作為中國“工業(yè)風(fēng)向標(biāo)”的年度展會(huì)，以“智能、互聯(lián)——賦能產(chǎn)業(yè)新發(fā)展”為主題的第21屆中國國際工業(yè)博覽會(huì)2019年9月18日正在上海舉行，在本屆的展會(huì)上，“5G 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“AI(人工智能) 制造”成為亮點(diǎn)，有了新技術(shù)添力，機(jī)器變“聰明”，中國制造更升級(jí)。

       隨著美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，德國工業(yè)4.0、及中國制造2025等國家層面制造發(fā)展戰(zhàn)略的提出，智能制造已經(jīng)成為全球制造業(yè)發(fā)展的共同趨勢(shì)和目標(biāo)，《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020 年）》（工信部聯(lián)規(guī)〔2016〕349 號(hào)）指出，智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。

       信息化革命愈演愈烈，機(jī)器設(shè)備、人和產(chǎn)品等制造元素不再是獨(dú)立的個(gè)體，它們通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)緊密聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)一個(gè)更協(xié)調(diào)和高效的社會(huì)化制造系統(tǒng)。人工智能和制造系統(tǒng)的結(jié)合將是必然的，利用機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、認(rèn)知分析等算法模型，可以提升工廠控制管理系統(tǒng)的能力，實(shí)現(xiàn)更智能化的新型制造方式，才能使企業(yè)在今天競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境獲得更好的優(yōu)勢(shì)。在智能制造生產(chǎn)場(chǎng)景中，需要機(jī)器人有自組織和協(xié)同的能力來滿足柔性生產(chǎn)要求，智能制造需要設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接到云端，基于超高計(jì)算能力的平臺(tái)，并通過大數(shù)據(jù)和人工智能對(duì)生產(chǎn)制造過程進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算控制，通過企業(yè)將大量運(yùn)算功能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能移到云端，這將大大降低設(shè)備的硬件成本和功耗。

       從上面關(guān)于智能制造的概念中我們可以看到，智能制造是使用數(shù)字化的知識(shí)和信息作為關(guān)鍵生產(chǎn)要素、以現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)作為重要載體、以信息通信技術(shù)的有效使用作為重要推動(dòng)力的一系列制造經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和新型生產(chǎn)方式。在制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，各種生產(chǎn)要素都要通過數(shù)字化的刻畫和表達(dá)，生產(chǎn)要素之間的數(shù)據(jù)要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通才能實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同的制造活動(dòng)，因此機(jī)器和人員之間需要進(jìn)行越來越多的相互通信，而傳統(tǒng)有線技術(shù)限制了這種相互通信的方式，同時(shí)也影響了現(xiàn)有工業(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)所需的靈活性，并且為了滿足柔性制造的需求，工業(yè)機(jī)器人需要滿足可自由移動(dòng)的要求。因此顯而易見，在智能制造生產(chǎn)過程中，需要無線通信網(wǎng)絡(luò)具備極低時(shí)延和高可靠的特征，智能制造過程中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)和工廠生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)時(shí)通信、以及海量傳感器和人工智能平臺(tái)的信息交互，和人機(jī)界面的高效交互，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)有多樣化的需求以及極為苛刻的性能要求，并且需要引入高可靠的無線通信技術(shù)。

      高可靠無線通信技術(shù)在工廠的應(yīng)用，一方面，生產(chǎn)制造設(shè)備無線化通信使得工廠模塊化生產(chǎn)和柔性制造成為可能。另一方面，因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)可以使工廠和生產(chǎn)線的建設(shè)、改造施工更加便捷，并且通過無線化可減少大量的維護(hù)工作降低成本。

      在智能制造自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，通信低時(shí)延的應(yīng)用尤為廣泛，比如對(duì)環(huán)境敏感高精度的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)、化學(xué)危險(xiǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)等。智能制造閉環(huán)控制系統(tǒng)中傳感器(如壓力、溫度等)獲取到的信息需要通過極低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞，最終數(shù)據(jù)需要傳遞到系統(tǒng)的執(zhí)行器件(如：機(jī)械臂、電子閥門、加熱器等)完成高精度生產(chǎn)作業(yè)的控制，并且在整個(gè)過程需要網(wǎng)絡(luò)極高可靠性，來確保生產(chǎn)過程的安全高效。數(shù)據(jù)連接的延遲主要在傳輸建立數(shù)據(jù)連接時(shí)發(fā)生的延遲，這會(huì)影響來自移動(dòng)設(shè)備或傳感器的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)，在早期無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，包括4G和Wifi，這種延遲對(duì)于工業(yè)實(shí)時(shí)控制的需求來說太長并且是不可預(yù)測(cè)的，而有線網(wǎng)絡(luò)又給各種數(shù)據(jù)采集傳感器和數(shù)字化設(shè)備的安裝部署帶來很大的不便。

      對(duì)于制造業(yè)而言，建立物聯(lián)網(wǎng)一個(gè)挑戰(zhàn)將是在室內(nèi)環(huán)境中建立可靠的無線電網(wǎng)絡(luò)，這些環(huán)境可能會(huì)受到無線電干擾。另一個(gè)挑戰(zhàn)是頻譜的可用性，在相同頻譜中操作的公共網(wǎng)絡(luò)可以為制造過程所依賴的無線信號(hào)提供甚至更多的干擾。許多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)被設(shè)想為私有網(wǎng)絡(luò)，采用專用光譜和更小的組合可以避免干擾，一些國家可能會(huì)將某些頻段用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)使用。

     然而智能制造所強(qiáng)調(diào)的社會(huì)化協(xié)同生產(chǎn)方式，卻讓當(dāng)今制造活動(dòng)的協(xié)同范圍突破傳統(tǒng)車間的室內(nèi)環(huán)境，未來數(shù)字化工廠中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)的工作范圍可以是或者幾百平方公里到幾萬平方公里，甚至可能是跨多個(gè)企業(yè)的分布式部署，根據(jù)生產(chǎn)場(chǎng)景的不同，制造工廠的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)可能有數(shù)以萬計(jì)傳感器和執(zhí)行器，需要通信網(wǎng)絡(luò)的海量連接能力作為支撐。

      隨著智能制造場(chǎng)景的引入，制造對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)的需求已經(jīng)顯現(xiàn)，作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G技術(shù)切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，能滿足工業(yè)環(huán)境下設(shè)備互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互需要， 5G網(wǎng)絡(luò)可為高度模塊化和柔性的生產(chǎn)系統(tǒng)提供多樣化高質(zhì)量的通信保障。

      新一代無線5G通信具有可靠、響應(yīng)靈敏的特點(diǎn)，在工業(yè)制造過程控制中將是一個(gè)明顯的機(jī)會(huì)。5G技術(shù)不僅會(huì)降低延遲，而且更具可預(yù)測(cè)性，這意味著工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中具有時(shí)間關(guān)鍵事件的流程可以依靠5G無線數(shù)據(jù)傳輸，以及可以與其他時(shí)間關(guān)鍵事件進(jìn)程通信。例如，在制造過程中，5G無線數(shù)據(jù)通信可以是用于傳送時(shí)間關(guān)鍵事件的可靠通信方法，在智能制造的許多方面，5G將成為物聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)者，5G連接將使更多數(shù)據(jù)以更少的延遲進(jìn)行傳輸，因此來自工廠傳感器的數(shù)據(jù)采集可以實(shí)時(shí)流動(dòng)并具有可控的延遲。

      5G網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)智能制造理想的通信網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)橹悄苤圃焐a(chǎn)應(yīng)用提供端到端定制化的網(wǎng)絡(luò)支撐，在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化控制、物流追蹤、工業(yè)AR、云化機(jī)器人等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，5G技術(shù)起著基礎(chǔ)性的支撐作用。5G愿景旨在提高移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)所有關(guān)鍵性能指標(biāo)的性能，這不僅僅是容量和速度的提高，5G網(wǎng)絡(luò)將提供更快和更可靠的服務(wù)，為物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、無線寬帶以及更快的視頻接收和傳輸打開新的商機(jī)。

       智能工廠是5G技術(shù)的重要應(yīng)用場(chǎng)景之一。利用5G網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)設(shè)備無縫連接，并進(jìn)一步打通設(shè)計(jì)、采購、倉儲(chǔ)、物流等環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，從而構(gòu)造一個(gè)面向未來的智能制造網(wǎng)絡(luò)?！吨袊圃?025》明確提出，“加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃與布局，建設(shè)低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”“全面突破第五代移動(dòng)通信（5G）技術(shù)、核心路由交換技術(shù)、超高速大容量智能光傳輸技術(shù)、‘未來網(wǎng)絡(luò)’核心技術(shù)和體系架構(gòu)?！?

5G能支持1000億級(jí)別的物聯(lián)網(wǎng)連接，并提供工業(yè)級(jí)的可靠性和實(shí)時(shí)性，這些能力使得5G能成為支撐工業(yè)4.0、中國制造2025等產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略順利實(shí)施的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

      多年的互聯(lián)網(wǎng)繁榮、科技模式創(chuàng)新、生活方式變化，其實(shí)只是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)乃至國家競(jìng)爭(zhēng)力錦上添花的部分，而制造業(yè)的能力才是一個(gè)國家競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)弱的關(guān)鍵，這一點(diǎn)歐美發(fā)達(dá)國家和中國都已經(jīng)毫不掩飾，近年來中美貿(mào)易戰(zhàn)中，雙方在芯片乃至科技產(chǎn)品的糾紛，已經(jīng)明確表露了這點(diǎn)-----美國急切希望奪回“制造業(yè)霸主”地位，并且不希望中國制造業(yè)繼續(xù)快速加強(qiáng)，中國未來真正的國際地位提升，也只有在制造業(yè)方面的發(fā)展更進(jìn)一步才有可能。

      無論是要實(shí)現(xiàn)中國智造，還是實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)代中國經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展模式，中國發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都是不可或缺的，中國在未來通信行業(yè)尤其5G方面會(huì)加大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，才能為中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速推進(jìn)打下了“硬件基礎(chǔ)”，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)表面上看僅僅是“互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用”，但核心目標(biāo)就是國人夢(mèng)寐以求實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的“中國制造2025”。