5G与工业互联网的结合是5G应用的重要领域，前一篇《5G+工业互联网观察——政策篇》我们对5G+工业互联网的相关政策进行了整理和分析，本篇继续从应用的角度整理目前的典型场景和重点行业，并进行简单的分析。
文 | 无界
全文4500字，预计阅读12分钟
（一）
工业互联网应用场景分类
工业互联网是行业数字化转型的重要方法论和模型，通过将“人、机、物、系统”等进行全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径。那么工业互联网具体都有哪些应用呢？
信通院根据对国内外一千余个案例的统计分析，将工业互联网的应用分为6大类、26小类应用：
(1)产品工艺研发：用户交互、产品设计与仿真、产品试制与验证、工艺与辅助制造。
(2)生产过程管控：排产与调度、物料管理、设备管理、质量管理、能耗与排放管理、安全生产管理
(3)经营管理模式：采购管理、库存管理、物流配送与运输管理、财务与人力管理、营销与客户管理、运营管理决策
(4)运维服务：设备资产运维、产品后服务
(5)多环节协同优化：生产管控一体化、供应链一体化、产品全生命周期管理
(6)新模式新业态：协同设计与众包众创、制造资源共享与配置、C2M与规模化定制、金融物流等跨领域融通、基于平台的新型交易
根据对国内外应用情况的对比分析，信通院提出以下观点：
从相同点来看：生产管控、经营管理、运维与服务几大模式是国内外共同追逐的热点，但其中：国外基于较高的数字化基础，在生产管控和经营管理领域开展大数据建模的深层次优化，我国兼顾数字化补课；设备运维服务中，国外高价值设备+复杂分析应用显著领先我国。
从不同点来看：国外在数据驱动的产品工艺研发环节应用全部领先我国；国内在共享制造、个性化定制、产融创新等模式创新方面更为活跃。
（二）
5G+工业互联网典型应用场景和行业实践
《“5G+工业互联网”512工程推进方案》成果发布：2021年5月，发布第一批10个典型应用场景在5个重点行业的实践
(1)协同研发设计：包括远程研发实验和异地协同设计两个环节，关键技术包括5G、AR/VR、数字孪生技术等。
(2)远程设备操控：利用5G、自动控制、边缘计算等技术，实现现场高清视频的回传，并将控制指令快速、准确、可靠的发送给工业设备，实现远程操控。
(3)设备协同作业：通过5G网络实时采集设备运行轨迹、工序完成情况等相关数据，实现设备协同工作方式优化。
(4)柔性生产制造：通过5G替换有线的连接，实现设备连接无线化，减少布线成本，同时支持快速产线重构和优化。
(5)现场辅助装备：利用5G、AR/VR、Pad等，采集现场图像、视频、声音等数据，回传云端处理生成辅助信息下发，提升现场操作人员的装配水平。
(6)机器视觉质检：利用5G将工业相机采集物料/产品信息回传，利用AI进行分析，实现物料/产品的缺陷检测。
(7)设备故障诊断：利用5G实时采集设备状态数据、运行数据和现场视频数据进行全周期监测，并利用数据挖掘、AI技术进行故障判断和预测性维护。
(8)厂区智能物流：利用5G支持AGV、AMR、叉车等，实现产线配送和智能仓储等。
(9)无人智能巡检：通过5G将巡检机器人、无人机等采集的现场视频、语音、图片等各项数据回传，利用人工智能技术进行分析。
(10)生产现场监测：利用5G将生产现场的环境、人员动作、设备运行等监测数据，回传至生产现场监测系统，对生产活动进行高精度识别、自定义报警和区域监控。
以上10个典型应用场景同时在5个重点行业得到应用和实践：
(1)电子设备制造业：华为、海尔、格力、中兴等利用5G技术积极实践柔性生产制造、现场辅助装配、机器视觉质检、厂区智能物流等典型应用场景，显著提高了生产制造效率、降低了生产成本、提升了系统柔性，为电子设备制造行业实现数字化转型进行了有益探索。
(2)装备制造业：中国商飞、上海外高桥造船有限公司、三一重工、福田汽车等应用5G技术积极探索协同研发设计、设备协同作业、现场辅助装配、机器视觉质检、厂区智能物流等典型应用，取得明显成效，为装备制造行业的高速发展注入新动力。
(3)钢铁行业：华菱湘钢、鞍钢、宝钢、马钢等应用5G技术积极探索远程设备操控、机器视觉质检、设备故障诊断、生产现场监测等典型应用场景，覆盖钢铁生产全流程，取得了提质降本增效、绿色发展的显著效果，推动了产业升级及行业转型。
(4)采矿行业：新元煤矿、千业水泥、庞庞塔煤矿、鲍店煤矿等利用5G技术积极实践远程设备操控、设备协同作业、无人智能巡检、生产现场监测等典型应用场景，成效显著。
(5)电力行业：中核集团、国家电网、南方电网等利用5G技术，实践在发电环节的现场辅助装配、输电环节的无人智能巡检、配电环节的设备故障诊断、用电环节的生产现场监测等典型应用场景，取得了明显成效。
2021年11月，发布第二批10个典型应用场景和5个重点行业的实践：
(1)生产单元模拟：基于5G网络实现生产数据的实时采集，利用数字孪生、人工智能等技术建设虚拟生产单元，模拟、仿真、分析物理生产单元运行过程，实现产能预测、生产优化和精确管控
(2)精准动态作业：5G结合北斗定位能力，对生产设备的位置和姿态精准测量，根据生产需要实时动态调整，提升作业精度和自动化水平。
(3)生产能效管控：利用5G大连接技术能力，实现对海量能效数据、排放数据的秒级采集，结合人工智能技术分析，优化生产能效，实现节能减排。
(4)工艺合规校验：5G+机器视觉+人工智能，采集实际生产工序各项数据和操作行为，与标准工艺流程对比分析，实现对配料错误、危险操作等自动告警。
(5)生产过程溯源：5G与区块链、工业互联网标识结合，将生产过程中人、机、料等信息挂了，实时追溯产品批次、品质等信息，辅助动态调整工业参数，提高产品质量。
(6)设备预测维护：将生产设备接入5G网络，实时监控设备性能和状态，结合历史数据实现设备运行趋势的提前预判，故障的提前预警。
(7)厂区智能理货：部署基于5G网络的扫码枪，工业相机等信息采集终端，识别货物标识、外观、尺寸等信息，实现厂区货物盘点、码放、分拣、仓储的自动化、智能化。
(8)全域物流监测：利用5G实时监测和分析大范围物流运输途中车辆、货物、人员等音视频信息，保障冷链、保税品、危化品运输安全。
(9)虚拟现场服务：5G+AR/VR，构建产品展示、售后服务、技能培训等环境，优化客户体验。
(10)企业协同合作：综合运用5G、边缘计算、大数据实现产业链上下游企业设备联网，数据、产品、服务等要素产沟通流动，促进产业链企业协作优化、供需匹配。
以上十个典型应用在5个重点行业得到实践：
(1)石化化工：新华粤石化、星火有机硅、中海油、扬子石化等企业将5G技术广泛应用于生产单元模拟、生产能效管控、设备预测维护、全域物流监测等场景，显著提高了企业的生产效率，优化了生产要素配置，提升了企业安全管理水平，为行业的数字化转型起到了积极促进作用。
(2)建材行业：良瓷科技、海螺集团、陕西声威建材、泰山玻纤等企业利用5G技术开展了生产单元模拟、厂区智能理货、生产过程溯源、精准动态作业等典型应用场景的实践，确保产品质量稳定，提升了生产效率，效果明显。
(3)港口行业：妈湾港、青岛港、黄骅港、天津港等港口利用5G技术积极实践生产单元模拟、生产能效管控、精准动态作业、厂区智能理货等典型应用场景，提高了港口作业效率，降低了人工成本，取得了明显成效。
(4)纺织行业：雅戈尔集团、艾莱依集团、恒申集团、新凤鸣集团等企业利用5G技术，开展了生产单元模拟、工艺合规校验、生产过程溯源、企业协同合作等典型场景的实践，极大提高了行业的数字化水平。
(5)家电行业：老板电器、美的洗涤电器、海尔集团、创维集团等企业应用5G技术积极探索生产单元模拟、精准动态作业、虚拟现场服务等典型应用场景，显著提升企业数字化、智能化水平，推动企业生产模式和产业组织方式创新，实现提质降本增效，提升企业竞争力。
实际上，除了工信部发布了两批共20个典型应用场景，以及在10个重点行业中的实践案例之外，各工业先进省份如浙江省发布30个5G+工业互联网创新应用案例、江西省25个5G+工业互联网典型应用和案例等。
（三）
5G+工业互联网重点行业和价值场景
基于以上20个典型应用场景，对应工业互联网6大类应用划分，我们做了以下对应关系：
工业互联网应用类别 |
5G+工业互联网应用场景 |
产品工艺研发 |
协同研发设计、精准动态作业 |
生产过程管控 |
远程设备操控、设备协同作业、现场辅助装配、机器视觉质检、生产现场监测、设备预测维护、生产过程溯源、工艺合规校验、生产能效管控 |
经营管理模式 |
厂区智能物流、全域物流监测、厂区智能理货 |
运维服务 |
设备故障诊断、无人智能巡检、虚拟现场服务 |
多环节协同优化 |
生产单元模拟 |
新模式新业态 |
柔性生产制造、企业协同合作 |
可见，5G+工业互联网应用场景涵盖了全部6类，在生产过程管控中应用场景最多，也符合工业互联网本身的应用热点。
从行业来看，十个重点行业如下：电子设备制造业、装备制造业、钢铁行业、采矿行业、电力行业、石化化工行业、建材行业、港口行业、纺织行业、家电行业。这十个行业和《5G全连接工厂建设指南》给出的重点建设行业完全一致。
可见，经过几年的探索实践，5G+工业互联网发展的重点行业已经逐渐聚焦到7个工业制造行业和港口、电力、矿山3个泛工业场景。
从应用的角度来看，5G+工业互联网融合创新有以下几个特点：
(1) 技术层面5G和人工智能、AR/VR的结合紧密，后两者技术衍生的应用均需要5G提供的大带宽连接能力和移动部署特性。
(2)5G是目前所有无线技术中，同时支持大连接、高带宽和移动性的比较好的技术，在工业生产管控环节能够得到更好应用。
(3)远程操控类场景需要高可靠的通信服务，5G是目前无线技术中更佳的选择。
结合当前5G+工业互联网应用的情况和5G技术本身的成熟度来看，我们认为比较具有价值的场景主要有以下几个方面：
(1)5G+机器视觉质检：利用机器视觉的质检是人工智能领域最大的应用领域，因此有大量的需求，而5G在旧产线改造或者新产线柔性部署中具有很好的优势。
(2)5G+大规模工业数采：通过对设备的运行数据采集，结合产品产能、质量等数据，可以对生产工艺优化、品质管控、排产等起到很好的效果，而5G支持的大带宽传输和柔性化部署能满足大多数场景的部署要求。
(3)5G+AGV产线/工厂物流：高度自动化的工厂需要有智能的物流体系，通过AGV、AMR、叉车等无人送货小车将物料、半成品、成品配送到工位和仓库能大幅提高生产效率，而移动场景是5G的优势领域。
(4)5G+AR辅助：装配、维护、生产安全监控等各个环节都可以借助AR辅助来提高效率、降低危险事故的发生，5G和AR的结合能充分发挥5G的移动性、高带宽特性。
当然，5G+工业互联网的创新应用还在快速发展过程中，随着装备的5G升级、5G自身性能的提高，会有更多的价值场景涌现，帮助实现行业的数字化转型。
- END -
▎作者：无界
「5G行业应用」特邀专栏作家，超15年TMT从业经历，长期关注通信、信息技术和相关产业领域，对5G、人工智能、物联网等关键使能技术及其对行业数字化转型的相互作用有深入洞察。
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