2022-11-01

AII成果丨中国信通院联合工业互联网产业联盟共同发布《5G全连接工厂建设白皮书》

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自2019年《“5G+工业互联网”512工程推进方案》发布以来,我国“5G+工业互联网”取得了积极进展。为进一步加快“5G+工业互联网”新技术、新场景、新模式与生产紧密结合、深入落地,工业和信息化部在《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》首次提出打造5G全连接工厂,于2022年发布《5G全连接工厂建设指南》(以下简称《指南》),明确了5G全连接工厂建设的总体要求、建设内容和建设路径。

中国信息通信研究院联合工业互联网产业联盟(以下简称“联盟”或AII)35家单位,在《指南》的指引下,深入研究企业数字化转型过程中的重点和难点、5G在工业生产中发挥的作用、当前工业互联网基础设施建设情况、总结“5G+工业互联网”发展成效等工作的基础上,进一步探讨5G全连接工厂创新发展的重要意义,分析5G全连接工厂内涵,研究提出5G全连接工厂建设框架和建设实施方案等,编制形成《5G全连接工厂建设白皮书(征求意见稿)》(以下简称“白皮书”)。


报告核心观点


01统一概念认识:全面解读5G全连接工厂内涵

5G全连接工厂是充分发挥我国5G技术产业优势,以企业发展的客观规律和实际需求为导向,以技术可行、成本可控为前提,综合运用工业互联网网络、平台、安全等基础设施,强化5G网络建设,普及5G、人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术应用,探索形成“5G+工业互联网”在产线、车间、工厂等生产现场的综合方案。

“5G” ——是一种关键使能技术,5G全连接工厂是以5G为重要基础,但不局限于5G,需要与新一代信息通信技术有机结合,探索出更多的新模式、新业态、新场景。

“全连接”——是一种发展愿景,推动工厂内内人、机、料、法、环、测等要素,根据生产实际需要广泛联网,充分利用5G技术打通IT和OT,帮助企业解决数字化转型过程中的难点、痛点和堵点,实现提质、降本、增效、绿色、安全发展。

“工厂”——以工厂为重点,但不局限于制造业的传统工厂,只要具备生产现场条件的行业和领域,包括矿山、港口、电力等各领域,均可积极探索建设5G全连接工厂。

随着5G、工业互联网的创新发展,推动产线、车间、工厂的持续升级,同时将5G全连接工厂方案向产业上下游进行复制推广,逐步构建起多个5G全连接工厂协同发展的网络生态。

02形成建设方案:进一步细化5G全连接工厂建设内容

根据《指南》中基础设施建设、厂区现场升级、关键环节应用、网络安全防护等四方面建设内容,进一步探讨形成具体的建设实施方案。
a)   基础设施建设
结合企业数字化转型发展需求,基于5G及工业互联网网络、平台、安全等,提出了5G全连接工厂基础设施建设的 “云-边-端”参考架构。总结5G网络三种建设方式,探讨形成5G网络与工厂现有网络及设备的三种接入方式,边缘计算节点分别在产线、车间、工厂三个层级的部署方式,提出网络服务与管理系统、数据存储节点、企业标识服务节点、企业级工业互联网平台等业务系统的关键能力。
b)   厂区现场升级
在现场装备网络化改造方面,分析设备或系统可进行5G化改造的三种特征,提出了设备5G化改造两种方式,总结人、机、料、环、环、测等联网后采集的数据内容和采集方式。在IT/OT应用融合化部署方面,建议组织建设IT-OT融合团队,对IT-OT进行一体化部署,通过应用软件或系统功能的云化部署,研发面向工厂生产、运营、管理等需要的各类移动端应用程序(APP),建立起扁平化、灵活化 “云-边”协同架构。在生产服务智能化升级方面,提出了工业数据深度集成与建模分析方案建议。
c)   关键环节应用
对工业和信息化部发布的“5G+工业互联网”20大典型应用场景进行分类分析,给出产线级、车间级、工厂级5G全连接工厂的适配应用场景。在产线或车间中,加强生产制造类、检测监测类等“5G+工业互联网”典型场景的推广与普及。在车间或工厂中加强研发设计类、检测监测类、仓储物流类、服务管理类等“5G+工业互联网”典型场景的推广与普及,并随着5G技术演进和工业互联网的创新发展,在工厂中进一步探索 “5G+工业互联网”应用场景创新。
d)   网络安全防护
提出企业安全防护和安全管理能力强化需求,围绕安全技术、安全管理和安全运行等,构建网络安全体系及建设方案,强化网络安全防护与安全管理能力。在网络安全技术体系建设方面,需针对接入安全、网络安全、控制安全、数据安全和应用安全建立起纵深防御的安全结构。在网络安全管理体系建设方面,需依据相关政策与标准,开展工业互联网企业网络安全分类分级管理。在网络安全运行体系建设方面,需构建网络安全态势感知可视化平台,制定工厂内网络安全应预案。

03指明实施路径:解析分级分类5G全连接工厂建设发展路径

给出产线级、车间级和工厂级5G全连接工厂建设分类分级实施参考性建议,基于建设内容和产业创新价值,初步提出重点关注的5G全连接工厂评价关键要素。同时总结分析了大中小微等不同类型企业适合的5G网络和业务系统的建设模式,进一步提出了新工厂和现有工厂不同的建设方案。其中新工厂建设需根据5G全连接工厂建设内容进行总体规划,统筹实施建设方案。现有工厂可从检测监测类、仓储物流类、服务管理类的“5G+工业互联网”典型应用场景改造出发,逐步健全5G全连接工厂关键能力。


报告目录

一、 5G全连接工厂发展的重要意义

    (一) 企业数字化转型发展加速

    (二) 5G全连接工厂创新发展的重要意义

二、 5G全连接工厂内涵

三、 5G全连接工厂建设框架

四、 5G全连接工厂建设实施方案

    (一) 基础设施建设

    (二) 厂区现场升级

    (三) 关键环节应用

    (四) 网络安全防护

五、 5G全连接工厂建设发展路径

六、 5G全连接工厂生态建设

    附件1 5G全连接工厂评价关键要素

    附件2 缩略语