5G为何成现代智能制造关键基石

当前制造业的AI、增强现实、虚拟现实等众多应用，均可由5G赋能和支撑。

智能传感器和物联网设备的广泛应用，结合对其产生数据的更复杂分析，正推动制造业革命。在许多情况下，缺失的一环正是连接性。

越来越多地，5G被视为将这些要素整合的无线基础设施关键。它提供制造恶劣环境下所需的带宽、低延迟和可靠性。为深入理解5G在制造业中的角色、挑战与优势，RTInsights采访了英特尔工业解决方案高级总监Ricky Watts，以下为对话摘要。

为何制造业需要5G？

RTInsights： 制造业为何需要5G？

Watts： 我将从两个层面回答。先看制造业为何需要无线，再谈为何需要5G。

制造业为何需要无线？主要驱动力是成本和灵活性。典型制造控制系统多运行于有线及有线协议。但有线部署昂贵，且常在恶劣环境下运行，通常需三层绝缘，且有冗余布线，这些都推高成本。

工厂内存在巨大成本问题：如何在降低成本前提下连接设备，同时保证可靠性？无线因此具吸引力。它让制造商以更低成本连接设备，覆盖更广区域。如石油天然气石化厂区面积巨大，有线覆盖困难且昂贵，无线可解此难题。

所以，制造业需要无线归结为成本、灵活性、部署便利等优势。再看5G相较其他无线技术的独特价值。

传统无线技术在许多方面属于“尽力而为”模式。终端与接收器间的连接基于尽力而为场景，如免费Wi-Fi。家用Wi-Fi虽能连接、移动，但不保证时刻工作，这对制造业某些场景无用。5G开始解决工业制造环境中的用例和需求，解决延迟、可靠性、性能、带宽等基本需求——这些是工厂环境根本需求，过往无线领域从未真正解决。

若将Wi-Fi或4G等前代技术带入制造业，仍属尽力而为。Wi-Fi或4G不差，在某些环境表现合理，许多工业公司在用。但5G意味着：“现在我有系统专门针对制造商所需的延迟、确定性、时间敏感网络。”5G覆盖制造环境所有用例。我获得有线协议的可靠连接，且以名为5G的无线技术实现。

这就是制造业需要5G的原因。4G旨在连接人和互联网，5G从设计之初就面向物联、物物互联、物与控制系统互联。

5G特性与技术改进

RTInsights： 5G为制造商提供哪些特性和技术改进？

Watts： 除成本和灵活性优势外，还有其他考量。3GPP（第三代合作伙伴计划）发布新版5G规范——Release 16，引入多项特性。例如超可靠低延迟通信（URLLC），实现空中接口的确定性和相关连接。这意味着我可运行运动控制系统，可靠、确定性地进行摄像头实时分析。

另一特性是大幅提升的带宽。更宽的数据传输管道让我承载更多信息。制造现代化和工业4.0等举措，核心是利用工厂数据并处理边缘生成数据。借助5G，可从现场系统采集更多数据。安装摄像头，从全新角度审视流程。如焊接机器人，我可实时分析焊点情况、电流端状态，实现质量控制——这仅因5G的带宽和低延迟才成为可能。

5G另一关键能力：制造商可像Wi-Fi一样创建私有本地5G网络，方式多样。私有5G网络对最终用户和制造商极具灵活性，可在工厂部署连接该环境一切设备的无线方案。

私有网络优势在于：我可控制数据、控制网络连接对象、保持数据本地化，可采混合模式，与运营商合作获取网络切片。在5G环境中，我可截取一片网络完全围绕工厂需求设计。为何要这样做？制造环境中最重要的一点是服务等级协议（SLA）。我需了解运行的任何流程、任何数据：带宽是否保证？延迟是否保证？

5G通过网络切片和私有网络，让你拥有更多控制权。你不再将连接控制权交给他人，而是在自己的环境中维护它。

这些关键5G特性（高带宽、低延迟、私有网络）较过往技术优势巨大。还有许多其他特性，如设备到设备连接、组网、传感器摄像头间数据传输、冗余路径提升可靠性。总体而言，5G让制造商在工厂环境中使用此技术时更有信心，输出质量将远超以往任何无线技术。

将5G集成进工业网络的挑战？

RTInsights： 将5G加入工业网络难易如何？

Watts： 将任何技术引入工业网络都不易，理由充分。我的一位好友兼导师常说：“工厂环境中，出问题可能导致爆炸或巨响。”所以引入新技术必须安全、分级。还须带上人员——有人要运行系统、配合工作。这是挑战重重的领域。需与最终用户、供应商社区合作，探讨如何集成5G。这是教育问题：让最终用户、企业、系统集成商跟上5G集成的各个方面。

这是行业进行中的工作。也需在合理且可控区域引入技术，再逐步扩展。例如，从摄像头或机器人采集数据。显而易见的答案是：引入新产能时导入5G技术。这样可受控地将5G引入制造环境。随新系统引入技术，使其运行，用于培训人员、深入理解技术，再扩大应用。这像夺取滩头阵地再向纵深推进。

建立技术可信度，积累知识，再向行业环境拓展。任务不易，但制造商和供应商社区具备应对能力。从英特尔视角，我们致力于将技术打包简化消费，优化端到端运行。制造商收到技术时，几乎即插即用：一端是设备，另端是制造商的系统、应用、服务。中间的5G技术对制造商近乎隐形。这需要我们和其他厂商共同努力，无缝引入5G方案，降低摩擦和工业网络加入技术时的各种问题。

5G将如何彻底变革制造业？

RTInsights： 5G将以哪些方式帮助彻底变革制造业？

Watts： 当前制造业有太多事情可由5G赋能和支撑。我们有边缘计算、AI、AR、VR，这些技术正涌入制造业。5G如胶水般连接这些技术。需为制造环境中获得的所有新能力提供连接。无论是AI、VR，还是应对COVID等情况（如远程工人接入工厂运行的机器），5G提供连接纽带。

制造商受益的另一领域：Verizon、AT&T、T-Mobile等领先电信公司正推出5G服务、建设5G网络。已有大规模基础设施部署，不仅在美国，全球皆然。技术以惊人速度增长，现与工业领域重叠。

这不仅让5G从技术视角普及，也因成本分摊到大范围而降低成本。现在我将获得真正无线技术，能实时采集数据用于控制系统和运营系统，在网络边缘连接这些要素。

鉴于5G将在大区域无处不在，成本将下降。我认为将看到更灵活的制造，以及在工厂中更快建立应用。

当前工厂工作像单一整体区域，生产一个部件。设想5G让运营、控制、连接扩展到更广区域。最近有个绝佳例子：飓风袭击墨西哥湾时，大挑战是洪水淹没、制造基地断联。这多源于工厂基础设施瘫痪。借助5G和低延迟，可将计算环境迁移他处，仅保留设备连接。几乎可实现工厂远程操控，5G提供基础设施使之成为可能。这将彻底变革制造业。我也认为我们将见向工厂自主作业方式增加。

也将见新商业模式和制造新方式。如过去造车，只有黑色福特。现在客户想在线个性化订购：蓝车、白点、各种选配。

满足此类新客户需求，需要基础设施层面的互联。物流、资产、制造环境其他系统全须互联。5G将成为连接一切的胶水。所以，5G改变一切。需时日，未来五到十年将见推广。非快速转型，但一旦加速，将彻底变革制造业几乎所有方面。

详见英特尔新电子书： 5G助力工业4.0之路的移动性与灵活性 。

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