5G赋能工业互联网面对的挑战

如果说2018年是工业互联网发展的元年，2019年则是5G商用元年。当5G与工业互联网相遇，碰撞后会有怎样的能量爆发，本文从工业互联网概念；国内主要工业互联网平台列举；国际主要工业互联网平台之西门子——MindSphere；5G赋能工业互联网面对的挑战；四个方面进行阐述。

工业互联网概念

2012年工业互联网的概念正式提出，使大量设备相连有了真实落地的意义，大数据分析、云计算开始真正在工业领域创造价值。

我们先来看一下工业互联网的两版官方定义：

1、工业互联网是链接工业全系统、全产业链、全价值链，支撑工业智能化发展的关键基础设施，是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式，是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。

2、工业互联网是开放、全球化的网络，通过将人、数据、智能资产和设备连接起来，并结合软件和大数据分析等技术，达到提高生产力和工作效率、降低成本、减少资源使用的目标。

我的理解：通俗而言，工业互联网是将互联网与工业系统连接融合。

网络、平台、安全三要素实时高效互联互通，将先进计算、感应技术、智能分析技术应用于工厂的内网、外网，是新兴产业与新兴工业经济发展的新方向。

工业互联网参考架构——来源：工业互联网联盟

国内主要工业互联网平台

从2018年初到2019年中，工业和信息化部发布了《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》三年行动计划；先后成立了工业互联网战略专家委员会、中国工业互联网研究院；有4类72个项目入选试点示范项目；国内已有50多家工业互联网平台在深度发展，例如：COSMOPlat平台（海尔）、INDICS+CMSS（航天云网）、FusionPlant（华为云）、ET工业大脑平台（阿里云）、根云（树根互联）、浪潮云工业互联网平台（浪潮集团）、天翼云工业互联网平台（中国电信）、木星工业互联网平台（腾讯云）、汉云工业互联网平台（徐工）等。

国际主要工业互联网平台之西门子——MindSphere

2016年4月：MindSphere在汉诺威工业博览会上西门子正式发布，其是基于云的开放式物联网操作系统；2017年6月：在西门子亚太首个数字化体验中心落成；2018年7月9日：西门子和阿里巴巴旗下的云计算公司阿里云在柏林签署备忘录，携手共同推进中国工业互联网的发展。

2019年4月，汉诺威工业博览会上，西门子宣布西门子基于云的开放式物联网操作系统——MindSphere牵手阿里云，正式进入中国。

西门子——MindSphere一路走来，从在国外MindSphere西门子工业云仅通过 AWS（Amazon Web Services）和微软的 Azure云平台上完成部署，为欧美国家提供服务，到MindSphere 搭建在阿里云的服务器上，标志着西门子的数字化业务已进入中国，将共同参与构建起中国工业互联网新生态的发展。

MindSphere是云计算技术在工业领域的应用，属于平台即服务PaaS。其纵向向下连接多种现场设备，向上提供可适性的应用程序MindApp。MindSphere也是一个开放的物联网生态系统。在工业领域，可通过其进行设备预警大数据维护、能源数据管理以及工厂资源优化等数字化服务。

西门子——MindSphere开放式物联网操作系统

5G应用对工业互联网发展的挑战

1、5G的发展历程

从1979——2019年，从1G——5G，40年的发展历程，实现了5G可达百兆下载速度、10 G带宽、100万／平方公里的连接量、1-0.5ms 的时延，即：高数据传输速率、高带宽、超短延迟、能够实现海量数据的互联。工业5G的这些特点，将为生产、物流、维护所需的无线网络打开大门，虽然我们可以看到其是工业互联网蓬勃发展不可或缺的关键技术，但工业领域是标准先行，R16标准版本要到2020年第二季度才会正式发布，如何跨越跨界融合的专业性壁垒、IT、OT和CT融合的技术壁垒、行业与行业之间的产业壁垒，是工业互联网发展带给5G的真正挑战与考验。西门子从规范制订开始，依托2018年成立的互联工业联盟，R16标准推出后，将会推出基于工业5G整体解决方案的实验项目和平台。

2、5G在工业领域应用的挑战

2019年6月6日，工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放了5G商用牌照，工业互联网因其行业革新驱动力大，成为5G服务发展的重点行业。但5G只有与云计算、大数据、边缘计算、物联网、人工智能等相结合，才能真正为工业企业服务，提升复合的端到端的能力。牌照虽然得到了颁发，却依然处在起步阶段，预计真正的商业运营要明年R16标准版本发布后开展。

工业的复杂环境，例如无线干扰和电池兼容性等问题，对5G在工业互联网的应用与传统消费领域的应用要求差异很大。5G在工业上的应用，是增量的应用，还是在替代既有的应用？几百种的工业协议与5G如何结合，协议如何适配？工业的标识问题，工业互联网的安全问题等，决定了工业互联网的复杂性。

挑战一：实现无线网络冗余

我们知道，在化工等行业，重要工艺段的控制系统，均会采用双机热备冗余，主机故障，备机无缝切换，从而保证生产的安全有序进行。如何用无线的网络实现冗余，实现一主一备，并且能够避免供应故障，提高网络传输的可靠性，是5G与工业互联网相遇的挑战之一。

挑战二：保证网络高效安全

控制系统必须向用户确保控制的安全性。网络系统也必须向用户承诺网络的安全性。关联到安全生产，制造业一般会采用局域网或私有云。如果用公有云，就要求数据采集精准，参数传输可靠，保证工业数据加密传输，适应工业现场多种基础物理场景。拥抱5G就要保护数据的安全性，提高电池兼容性，保证设备在高频干扰的情况下运行，最大化保证网络系统安全。这是5G与工业互联网相遇的挑战之二。

挑战三：IT、OT、CT，3T融合

无论离散制造业还是流程制造业，拥抱5G必然离不开运营商的网络系统，并要保证设备低功耗运行。工厂设备正常的寿命为10-20年，工业设备更换频次最高是一年，如何将芯片的算力、工业软件应用到千变万化的工业物理场景中，将网络、设备、计算机和人，有效集成，进行数据分析，充分发挥IT、OT、CT方面的能力，还在探索中。