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2022-11-01

AII成果丨中國信通院聯(lián)合工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟共同發(fā)布《5G全連接工廠建設白皮書》

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自2019年《“5G+工業(yè)互聯(lián)網”512工程推進方案》發(fā)布以來,我國“5G+工業(yè)互聯(lián)網”取得了積極進展。為進一步加快“5G+工業(yè)互聯(lián)網”新技術、新場景、新模式與生產緊密結合、深入落地,工業(yè)和信息化部在《工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》首次提出打造5G全連接工廠,于2022年發(fā)布《5G全連接工廠建設指南》(以下簡稱《指南》),明確了5G全連接工廠建設的總體要求、建設內容和建設路徑。


中國信息通信研究院聯(lián)合工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟(以下簡稱“聯(lián)盟”或AII)35家單位,在《指南》的指引下,深入研究企業(yè)數字化轉型過程中的重點和難點、5G在工業(yè)生產中發(fā)揮的作用、當前工業(yè)互聯(lián)網基礎設施建設情況、總結“5G+工業(yè)互聯(lián)網”發(fā)展成效等工作的基礎上,進一步探討5G全連接工廠創(chuàng)新發(fā)展的重要意義,分析5G全連接工廠內涵,研究提出5G全連接工廠建設框架和建設實施方案等,編制形成《5G全連接工廠建設白皮書(征求意見稿)》(以下簡稱“白皮書”)。



報告核心觀點


01統(tǒng)一概念認識:全面解讀5G全連接工廠內涵


5G全連接工廠是充分發(fā)揮我國5G技術產業(yè)優(yōu)勢,以企業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律和實際需求為導向,以技術可行、成本可控為前提,綜合運用工業(yè)互聯(lián)網網絡、平臺、安全等基礎設施,強化5G網絡建設,普及5G、人工智能、大數據、云計算等新一代信息技術應用,探索形成“5G+工業(yè)互聯(lián)網”在產線、車間、工廠等生產現場的綜合方案。

“5G” ——是一種關鍵使能技術,5G全連接工廠是以5G為重要基礎,但不局限于5G,需要與新一代信息通信技術有機結合,探索出更多的新模式、新業(yè)態(tài)、新場景。

“全連接”——是一種發(fā)展愿景,推動工廠內內人、機、料、法、環(huán)、測等要素,根據生產實際需要廣泛聯(lián)網,充分利用5G技術打通IT和OT,幫助企業(yè)解決數字化轉型過程中的難點、痛點和堵點,實現提質、降本、增效、綠色、安全發(fā)展。

“工廠”——以工廠為重點,但不局限于制造業(yè)的傳統(tǒng)工廠,只要具備生產現場條件的行業(yè)和領域,包括礦山、港口、電力等各領域,均可積極探索建設5G全連接工廠。

隨著5G、工業(yè)互聯(lián)網的創(chuàng)新發(fā)展,推動產線、車間、工廠的持續(xù)升級,同時將5G全連接工廠方案向產業(yè)上下游進行復制推廣,逐步構建起多個5G全連接工廠協(xié)同發(fā)展的網絡生態(tài)。


02形成建設方案:進一步細化5G全連接工廠建設內容

根據《指南》中基礎設施建設、廠區(qū)現場升級、關鍵環(huán)節(jié)應用、網絡安全防護等四方面建設內容,進一步探討形成具體的建設實施方案。
a)   基礎設施建設
結合企業(yè)數字化轉型發(fā)展需求,基于5G及工業(yè)互聯(lián)網網絡、平臺、安全等,提出了5G全連接工廠基礎設施建設的 “云-邊-端”參考架構。總結5G網絡三種建設方式,探討形成5G網絡與工廠現有網絡及設備的三種接入方式,邊緣計算節(jié)點分別在產線、車間、工廠三個層級的部署方式,提出網絡服務與管理系統(tǒng)、數據存儲節(jié)點、企業(yè)標識服務節(jié)點、企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網平臺等業(yè)務系統(tǒng)的關鍵能力。
b)   廠區(qū)現場升級
在現場裝備網絡化改造方面,分析設備或系統(tǒng)可進行5G化改造的三種特征,提出了設備5G化改造兩種方式,總結人、機、料、環(huán)、環(huán)、測等聯(lián)網后采集的數據內容和采集方式。在IT/OT應用融合化部署方面,建議組織建設IT-OT融合團隊,對IT-OT進行一體化部署,通過應用軟件或系統(tǒng)功能的云化部署,研發(fā)面向工廠生產、運營、管理等需要的各類移動端應用程序(APP),建立起扁平化、靈活化 “云-邊”協(xié)同架構。在生產服務智能化升級方面,提出了工業(yè)數據深度集成與建模分析方案建議。
c)   關鍵環(huán)節(jié)應用
對工業(yè)和信息化部發(fā)布的“5G+工業(yè)互聯(lián)網”20大典型應用場景進行分類分析,給出產線級、車間級、工廠級5G全連接工廠的適配應用場景。在產線或車間中,加強生產制造類、檢測監(jiān)測類等“5G+工業(yè)互聯(lián)網”典型場景的推廣與普及。在車間或工廠中加強研發(fā)設計類、檢測監(jiān)測類、倉儲物流類、服務管理類等“5G+工業(yè)互聯(lián)網”典型場景的推廣與普及,并隨著5G技術演進和工業(yè)互聯(lián)網的創(chuàng)新發(fā)展,在工廠中進一步探索 “5G+工業(yè)互聯(lián)網”應用場景創(chuàng)新。
d)   網絡安全防護
提出企業(yè)安全防護和安全管理能力強化需求,圍繞安全技術、安全管理和安全運行等,構建網絡安全體系及建設方案,強化網絡安全防護與安全管理能力。在網絡安全技術體系建設方面,需針對接入安全、網絡安全、控制安全、數據安全和應用安全建立起縱深防御的安全結構。在網絡安全管理體系建設方面,需依據相關政策與標準,開展工業(yè)互聯(lián)網企業(yè)網絡安全分類分級管理。在網絡安全運行體系建設方面,需構建網絡安全態(tài)勢感知可視化平臺,制定工廠內網絡安全應預案。

03指明實施路徑:解析分級分類5G全連接工廠建設發(fā)展路徑


給出產線級、車間級和工廠級5G全連接工廠建設分類分級實施參考性建議,基于建設內容和產業(yè)創(chuàng)新價值,初步提出重點關注的5G全連接工廠評價關鍵要素。同時總結分析了大中小微等不同類型企業(yè)適合的5G網絡和業(yè)務系統(tǒng)的建設模式,進一步提出了新工廠和現有工廠不同的建設方案。其中新工廠建設需根據5G全連接工廠建設內容進行總體規(guī)劃,統(tǒng)籌實施建設方案。現有工廠可從檢測監(jiān)測類、倉儲物流類、服務管理類的“5G+工業(yè)互聯(lián)網”典型應用場景改造出發(fā),逐步健全5G全連接工廠關鍵能力。



報告目錄

一、 5G全連接工廠發(fā)展的重要意義


    (一) 企業(yè)數字化轉型發(fā)展加速

    (二) 5G全連接工廠創(chuàng)新發(fā)展的重要意義

二、 5G全連接工廠內涵

三、 5G全連接工廠建設框架

四、 5G全連接工廠建設實施方案

    (一) 基礎設施建設

    (二) 廠區(qū)現場升級

    (三) 關鍵環(huán)節(jié)應用

    (四) 網絡安全防護

五、 5G全連接工廠建設發(fā)展路徑

六、 5G全連接工廠生態(tài)建設

    附件1 5G全連接工廠評價關鍵要素

    附件2 縮略語

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