隨著工業 4.0 概念的引入，工業產業進入了新一輪的全球性革命，工業互聯網作為工業 4.0 最核心的支撐之一，其發展和應用將帶來工業生產與管理環節的升級和優化。

據工信部數據顯示，2019 年我國工業互聯網產業經濟規模達到 2.1 萬億元。目前，5G+工業互聯網正加速向企業生產核心環節延伸，預計 2020 年，我國工業互聯網產業經濟增加值規模約為 3.1 萬億元，同比增長約 48%。

同時，在技術方面，隨著 5G 商用開啟，5G 技術不斷升級，能夠全面賦能工業互聯網，不僅能讓工業互聯網應用更加節省成本，同時也能保證更加安全和精準，是驅動工業互聯網蓬勃發展的關鍵使能技術之一。

在此背景下，未來抓住 5G 帶來的全新技術機遇，加速“5G+工業互聯網”融合發展，也將進一步助推產業發展的高速增長與成熟。

工業互聯網迎來新機遇

“5G+工業互聯網”融合創新發展，將為工業轉型升級提供強勁動力。

今年 7 月份，5G 標準第一個演進版本——3GPP R16 正式凍結。回顧 R15 標準研究階段，面對 5G 的 eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（海量機器類通信）、uRLLC（超可靠、低時延通信）三大類應用場景，技術人員選擇了最熟悉、商用最先被部署的 eMBB 作為基礎架構進行定義。

在 eMBB 能力基礎之上，R16 標準加入了 uRLLC（超可靠、低時延通信）和 mMTC（海量機器類通信）兩大物聯場景應用，補齊了 5G 的“能力三角”。

可以理解為，R16 標準的完成，實現了 5G 從“能用”到“好用”的過渡升級，圍繞“新能力拓展”、“已有能力挖潛”和“運維降本增效”三方面，進一步增強了 5G 更好服務行業應用的能力，加速實現 5G 場景的應用落地。

對此，工業互聯網賦能平臺企業樹根互聯表示，隨著 R16 標準的凍結，5G 時代應用將逐漸從消費領域走向行業領域，更多賦能垂直行業。

例如，面向工業互聯網應用，引入新技術支持 1 微秒同步精度、0.5-1 毫秒空口時延、“6 個 9”可靠性和靈活的終端組管理，最快可實現 5 毫秒以內的端到端時延和更高的可靠性，提供支持工業級時間敏感網絡（TSN，Time Sensitive Networking，時間敏感網絡）。這些關鍵能力的加入，將從底層網絡架構標準方面推動工業互聯網應用的快速落地。

R16 標準凍結初期，產業如何入局？

業內普遍認為，有了底層網絡標準的推動，工業互聯網的商用落地指日可待。那么，在 R16 標準凍結初期，工業互聯網應該從何切入部署？運營商又該如何建立新的商業模式？

·URLLC 與 mMTC，誰是重頭戲？

R16 是基于現有的 NB-loT 和 eMTC 的空口，擴展 5GC 新核心網能力，實現對大連接的支持。但是，當具備這些能力之后，NB-loT/eMTC 網絡如何向 5G 演進或共存成為擺在運營商面前的問題。

紫光展銳先進通信技術實驗室首席專家潘振崗博士表示，嚴格的說，5G 標準體系里的 mMTC 的能力到目前為止主要是由 NB-IoT 承接的。NB 的市場探索已經有一段時間，R16 對 NB 的能力增強有限。對于超可靠低延時（URLLC），R16 作了很大的能力短板補充，URLLC 特性對于工業領域影響相對更大一些。

URLLC 場景的支持彌補了蜂窩技術在工業互聯網應用中實時性、可靠性的短板，為 AI、數字孿生等新興技術在工業互聯網中的應用打下了堅實的基礎，解決了一大批需要極端性能需求的場景，體現的事工業互聯網應用中高、精、尖的部分，顯現度會比較高。

恩智浦半導體 Edge Process 事業部市場部經理高磊也表達了相同見解，從本次 R16 的進展來看，行業企業可能在URLLC 應用上會做更多的工作。因為對于 mMTC 來說，實際上在 R16 中已經明確 5G NR mMTC 的應用場景不會涉及 LPWA（低功耗廣域技術），eMTC/NB-IoT 仍然將是 LPWA 的主要應用技術。而且 mMTC 在工作方向的要求與 NB-IoT 的工作特點高度吻合，甚至 5G 標準后來對 mMTC 關鍵指標的劃分也是和 NB 一致的。

目前 NB-IoT 其實已經被廣泛部署，全球至少已經有超過 80 張 NB-IoT 的網建成。這個意思是說在海量廣覆蓋上，已經做了很多工作。而 URLLC 在 R16 還是有很大的進展的。最關鍵的是對高可靠低時延的應用場景有了明確的優化。

“標準的凍結到特性技術的導入需要時間，但如上所說，mMTC 場景的解決方案是現成的，基于 NB（及 Cat1）的連接方案已經全面鋪開。目標高、精、尖的 URLLC 類場景方案受關注度高，一定程度上被認為是工業互聯網應用的標志性技術，相關方案還處于研發、產品規劃階段，一些基于產品原型的示范類應用已經有展示。” 潘振崗說道。

那么 5G 與工業互聯網的融合該從何切入？樹根互聯認為，5G 與工業互聯網的融合，可以從設備互聯互通、工業數據傳輸和場景應用的廣度和深度切入。R16 版本的 5G 網絡可破解工業互聯網設備互聯互通的難題，加速 5G 與邊緣計算的結合，降低工業場景協議轉換和設備接入難度，進而提升工業互聯網異構數據的接入能力，有效解決“數據孤島”的問題，大大增加應用場景的各種可能。

·運營商如何建立新的商業模式？

中國聯通副總經理梁寶俊指出，5G 的商業模式要避免“管道化”的重蹈覆轍，在 3G、4G 時代，運營商的角色被 OTT 取代，淪為價值很低的“管道工”，與此對應的是按流量收費的商業模式。

但在 5G 時代，每個基站的成本都是此前的 3~4 倍，已經無法再像此前一樣按流量收費，必須探索新的商業模式。5G 工業專網將根據網絡定制程度，分為物理獨立專網、公網切片專網、公網共享專網三種服務能力，為客戶提供特定區域覆蓋、數據可靠傳輸、業務安全隔離、設備可管可控的基礎連接網絡，能夠全方位滿足客戶在組織、指揮、管理、生產、調度等環節的通信服務需求。5G 專網中也分為獨享、優享、尊享等不同級別的服務，并據此確立收費標準。

R16 標準凍結后，5G 與工業互聯網融合將呈現哪些變化？

從目前的進展來看，主要有三個層面：

一是在邊緣智能層面，5G 有利于就近提供算力，將提高設備端的數據處理能力，實現設備的實時響應；

二是在無線下沉層面，5G 逐步下沉與 TSN、高精度定位等功能融合，促進 PLC、DCS 等工業控制器通信能力的提升，讓機器之間的互通更加扁平化；

三是在應用升級層面，利用 5G 搭建更寬、更廣、更快和更可靠的通信基礎設施，同時利用云端的超強計算能力和 AI 技術對海量數據進行分析和學習，可以打造云、邊、端一體化的工業大腦。

從具體場景來看，樹根互聯提到了 5G 與工業互聯網融合應用出現的八大類新型場景——5G+超高清視頻、5G+AR、5G+VR、5G+無人機、5G+云端機器人、5G+遠程控制、5G+機器視覺以及 5G+云化 AGV，相應應用場景對 5G 網絡提出了新的需求。

其中，5G 與超高清視頻的融合應用已進入應用成熟期，將成為 5G 在工業互聯網領域的第一批應用場景；5G+AR、5G+VR 以及 5G+機器視覺等應用已進入高速發展期，經濟價值逐漸顯現，未來 1-2 年將成為工業互聯網的主流應用場景。

恩智浦則重點強調了 TSN 和 5G 專網的快速發展，R16 確定了對 5G+TSN 的支持。作為行業熱點，目前已經看到在電力，軌交，工業自動化產線都有國字號的團隊在 TSN 上大量投入，對 5G +TSN 的研發也應該已經提上日程。作為 IEEE 的標準，TSN 是工業 4.0 中 IT 和 OT 融合的重要助力，基于 5G URLLC 的低時延高可靠能力，滿足 TSN 架構的四大嚴苛的功能需求：時間同步、低時延傳輸、高可靠性和資源管理。5G 與 TSN 融合后，可通過 5G NR 無線替代工廠內的有線網絡，讓工業生產更加柔性化。

5G 賦能之外，工業互聯網痛點何在？

在數字經濟高速發展的當下，R16 標準的完成補齊了 5G“能力三角”，提升了工業互聯網在數據傳輸、通信等方面的性能。工業互聯網發展固然夠快，但卻不夠完善。

由于工業互聯網落地布局不易，其發展過程中經常暴露出各種各樣的難題與共性問題。受此影響，未來發展不僅需要更多考慮與行業、企業需求痛點的結合，更要針對這些問題作出應對和解決。

那么，當前還有哪些因素在影響工業互聯網行業的發展？

成本高

樹根互聯認為，后續 5G 商業模式中最需要解決的就是性價比的問題，有必要探索出一個整體的解決方案。如果仍像現在這樣單點做 5G，無論是整個廠區還是原來的有線網投資，在成本上是無法維持的。5G 組網之后，應該探索出對過去各種有線網絡的替代方案，并且在便利性、可靠性，乃至整體成本上創造新的價值。

因此，在 5G R16 標準確立之后，業界應該思考如何在成本、可靠性、先進性方面實現可持續發展，作出差異化的網絡配置，根據不同的價值進行收費，形成運營商與用戶之間共贏的商業模式。

對此，運營商方面也在探索新的商業模式，例如將 5G 工業專網根據網絡定制程度分類，按照客戶不同需求提供特定服務，然后根據不同級別的服務，確立不同等級的收費標準。

安全問題

國民技術市場部專家指出，在推進工業互聯網建設過程中，信息安全已上升為國家戰略。目前來看，工業互聯網信息安全問題嚴峻：“5G+工業互聯網”帶來智能化，同時也帶來潛在的資產與信息安全風險，涉及采集、傳輸、存儲和分析數據的制造生產流程的整個環節。

當大量的工業終端設備大規模接入云端之后，機器和設備可能會遭到多種類型的攻擊，生產過程會受到破壞和干擾，甚至停止。Gartner 在 2018 年調查顯示，近 20%的企業組織在過去三年中至少發現一次基于物聯網的被攻擊事件，預計全球物聯網安全支出將在 2020 年達到 24.57 億美元。

在實際應用中，物聯網的云業務平臺往往面臨未授權訪問、敏感數據挖取、偽造請求攻擊、假冒服務器等安全風險;管道端則面臨中間攻擊、數據監聽、劫持、數據協議分析等安全威脅;而接入物聯網的海量終端，也面臨著可信根提取、固件提取、逆向分析、硬件破解、設備偽造等潛在風險。

因此，如何在復雜多變的工業環境中保障系統和網絡安全、保證數據的安全可信是巨大的挑戰。

恩智浦半導體 Edge Process 事業部市場部經理高磊向筆者強調了網絡邊緣側安全問題的重要性。“如果將工業物聯網的終端設備最終都會接入云作為一個討論背景，我認為管道側的安全其實做的相對還是不錯的，更多的問題可能出在邊緣側設備。因為邊緣設備接入數量巨大，成本要求高，品類繁雜，很難管控。因此邊緣安全至關重要，所需功能包括安全啟動信任錨、片上加密、安全配置、雙向設備認證、安全設備管理、空中 （OTA） 安全升級更新和生命周期管理等全系列風險問題。”

紫光展銳認為，解決工業互聯網的安全是一個系統工程，需要在工業互聯網體系架構中涉及到的所有環節都需要增加安全方面的設計。以 5G 在工業互聯網中的應用為例，5G 專網的部署、切片技術的應用以及基于安全芯片的行業終端的使用都是針對性解決方案的例子。終端側更是需要有完整的安全體系架構設計，包括安全啟動、TEE 可信執行環境、安全密鑰管理、安全外設接口、國密算法支持、存儲加密等等一系列安全特性。

工業互聯網的滲透應用進一步擴展了安全的內涵和邊界，引發企業對生產運營安全更多的擔憂，同時也因全面連接加大數據安全風險，而與此相應的數據確權、流轉等規則尚未建立，導致大量企業在是否應用工業互聯網上舉棋不定。在安全防護方面，安全監管和制度體系尚不健全，安全態勢感知、預警、防御等技術能力亟待提升。

標準不統一

數據采集是發展工業互聯網的前提，但工業市場制造設備種類繁多、生產廠家眾多，各企業，各類型制造設備的數據結構、格式各不統一，導致數據采集的按照統一標準實現的難度大，就會出現設備與設備之間、設備與系統之間互聯互通操作困難，制約了加工系統信息化水平的提高和生產智能化的進程。

人才短缺

工業企業應用工業互聯網的配套人才和資源注入能力準備不足，企業要實際利用工業互聯網需要既了解工業又懂互聯網的復合型人才，才能協助服務提供商將工業互聯網嵌套到企業生產運營中。

國民技術對此也深有體會，“缺乏人才儲備，發展工業互聯網所需的既精通工業技術又懂信息技術的跨界融合人才極度缺乏，人才缺口如果得不到解決，未來將嚴重阻礙工業互聯網的發展。”

應用基礎薄弱

從應用基礎看，企業數字化基礎和能力薄弱，制約規模化推進。尤其是我國工業企業數字化基礎整體較弱，大多處于工業 2.0 和 3.0 階段之間，應用工業互聯網的必要條件有欠缺。特別是數量眾多的中小企業，更需投入大量資源對設備和內網等進行改造，才能部署應用工業互聯網。

此外，還需要投入一定的資金支持前期改造和持續運轉，這對整體盈利能力不強和從事傳統制造業生產的企業來說都是不小的挑戰。

工業互聯網市場仍在起步階段，中小型企業的數字化轉型意識、意愿和行動力有待提升，也需要給行業企業和市場一些接受新事物的時間。

生態體系不完善

從整體環境看，融合發展和應用尚缺乏必要的保障和支撐，制約生態體系良性發展。

缺乏完善的公共服務平臺和服務，跨界融合是工業互聯網發展和應用的內在要義，對供需對接、資源共享、要素協同等有更高的要求。目前與之相關的公共服務平臺數量有限，服務能力尚無法全面支撐發展所需。

此外，尚未探索出可持續的商業模式，由于工業企業需求差異大，供給方無法推出標準化、通用化的工業互聯網解決方案，這同時也導致需求方無法以低價獲得高質的針對性服務，延緩供需良性互促局面的形成。

破局之路

5G 網絡的逐漸完善在某些方面賦能工業互聯網向前發展，但現階段，我國工業互聯網的發展處于起步階段，在大數據管理、服務、安全體系以及成本管控等方面仍存在一定問題，同時在人才、產業技術等領域也存在不小的困難。

抓住機遇是一方面，直面挑戰是另外一方面。上述挑戰既是行業通病，也是我國產業發展繞不開的難題。

通過上述描寫和分析，筆者將破除行業問題的措施總結為三點。

其一：實現技術的不斷突破與升級。加強核心技術攻關，推動關鍵技術升級，對于工業互聯網的大數據應用來說具有至關重要作用。目前，我國聚焦核心關鍵技術研究，始終在持續推進工業互聯網數據中心建設，這表明國家對技術發展的高度重視。在此背景下，未來技術升級還需企業助力。

其二：加速標準的持續構建與完善。眾所周知，標準建設對于工業互聯網大數據應用也能起到良好規范和保障的作用。標準的建設分為兩方面，一方面是行業級、企業級等的制定，這能增強行業企業公信力；另一方面是基礎業務層面的數據、通信協議等的制定，這能打通行業壁壘。兩方面的作用決定了工業互聯網發展必須強化標準。

其三：推動人才的有效培育與儲備。人才是行業的主要參與者，也是行業發展的基礎。我國需要更多人才投入工業互聯網標準制定、技術研發、行業應用等環節之中，以一個個人才為螺絲釘緊固行業發展各方面，以人才為催化劑解決發展各大問題。在此背景下，我國還需建設相關人才培育體系，完善人才發展秩序，增強人才保底。

寫在最后

作為第四次工業革命的重要基石，工業互聯網在支撐實體經濟數字化、網絡化、智能化轉型等方面發揮著重要作用。

其核心邏輯是通過數字技術的全面應用實現數據在“設備—生產線—企業—產業鏈—價值鏈” 的匯聚和流通，構成一個數據驅動的全生命周期優化閉環，實現快速感知、敏捷響應、動態優化和全局智能化決策模式。

5G 技術的逐漸完善，以及大數據、AI、云計算等新興領域的發展進一步催生了工業互聯網發展的新機遇。與此同時，伴隨著政策推動以及企業布局，工業互聯網建設取得積極進展，進入到更多企業的視野之中。

在此背景下，工業互聯網產業需要抓住機遇，放開手去加大建設布局，趁著政策、資本與市場的熱度，抓緊去面對和解決其中的挑戰。

工業互聯網即將迎來其最好的發展時代。

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