仪综所赵艳领：5G工业应用面临五大挑战
4月28日上午消息 4月27日下午，由GSMA主办、中国移动研究院和机械工业仪器仪表综合技术经济研究所承办、中国电信和中国联通协办的"扬帆未来-5G数字工厂研讨会"在京召开。会议以"5G工业新架构，智能制造新动能"为主题，邀请国内高校、科研院所与CT、OT各领域产业伙伴共同就5G工业融合及工业互联网未来发展进行技术研讨，探索5G与工业互联网融合新途径。
在本次研讨会上，机械工业仪器仪表综合技术经济研究所传感与网络中心副主任赵艳领发表题为"5G工业应用的发展与思考"的主题演讲。赵艳领表示，5G工业应用面临五大挑战：一是技术满足度；二是价值满足度；三是兼容满足度；四是认证满足度；五是生态完整性。
工业对网络技术要求严格
赵艳领指出，工业对网络技术的严格要求表现在三个方面：
一是性能指标（确定性、实时性、可用性、可靠性）。其中，确定性和实时性表示工业网络中数据传输时间是确定的、可预测的，确定性（deterministic）是通信系统的端到端传输延迟具有最大限值，实时性（real-time）是指系统在限定的时间内对外界事件做出处理与响应的特性，可用性（availability）是在给定条件下，事物在预定时间或时间间隔内处于某个状态并执行所要求功能的能力、尽量缩短或避免系统停机时间，可靠性（reliability）则特指传输报文/消息在可接受延时内完整无损地到达最终目的地的概率（能力）
二是物理层要求。抗干扰能力方面，工业现场环境一般比较恶劣，比如高温、高湿、多尘、电磁干扰大等，这些都可能导致设备运行和通信质量不稳定从而影响生产制造。流程工业方面，总线供电方面通信线缆同时支持数据传输和设备供电。本质安全方面，在危险区域，还要求现场仪表/设备具有本质安全（即仪表/设备应满足在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物）。
三是安全性。功能安全通信是指在IEC 61158现场总线/工业以太网通信协议栈上定义附加的安全层协议，采取相应防护措施以避免通信过程中产生如讹误、意外重复、错序、丢失、不可接受延迟、插入、伪装、寻址等通信错误。工业信息安全是指保护避免不可接受的有意的（计算机）攻击或无意的工业自动化控制系统改变。
工业发展对5G有两方面需求
谈及工业发展对5G的需求，赵艳领指出，工业发展对5G主要有两方面需求：
一方面，5G可以满足新的工业大数据的传输需求--数据种类和量级，目前无人或少人的智能工厂需要大量现场数据做决策支撑，远程诊断、预测性维护等智能应用使得现场设备上云已成"刚需"，视觉检测使得现场数据采集从一维感知到大带宽多维全景感知发展，而5G大带宽和广连接的技术特点，以及保证特定业务需求的QoS机制和网络切片技术可很好地满足这些需求。
另一方面，5G可以满足工业现场网络灵活组网和无线通信的需求。个性化定制要求生产线具有更高的灵活性，甚至可根据订单变化和业务需求而快速增加、移除可移动操作设备实现生产线重构；旋转类机械装备、老旧工厂升级改造、生产现场距离过远，以及高温高湿高腐等生产环境下，有线网络不适合使用，要求现场网络也能够支持灵活可重构的组网方式，并支持远距离传输、较强抗干扰能力。而5G 技术可以很好地满足了对于灵活组网和动态按需分配网络资源的需求，5G支持远距离无线通信，移动性好。
5G智能制造5大场景
2021 年，工信部发布了《 "十四五"智能制造发展规划》，这份规划里多次提到以5G为代表的新一代信息技术在工业应用中的表述。可以预期，新一代信息技术与制造业的融合发展还会进一步向更广阔的领域、更深层次的应用发展。
据赵艳领介绍，5G服务智能制造主要有5大场景：工厂自动化、过程自动化、HMI和IT系统、物流和仓储、监控与维护。工信部发布"5G﹢工业互联网"十个应用场景包括协同研发设计、远程设备操控、设备协同作业、柔性生产制造、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、厂区智能物流、无人智能巡检、生产现场监测，五个重点行业包括电子设备制造业、钢铁行业、装备制造业、采矿行业、电力行业。
另据了解，仪综所、中国移动与华为发起成立了"5G工业应用联合创新实验室"，聚焦5G工业应用的融合技术与标准化、工业5G网络性能测试与保障等方面，以构建5G工业应用的解决方案体系。
五大挑战待解
与此同时，赵艳领指出，5G工业应用还将面临五大挑战：
挑战1：技术满足度。对通信的低时延、可靠性、安全性为首要目标，5G的性能目前还有待进一步提升和验证。
挑战2：价值满足度。5G工业应用如何满足企业的实际需求，产生实际价值。
挑战3：兼容满足度。5G与现有工业控制网络的融合方法与技术还有待深入研究
挑战4：认证满足度。应用终端及5G网络在工业现场的验收标准、设备、技术都处于探索阶段，有待进一步加强。
挑战5：生态完整性。从5G芯片、模组、工业终端、集成等包含ICT和工业制造商、集成商、用户的生态需要构建。
