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5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展特征與發(fā)展路徑

發(fā)布時(shí)間:2022-02-10  閱讀數(shù):11848

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展特征與發(fā)展路徑



摘要:

在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展驅(qū)動(dòng)力由政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向市場內(nèi)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵拐點(diǎn),分析5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場在發(fā)展初期階段供需兩側(cè)的市場特征,尤其是需求側(cè)的個(gè)性化需求特征,選擇符合當(dāng)前 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展特征的技術(shù)、商業(yè)路徑,對5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場的健康發(fā)展,對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級具有重大積極意義。

作者簡介:
李興林,高級工程師,工學(xué)博士,主要從事5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)研發(fā)及行業(yè)解決方案工作;
辛榮寰,高級工程師,學(xué)士,主要從事光通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)咨詢設(shè)計(jì)工作;
程景浩,工程師,學(xué)士,主要從事石油石化鋼鐵行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)咨詢設(shè)計(jì)工作。


前  言


5G 是新一代信息通信技術(shù)演進(jìn)升級的重要方向,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是第4次工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐;5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及二者的融合發(fā)展是經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動(dòng)力量[1]。截至 2020 年 11 月,全國“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)項(xiàng)目超過 1100 個(gè),有力推動(dòng)了以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為核心的企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展[2]。然而,從數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的角度看,供需兩側(cè)仍然處于磨合期,存在業(yè)界所謂的“冰火兩重天”現(xiàn)象:供給側(cè)的國家和各地相關(guān)政府、相關(guān)機(jī)構(gòu)和眾多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè),熱情高漲、積極推動(dòng);需求側(cè)的工業(yè)企業(yè)卻謹(jǐn)慎參與,離規(guī)模應(yīng)用還有相當(dāng)距離。

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)供需失衡,固然與 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)處于發(fā)展初期階段有關(guān),但根本原因可能仍然在于供給側(cè)沒有正確認(rèn)識(shí)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場本身的發(fā)展階段特征。在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)處于市場發(fā)展驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換的拐點(diǎn)的關(guān)鍵時(shí)刻,厘清 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)生驅(qū)動(dòng)發(fā)展的動(dòng)力及可能的突破口,對于我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型尤為重要。

01

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展特征


1.1 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場處于發(fā)展初期階段

從時(shí)間維度看,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展時(shí)間歷程較短。2015 年國務(wù)院發(fā)布《中國制造 2025》[3]發(fā)展戰(zhàn)略和 2017年《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng) +”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》[4],2019 年我國向四大運(yùn)營商發(fā)放 5G 牌照,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展僅有數(shù)年時(shí)間發(fā)展歷程。制造業(yè)整體上對于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如何賦能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級還處于觀望、探索階段。

從供需角度,供需兩側(cè)整體上處于磨合期。供需兩側(cè)對于 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方式、落地模式存在一定程度的認(rèn)識(shí)偏差,造成需求側(cè)難以判別 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對改善企業(yè)生產(chǎn)管理水平,實(shí)現(xiàn)降本增效的效能。《5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成熟度白皮書》[5]的調(diào)查報(bào)告也表明,我國5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展尚處于早期,成熟度偏低。2020 年 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體能力發(fā)展評級分布如圖 1所示。

圖片

圖1   2020年5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體能力
發(fā)展評級分布[5]

1.2 可復(fù)制性差是 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場不同于消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)的顯著特征

消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)通過一款高度標(biāo)準(zhǔn)化的軟件產(chǎn)品提供給個(gè)人用戶,就具備了從商機(jī)到收益的市場閉環(huán)。囿于工業(yè)場景的復(fù)雜性和“千企千面”的個(gè)性化需求,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基本不具備通過一款標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品就能滿足不同行業(yè)的需要,甚至多數(shù)情況下,即便在同一行業(yè),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品也不具備規(guī)模化應(yīng)用的能力。因此,相比于消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或項(xiàng)目多數(shù)是場景化的,可復(fù)制性比消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品要低很多。

通常,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場產(chǎn)品或項(xiàng)目要求供給側(cè)具備以下3個(gè)條件:

a)必須具備需求側(cè)涉及的生產(chǎn)工藝等專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)。
b)擁有恰當(dāng)?shù)摹⒛軌蚪鉀Q需求側(cè)需求的專業(yè)產(chǎn)品/工具。
c)通過較高的技術(shù)服務(wù)水平滿足需求側(cè)的個(gè)性化要求。然而,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場供給側(cè)很難同時(shí)具備上述3個(gè)條件,這也是 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場產(chǎn)品或項(xiàng)目可復(fù)制性差的根源。

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場產(chǎn)品或項(xiàng)目可復(fù)制性差也很難通過資本市場的力量加以解決。5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場產(chǎn)品或項(xiàng)目可復(fù)制性差不僅提高了5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的建設(shè)成本,進(jìn)一步壓制了需求側(cè)的增長,拉長了5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場的成熟周期。

1.3 需求側(cè)尚不具備規(guī)模開展 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的條件

制造業(yè)整體上可以開展5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的前提是:自身在自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化和人才方面已經(jīng)具備了一定水平。但據(jù)兩化融合聯(lián)盟數(shù)據(jù)[6],2018 年,我國工業(yè)企業(yè)設(shè)備數(shù)字化率僅45.9%,數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率48.4%,企業(yè)通過通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同層級互聯(lián)互通的比例低于20.3%;從信息化程度看,高達(dá)77.6% 的企業(yè)不具備規(guī)模開展 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的條件(見圖 2)。

圖片

圖2  2018年企業(yè)實(shí)現(xiàn)不同層級
互聯(lián)互通的情況[6]

據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)[7],2019 年中小型工業(yè)企業(yè)約占工業(yè)企業(yè)總數(shù)量的 98%,貢獻(xiàn)了我國 60% 的 GDP、50% 的稅收和 80% 的城鎮(zhèn)就業(yè)。但中小型企業(yè)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的人才儲(chǔ)備、可投入資金存在明顯短板,目前難以承受5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目投資。

因此,整體上我國工業(yè)企業(yè)需要補(bǔ)足在自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化方面的短板;在建設(shè)投資可負(fù)擔(dān)性、人才儲(chǔ)備方面也難以承受規(guī)模開展 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

1.4 供給側(cè)自身能力與需求側(cè)要求還有較大差距

1.4.1 技術(shù)能力

在工業(yè)控制現(xiàn)場,如圖3 所示,5G 網(wǎng)絡(luò)主要用于滿足 ISA-95 標(biāo)準(zhǔn)(對應(yīng) GB/T 20720)第 2 層及以上層次控制需求。因?yàn)?G通信協(xié)議不適用ISA-95標(biāo)準(zhǔn)定義的第1層的運(yùn)動(dòng)控制和現(xiàn)場控制。通過UPF下沉的方式,5G構(gòu)建的工廠內(nèi)網(wǎng)端到端平均網(wǎng)絡(luò)時(shí)延已經(jīng)降到20 ms 以下,通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,可進(jìn)一步降到 10 ms 左右,已經(jīng)滿足工廠內(nèi)過程控制對網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的要求,即基本滿足對照 ISA-95 標(biāo)準(zhǔn)第2 層及以上層的時(shí)延要求[8-9]。在網(wǎng)絡(luò)層面,目前面臨的主要問題是 5G 網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)既有生產(chǎn)工控網(wǎng)絡(luò)的融合問題,如5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建工業(yè)環(huán)網(wǎng)、非確定 IT 網(wǎng)絡(luò)和確定性 OT 網(wǎng)絡(luò)融合等問題。

圖片

圖3  企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成模型

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)供給側(cè)主要的問題在于沒有滿足需求側(cè)對可定制、輕量化的要求,其原因在于供給側(cè)以IT的思路做IT和OT融合的項(xiàng)目,主要表現(xiàn)為:

a)需求側(cè)要求的是能夠解決某影響生產(chǎn)單一環(huán)節(jié)、單一產(chǎn)線的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),比如倉儲(chǔ)物流,多產(chǎn)線/車間之間的生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)與調(diào)度。而供給側(cè)很難為客戶提供“量身定制”的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)解決方案,因?yàn)檫@會(huì)造成供給側(cè)產(chǎn)品維護(hù)成本的急劇上升。
b)需求側(cè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的要求是以解決具體生產(chǎn)問題為導(dǎo)向的,而供給側(cè)常常因?yàn)椴涣私夤I(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)工藝、業(yè)務(wù)邏輯,難以為客戶提供與之適配的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。
c)需求側(cè)“數(shù)據(jù)不出廠區(qū)”的要求,導(dǎo)致供給側(cè)提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)必須具備私有化部署的技術(shù)特性。囿于成本和技術(shù)實(shí)施難度,供給側(cè)推動(dòng)平臺(tái)私有化部署的意愿較低。
d)需求側(cè)對OT域數(shù)據(jù)及IT域數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通具有強(qiáng)烈需求,但 OT 域數(shù)據(jù)采集涉及眾多采用不同工業(yè)協(xié)議的工業(yè)設(shè)備。目前供給側(cè)提供商多來自 IT 領(lǐng)域,對工業(yè)設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)開展互聯(lián)互通活動(dòng)時(shí),在數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性、解耦性等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)存在短板,影響了項(xiàng)目建設(shè)的最終成效。

1.4.2 商業(yè)模式

供給側(cè)必須認(rèn)識(shí)到5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場的市場推廣模式與消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)存在顯著差異:消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)借助資本力量+地推的模式就可以快速占領(lǐng)市場的商業(yè)模式不適用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場屬于2B市場。2B市場的項(xiàng)目建設(shè)決策鏈長度、建設(shè)周期遠(yuǎn)大于 2C 市場,對產(chǎn)品穩(wěn)定性、對售后服務(wù)及時(shí)性的要求也遠(yuǎn)高于2C市場。

需求側(cè)能夠?yàn)?5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造的新價(jià)值付費(fèi),但不會(huì)為 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)先進(jìn)性付費(fèi)。供給側(cè)需要扭轉(zhuǎn)當(dāng)前以“技術(shù)先進(jìn)性”為核心的市場落地策略,轉(zhuǎn)向以解決“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融入生產(chǎn)環(huán)節(jié)創(chuàng)造新價(jià)值”為核心的市場落地策略。

02

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展推進(jìn)路徑[10]


2.1 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)市場落地的首要場景

生產(chǎn)管理層是5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)市場發(fā)展落地的首要場景。在工業(yè)現(xiàn)場,尤其是制造企業(yè),企業(yè)的經(jīng)營管理活動(dòng)分為 2 個(gè)層次:運(yùn)營管理層和生產(chǎn)管理層,也即傳統(tǒng)意義上的 IT 和 OT 層。IT 層的數(shù)字化、信息化程度要高于 OT 層。IT 層的核心是數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)分析的企業(yè)輔助決策。在實(shí)施層面,IT層的易實(shí)施性也優(yōu)于 OT層。相反,在數(shù)字化、信息化、可實(shí)施性等方面不占優(yōu)的、卻直接承擔(dān)制造企業(yè)的價(jià)值創(chuàng)造的OT層,對于通過5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)降本增效的意愿更強(qiáng)烈,困難也更大。

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目要考慮生產(chǎn)管理層的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)包括生產(chǎn)管理層的組織方式、工序特征、技術(shù)可承受度等。脫離具體生產(chǎn)管理層對象的可承受度將直接影響5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)成效。

2.2 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心“軟裝備”

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)是一個(gè)工業(yè)軟件產(chǎn)品:通過采集生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、融合專業(yè)領(lǐng)域知識(shí),再反向控制物理實(shí)體實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造。與傳統(tǒng)的專注單個(gè)或多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工業(yè)軟件相比,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)覆蓋的廣度、深度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工業(yè)軟件。

a)廣度。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅承擔(dān)了 MES 軟件對人員、資源分配、計(jì)劃安排與執(zhí)行等生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)與調(diào)度的功能,而且把生產(chǎn)裝備的聯(lián)動(dòng)控制也納入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的功能范疇。
b)深度。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅注重對單個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的充分感知、實(shí)時(shí)決策,反饋控制,而且更加注重對整體正常環(huán)節(jié)的充分感知、實(shí)時(shí)決策,反饋控制。受益于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的開放性,先進(jìn)的專業(yè)知識(shí)也得以及時(shí)融入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的控制邏輯,快速提升制造業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

因此,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、數(shù)字孿生工廠的核心“軟裝備”。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)平臺(tái)+個(gè)性化技術(shù)服務(wù)的技術(shù)發(fā)展模式

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可復(fù)制性差的主要原因是制造業(yè)現(xiàn)場的個(gè)性化需求。個(gè)性化需求直接抬升項(xiàng)目投資和延長實(shí)施周期,進(jìn)而延長投資回報(bào)期。標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)平臺(tái)+個(gè)性化技術(shù)服務(wù)的技術(shù)發(fā)展模式是提高5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目可復(fù)制性的有效手段。

a)標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)平臺(tái)聚焦 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的共性需求。網(wǎng)絡(luò)接入管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、工業(yè)物聯(lián)模塊、工業(yè)控制模塊以及用于能力輸出的對外接口模塊。
b)基于標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)平臺(tái)提供的底座能力,通過技術(shù)服務(wù)滿足客戶的個(gè)性化需求。滿足制造業(yè)現(xiàn)場的個(gè)性化需求的技術(shù)服務(wù)可由標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)平臺(tái)提供商完成,也可由第三方合作伙伴完成。

標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)平臺(tái)+個(gè)性化技術(shù)服務(wù)的技術(shù)發(fā)展模式不僅有效降低了項(xiàng)目建設(shè)成本,而且有利于通過專業(yè)化分工的方式建立更加完善的5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目交付生態(tài),推動(dòng)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)健康繁榮發(fā)展。

2.4 生產(chǎn)管理組織方式是 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮最大效用的重要因素

作為一種技術(shù)手段,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的有力工具。但數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成敗取決于生產(chǎn)組織方式、人才、技術(shù)、管理方式等多種因素。先進(jìn)的生產(chǎn)力需要與之適配的生產(chǎn)關(guān)系。撫順新鋼鐵在實(shí)踐 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),推動(dòng)傳統(tǒng)鋼鐵冶金企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中,通過優(yōu)化工作內(nèi)容,重新梳理工作銜接的方式,改變了不符合數(shù)字化轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)組織方式,取得了很好的成效[8]。因此,針對數(shù)字化企業(yè)對生產(chǎn)組織方式、部門崗位設(shè)置、工藝改進(jìn)等要求,優(yōu)化現(xiàn)有生產(chǎn)組織方式對發(fā)揮5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的最大效用具有重要意義。

03

結(jié)論


目前,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正處于由政策驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)向市場內(nèi)生驅(qū)動(dòng)力的關(guān)鍵發(fā)展拐點(diǎn)。正確認(rèn)識(shí)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場在發(fā)展初期階段的特征,尤其是需求側(cè)個(gè)性化需求,正確認(rèn)識(shí) 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目技術(shù)模式和商業(yè)模式,對5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場快速通過供需兩側(cè)的磨合期進(jìn)入以市場內(nèi)生動(dòng)力為主的階段具有舉足輕重的意義。

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來源: 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)授權(quán)發(fā)布



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