LPWA 的主要應用技術。而且 mMTC 在工作方向的要求與 NB-IoT 的工作特點高度吻合，甚至 5G 標準后來對 mMTC 關鍵指標的劃分也是和 NB 一致的。
目前 NB-IoT 其實已經被廣泛部署，全球至少已經有超過 80 張 NB-IoT 的網建成。這個意思是說在海量廣覆蓋上，已經做了很多工作。而 URLLC 在 R16 還是有很大的進展的。最關鍵的是對高可靠低時延的應用場景有了明確的優(yōu)化。
“標準的凍結到特性技術的導入需要時間，但如上所說，mMTC 場景的解決方案是現(xiàn)成的，基于 NB（及 Cat1）的連接方案已經全面鋪開。目標高、精、尖的 URLLC 類場景方案受關注度高，一定程度上被認為是工業(yè)互聯(lián)網應用的標志性技術，相關方案還處于研發(fā)、產品規(guī)劃階段，一些基于產品原型的示范類應用已經有展示?！?潘振崗說道。
那么 5G 與工業(yè)互聯(lián)網的融合該從何切入？樹根互聯(lián)認為，5G 與工業(yè)互聯(lián)網的融合，可以從設備互聯(lián)互通、工業(yè)數(shù)據傳輸和場景應用的廣度和深度切入。R16 版本的 5G 網絡可破解工業(yè)互聯(lián)網設備互聯(lián)互通的難題，加速 5G 與邊緣計算的結合，降低工業(yè)場景協(xié)議轉換和設備接入難度，進而提升工業(yè)互聯(lián)網異構數(shù)據的接入能力，有效解決“數(shù)據孤島”的問題，大大增加應用場景的各種可能。
·運營商如何建立新的商業(yè)模式?
中國聯(lián)通副總經理梁寶俊指出，5G 的商業(yè)模式要避免“管道化”的重蹈覆轍，在 3G、4G 時代，運營商的角色被 OTT 取代，淪為價值很低的“管道工”，與此對應的是按流量收費的商業(yè)模式。
但在 5G 時代，每個基站的成本都是此前的 3~4 倍，已經無法再像此前一樣按流量收費，必須探索新的商業(yè)模式。5G 工業(yè)專網將根據網絡定制程度，分為物理獨立專網、公網切片專網、公網共享專網三種服務能力，為客戶提供特定區(qū)域覆蓋、數(shù)據可靠傳輸、業(yè)務安全隔離、設備可管可控的基礎連接網絡，能夠全方位滿足客戶在組織、指揮、管理、生產、調度等環(huán)節(jié)的通信服務需求。5G 專網中也分為獨享、優(yōu)享、尊享等不同級別的服務，并據此確立收費標準。
R16 標準凍結后，5G 與工業(yè)互聯(lián)網融合將呈現(xiàn)哪些變化?
從目前的進展來看，主要有三個層面：
- 一是在邊緣智能層面，5G 有利于就近提供算力，將提高設備端的數(shù)據處理能力，實現(xiàn)設備的實時響應；
- 二是在無線下沉層面，5G 逐步下沉與 TSN、高精度定位等功能融合，促進 PLC、DCS 等工業(yè)控制器通信能力的提升，讓機器之間的互通更加扁平化；
- 三是在應用升級層面，利用 5G 搭建更寬、更廣、更快和更可靠的通信基礎設施，同時利用云端的超強計算能力和 AI 技術對海量數(shù)據進行分析和學習，可以打造云、邊、端一體化的工業(yè)大腦。
從具體場景來看，樹根互聯(lián)提到了 5G 與工業(yè)互聯(lián)網融合應用出現(xiàn)的八大類新型場景——5G+超高清視頻、5G+AR、5G+VR、5G+無人機、5G+云端機器人、5G+遠程控制、5G+機器視覺以及 5G+云化 AGV，相應應用場景對 5G 網絡提出了新的需求。
其中，5G 與超高清視頻的融合應用已進入應用成熟期，將成為 5G 在工業(yè)互聯(lián)網領域的第一批應用場景；5G+AR、5G+VR 以及 5G+機器視覺等應用已進入高速發(fā)展期，經濟價值逐漸顯現(xiàn)，未來 1-2 年將成為工業(yè)互聯(lián)網的主流應用場景。
恩智浦則重點強調了 TSN 和 5G 專網的快速發(fā)展，R16 確定了對 5G+TSN 的支持。作為行業(yè)熱點，目前已經看到在電力，軌交，工業(yè)自動化產線都有國字號的團隊在 TSN 上大量投入，對 5G +TSN 的研發(fā)也應該已經提上日程。作為 IEEE 的標準，TSN 是工業(yè) 4.0 中 IT 和 OT 融合的重要助力，基于 5G URLLC 的低時延高可靠能力，滿足 TSN 架構的四大嚴苛的功能需求：時間同步、低時延傳輸、高可靠性和資源管理。5G 與 TSN 融合后，可通過 5G NR 無線替代工廠內的有線網絡，讓工業(yè)生產更加柔性化。
5G 賦能之外，工業(yè)互聯(lián)網痛點何在？
在數(shù)字經濟高速發(fā)展的當下，R16 標準的完成補齊了 5G“能力三角”，提升了工業(yè)互聯(lián)網在數(shù)據傳輸、通信等方面的性能。工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展固然夠快，但卻不夠完善。
由于工業(yè)互聯(lián)網落地布局不易，其發(fā)展過程中經常暴露出各種各樣的難題與共性問題。受此影響，未來發(fā)展不僅需要更多考慮與行業(yè)、企業(yè)需求痛點的結合，更要針對這些問題作出應對和解決。
那么，當前還有哪些因素在影響工業(yè)互聯(lián)網行業(yè)的發(fā)展？?
- 成本高
樹根互聯(lián)認為，后續(xù) 5G 商業(yè)模式中最需要解決的就是性價比的問題，有必要探索出一個整體的解決方案。如果仍像現(xiàn)在這樣單點做 5G，無論是整個廠區(qū)還是原來的有線網投資，在成本上是無法維持的。5G 組網之后，應該探索出對過去各種有線網絡的替代方案，并且在便利性、可靠性，乃至整體成本上創(chuàng)造新的價值。
因此，在 5G R16 標準確立之后，業(yè)界應該思考如何在成本、可靠性、先進性方面實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，作出差異化的網絡配置，根據不同的價值進行收費，形成運營商與用戶之間共贏的商業(yè)模式。
對此，運營商方面也在探索新的商業(yè)模式，例如將 5G 工業(yè)專網根據網絡定制程度分類，按照客戶不同需求提供特定服務，然后根據不同級別的服務，確立不同等級的收費標準。
- 安全問題
國民技術市場部專家指出，在推進工業(yè)互聯(lián)網建設過程中，信息安全已上升為國家戰(zhàn)略。目前來看，工業(yè)互聯(lián)網信息安全問題嚴峻：“5G+工業(yè)互聯(lián)網”帶來智能化，同時也帶來潛在的資產與信息安全風險，涉及采集、傳輸、存儲和分析數(shù)據的制造生產流程的整個環(huán)節(jié)。
當大量的工業(yè)終端設備大規(guī)模接入云端之后，機器和設備可能會遭到多種類型的攻擊，生產過程會受到破壞和干擾，甚至停止。Gartner 在 2018 年調查顯示，近 20%的企業(yè)組織在過去三年中至少發(fā)現(xiàn)一次基于物聯(lián)網的被攻擊事件，預計全球物聯(lián)網安全支出將在 2020 年達到 24.57 億美元。
在實際應用中，物聯(lián)網的云業(yè)務平臺往往面臨未授權訪問、敏感數(shù)據挖取、偽造請求攻擊、假冒服務器等安全風險;管道端則面臨中間攻擊、數(shù)據監(jiān)聽、劫持、數(shù)據協(xié)議分析等安全威脅;而接入物聯(lián)網的海量終端，也面臨著可信根提取、固件提取、逆向分析、硬件破解、設備偽造等潛在風險。
因此，如何在復雜多變的工業(yè)環(huán)境中保障系統(tǒng)和網絡安全、保證數(shù)據的安全可信是巨大的挑戰(zhàn)。
恩智浦半導體 Edge Process 事業(yè)部市場部經理高磊向筆者強調了網絡邊緣側安全問題的重要性?！叭绻麑⒐I(yè)物聯(lián)網的終端設備最終都會接入云作為一個討論背景，我認為管道側的安全其實做的相對還是不錯的，更多的問題可能出在邊緣側設備。因為邊緣設備接入數(shù)量巨大，成本要求高，品類繁雜，很難管控。因此邊緣安全至關重要，所需功能包括安全啟動信任錨、片上加密、安全配置、雙向設備認證、安全設備管理、空中 (OTA) 安全升級更新和生命周期管理等全系列風險問題?！?/p>
紫光展銳認為，解決工業(yè)互聯(lián)網的安全是一個系統(tǒng)工程，需要在工業(yè)互聯(lián)網體系架構中涉及到的所有環(huán)節(jié)都需要增加安全方面的設計。以 5G 在工業(yè)互聯(lián)網中的應用為例，5G 專網的部署、切片技術的應用以及基于安全芯片的行業(yè)終端的使用都是針對性解決方案的例子。終端側更是需要有完整的安全體系架構設計，包括安全啟動、TEE 可信執(zhí)行環(huán)境、安全密鑰管理、安全外設接口、國密算法支持、存儲加密等等一系列安全特性。
工業(yè)互聯(lián)網的滲透應用進一步擴展了安全的內涵和邊界，引發(fā)企業(yè)對生產運營安全更多的擔憂，同時也因全面連接加大數(shù)據安全風險，而與此相應的數(shù)據確權、流轉等規(guī)則尚未建立，導致大量企業(yè)在是否應用工業(yè)互聯(lián)網上舉棋不定。在安全防護方面，安全監(jiān)管和制度體系尚不健全，安全態(tài)勢感知、預警、防御等技術能力亟待提升。
- 標準不統(tǒng)一
數(shù)據采集是發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的前提，但工業(yè)市場制造設備種類繁多、生產廠家眾多，各企業(yè)，各類型制造設備的數(shù)據結構、格式各不統(tǒng)一，導致數(shù)據采集的按照統(tǒng)一標準實現(xiàn)的難度大，就會出現(xiàn)設備與設備之間、設備與系統(tǒng)之間互聯(lián)互通操作困難，制約了加工系統(tǒng)信息化水平的提高和生產智能化的進程。
- 人才短缺
工業(yè)企業(yè)應用工業(yè)互聯(lián)網的配套人才和資源注入能力準備不足，企業(yè)要實際利用工業(yè)互聯(lián)網需要既了解工業(yè)又懂互聯(lián)網的復合型人才，才能協(xié)助服務提供商將工業(yè)互聯(lián)網嵌套到企業(yè)生產運營中。
國民技術對此也深有體會，“缺乏人才儲備，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網所需的既精通工業(yè)技術又懂信息技術的跨界融合人才極度缺乏，人才缺口如果得不到解決，未來將嚴重阻礙工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展?！?/p>
- 應用基礎薄弱
從應用基礎看，企業(yè)數(shù)字化基礎和能力薄弱，制約規(guī)模化推進。尤其是我國工業(yè)企業(yè)數(shù)字化基礎整體較弱，大多處于工業(yè) 2.0 和 3.0 階段之間，應用工業(yè)互聯(lián)網的必要條件有欠缺。特別是數(shù)量眾多的中小企業(yè)，更需投入大量資源對設備和內網等進行改造，才能部署應用工業(yè)互聯(lián)網。
此外，還需要投入一定的資金支持前期改造和持續(xù)運轉，這對整體盈利能力不強和從事傳統(tǒng)制造業(yè)生產的企業(yè)來說都是不小的挑戰(zhàn)。
工業(yè)互聯(lián)網市場仍在起步階段，中小型企業(yè)的數(shù)字化轉型意識、意愿和行動力有待提升，也需要給行業(yè)企業(yè)和市場一些接受新事物的時間。
- 生態(tài)體系不完善
從整體環(huán)境看，融合發(fā)展和應用尚缺乏必要的保障和支撐，制約生態(tài)體系良性發(fā)展。
缺乏完善的公共服務平臺和服務，跨界融合是工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展和應用的內在要義，對供需對接、資源共享、要素協(xié)同等有更高的要求。目前與之相關的公共服務平臺數(shù)量有限，服務能力尚無法全面支撐發(fā)展所需。
此外，尚未探索出可持續(xù)的商業(yè)模式，由于工業(yè)企業(yè)需求差異大，供給方無法推出標準化、通用化的工業(yè)互聯(lián)網解決方案，這同時也導致需求方無法以低價獲得高質的針對性服務，延緩供需良性互促局面的形成。
破局之路
5G 網絡的逐漸完善在某些方面賦能工業(yè)互聯(lián)網向前發(fā)展，但現(xiàn)階段，我國工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展處于起步階段，在大數(shù)據管理、服務、安全體系以及成本管控等方面仍存在一定問題，同時在人才、產業(yè)技術等領域也存在不小的困難。
抓住機遇是一方面，直面挑戰(zhàn)是另外一方面。上述挑戰(zhàn)既是行業(yè)通病，也是我國產業(yè)發(fā)展繞不開的難題。
通過上述描寫和分析，筆者將破除行業(yè)問題的措施總結為三點。
其一：實現(xiàn)技術的不斷突破與升級。加強核心技術攻關，推動關鍵技術升級，對于工業(yè)互聯(lián)網的大數(shù)據應用來說具有至關重要作用。目前，我國聚焦核心關鍵技術研究，始終在持續(xù)推進工業(yè)互聯(lián)網數(shù)據中心建設，這表明國家對技術發(fā)展的高度重視。在此背景下，未來技術升級還需企業(yè)助力。
其二：加速標準的持續(xù)構建與完善。眾所周知，標準建設對于工業(yè)互聯(lián)網大數(shù)據應用也能起到良好規(guī)范和保障的作用。標準的建設分為兩方面，一方面是行業(yè)級、企業(yè)級等的制定，這能增強行業(yè)企業(yè)公信力；另一方面是基礎業(yè)務層面的數(shù)據、通信協(xié)議等的制定，這能打通行業(yè)壁壘。兩方面的作用決定了工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展必須強化標準。
其三：推動人才的有效培育與儲備。人才是行業(yè)的主要參與者，也是行業(yè)發(fā)展的基礎。我國需要更多人才投入工業(yè)互聯(lián)網標準制定、技術研發(fā)、行業(yè)應用等環(huán)節(jié)之中，以一個個人才為螺絲釘緊固行業(yè)發(fā)展各方面，以人才為催化劑解決發(fā)展各大問題。在此背景下，我國還需建設相關人才培育體系，完善人才發(fā)展秩序，增強人才保底。
寫在最后
作為第四次工業(yè)革命的重要基石，工業(yè)互聯(lián)網在支撐實體經濟數(shù)字化、網絡化、智能化轉型等方面發(fā)揮著重要作用。
其核心邏輯是通過數(shù)字技術的全面應用實現(xiàn)數(shù)據在“設備—生產線—企業(yè)—產業(yè)鏈—價值鏈” 的匯聚和流通，構成一個數(shù)據驅動的全生命周期優(yōu)化閉環(huán)，實現(xiàn)快速感知、敏捷響應、動態(tài)優(yōu)化和全局智能化決策模式。
5G 技術的逐漸完善，以及大數(shù)據、AI、云計算等新興領域的發(fā)展進一步催生了工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展的新機遇。與此同時，伴隨著政策推動以及企業(yè)布局，工業(yè)互聯(lián)網建設取得積極進展，進入到更多企業(yè)的視野之中。
在此背景下，工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)需要抓住機遇，放開手去加大建設布局，趁著政策、資本與市場的熱度，抓緊去面對和解決其中的挑戰(zhàn)。
工業(yè)互聯(lián)網即將迎來其最好的發(fā)展時代。
