2022年5G全连接工厂建设白皮书

前言 自2019年《“5G+工业互联网”512工程推进方案》发布以来，全国各地方、各行业、各企业积极响应、密切合作、创新探索，我国“5G+工业互联网”取得积极进展。2021年工业和信息化部印发了《工业互联网创新发展行动计划（2021 -2023年）》《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》等政策文件，提出打造5G全连接工厂 ，旨在进一步拓展“5G+工业互联网”典型应用场景，促进5G在工业生产中由“局部单点”向“生产全局”、由“外围应用”向“生产核心”的创新发展，加快工业企业数字化转型步伐。 本白皮书在深入研究企业数字化转型发展过程中遇到的问题、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，进一步剖析5G全连接工厂创新发展的重要意义，形成5G全连接工厂内涵，研究提出5G全连接工厂建设框架和主要建设内容等，为各地方、各企业开展5G全连接工厂建设提供参考。 白皮书编写组成员： 敖立、续合院、石友康、曹蓟光、汤立波、黄颖、沈彬、胡钟颢、李宗祥、于青民、王哲、余思聪、刘澍、叶子豪、杜霖、刘晓曼、冯开瑞、王妙琼、张蕾、郭佳、李宁、谷明旭、乔雷、范济安、荆雷、黄璿、安岗、赵兴龙、高彦军、王世如、徐志国、沈洲、牛柯 、李文杰、张文博、邹贵祥、宋光敏、郝晓龙、杨鹏、张菲，郝森参、侯兰霞、崔旭升、黄迪、冯海荣、黄震宁、李宜铮、杨博涵、蒋亚佳、周威、罗帆、李海伟，付正军，翟凤娇、郭操、皮婷婷、王晓阳、符诗怡、武倩倩、李凯、孙丽楠、吕青海、王辉、张雯、杨阳、张伟、吕祥杰、付强、陈林涛、胡肖亨、张长洲、崔志芳、冀杰、张小强、郝佳恺、温明时、赵广怀、海天翔、赵维铎、沙远洋、楚俊生、辛毅、赵士超、杜召娟、刘鹏英、黄玉宝、黄凯、王焕、李继兵、隋占疆、黄兆成、王志飞、韩秀华、王斌、阎新华、郑凯、施展、李波、曾瑛、毕可骏、徐庭锐、王鑫、韩宇瑞、杨海荣、荆春宁、吴银伟、姚旭、郭璇、李景阳、鲍爱钢、杨学金、贾启胜、李培、孔波、吕杭榕、徐玮、张鹏、王卫、王中、韩志聪、俞一帆、王彬、杨光、严涵琦、钟爱雪、张陆洋、唐华苹、国承斌 、顾晖、轩传吴、张森、高一颠、傅佳芳、孙吉刚、方绍湖、丁靖 、常仁杰、肖波、邓丹儿、张海君、张晓奇、梁琰、许昌龙、杨娈霞、史春媛、朱玉坤、王艳茹、张宁池、陈文伟、罗钧、周明 牵头编写单位： 中国信息通信研究院 参与编写单位： 华为技术有限公司 中国联合网络通信有限公司中国移动通信集团有限公司中国电信集团有限公司 三一集团有限公司 浙江吉利控股集团有限公司潞安化工集团新元公司 国网北京市电力公司中兴通讯股份有限公司 卡奥斯工业智能研究院（青岛）有限公司徐工汉云技术股份有限公司 海克斯康制造智能技术（青岛）有限公司施耐德电气（中国）有限公司 广东电网有限责任公司电力调度控制中心长虹电子控股集团有限公司 中国核电工程有限公司新华三技术有限公司 爱立信（中国）通信有限公司深圳艾灵网络有限公司 广域铭岛数字科技有限公司 信通院工业互联网创新中心（重庆）有限公司 深圳市智物联网络有限公司江苏亨通光电股份有限公司 北京万维物联科技发展有限公司深圳市三旺通信股份有限公司深圳微品致远信息科技有限公司京信网络系统股份有限公司 深圳市宏电技术股份有限公司广东知业科技有限公司 北京科技大学 高通无线通信技术（中国）有限公司上海诺基亚贝尔股份有限公司 北京中电飞华通信有限公司北京库索深科技有限公司 工业互联网产业联盟公众号 目录 一、5G全连接工厂发展的重要意义1 (一)企业数字化转型发展加速1 (二)5G全连接工厂创新发展的重要意义3 二、5G全连接工厂内涵3 三、5G全连接工厂建设框架5 四、5G全连接工厂建设实施方案7 (一)基础设施建设7 (二)厂区现场升级15 (三)关键环节应用22 (四)网络安全防护23 五、5G全连接工厂建设发展路径25 六、5G全连接工厂生态建设28 附件15G全连接工厂评价关键要素30 附件2缩略语33 声明 本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有（注明是引自其他方的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播，不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，本联盟将追究其相关法律责任。 工业互联网产业联盟联系电话：010-62305887 邮箱：aii@caict.ac.cn 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 随着以5G、大数据、云计算、区块链、人工智能等为代表的新一代信息技术加快普及与应用，数据已成为驱动经济社会发展的关键要素，正推动着实体经济发展模式、生产方式深刻变革。工业互联网作为新一代信息通信技术与工业深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，为数字化转型提供了路径和方法论，企业数字化转型已成为企业发展的必然选择。 1.企业数字化转型以单“点”为主 我国加速推动数字化转型，在“十四五”规划纲要中对数字产业化和产业数字化作出了重要部署，2021年政府工作报告中指出“加快数字化发展，打造数字经济新优势，协同推进数字产业化和产业数字化转型，加快数字社会建设步伐”。在一系列政策的引导下，产业界纷纷加入数字化转型的浪潮，加快推进5G、工业互联网等新型基础设施建设，积极探索“5G+工业互联网”融合应用，在十大重点行业培育形成20大典型应用场景，取得阶段性成效。但是工业互联网网络、平台、安全三大体系分别建设，企业也是以生产单一环节的数字化改造为主，“5G+工业互联网”的典型应用场景也是将5G技术应用在企业生产的单一场景，没有形成统一的建设方案，难以满足企业自身发展的需求，还可能因为单“点”的转型带来更多的信息孤 岛。此外，传统生产企业IT、OT分别由不同的团队进行建设和运营，IT与OT中间存在一个物理或虚拟的“墙”进行隔离，且相互之间的技术壁垒尚未打破，融合发展需进一步探索。可见企业在数字化转型的道路上处于起步阶段。 2.企业数字化转型面对诸多需求和挑战 当前全球百年变局与世纪疫情交织叠加，产业链供应链加速重构，我国工业和信息化发展正面临新一代技术革命和产业变革的历史机遇，企业对数字化转型寄予厚望，希望针对转型发展进行整体战略规划和设计实施，通过5G、工业互联网等解决当前生产运营管理中存在的一系列问题，满足高端化、智能化、绿色化发展的更高需求，并希望在最短的时间获得最大的利益。企业在推动数字化转型过程中也面临着诸多挑战，如企业数字化转型全球均属于发展初期，无经验可借鉴；工业企业对新一代信息技术的理解、运用亟待加强，需进一步学习和掌握；企业在数字化转型过程中，没有一个统一的规划部署，容易造成重复建设、网络不通、信息孤岛、数据获取不到等问题。此外工业企业建设发展主要以产线、车间、工厂为主，而当前工业互联网以三大体系落地，需要进一步与工业企业需求结合，且多方参与工业互联网或“5G+工业互联网”发展的商业模式也尚未形成。 (二)5G全连接工厂创新发展的重要意义 5G全连接工厂是“5G+工业互联网”在工业企业内深度融合应用的产物。一方面5G全连接工厂将从工业企业的视角出发，以产线、车间、工厂为单位，深化工业互联网在工业企业的落地，加快5G在工业企业的综合部署应用。另一方面5G全连接工厂建设与工业企业实际生产需求进行紧密结合，形成工厂建设或改造整体方案。 5G全连接工厂建设和发展将为企业数字化转型提供关键支撑。通过5G全连接工厂建设，将为企业解决网络互通、资源共享、IT/OT深度融合等相关问题做好技术支撑，促进数字孪生工厂建设。满足企业生产的无线化、柔性化、协同化等生产需求。提升企业生产工艺，降低生产能耗，助力实现工厂的碳达峰、碳中和。改进企业建设运营模式，探索形成新的商业模式。 5G全连接工厂将开辟5G与工业互联网融合发展的新赛道。5G全连接工厂建设将开启“5G+工业互联网”即512工程之后下一个阶段发展的重要方向，促进5G在工业生产中由“局部单点”向“生产全局”、由“外围应用”向“生产核心”的创新发展，进一步加快“5G+工业互联网”新技术、新场景、新模式向工业生产各领域、各环节深度拓展。 二、5G全连接工厂内涵 5G全连接工厂是充分利用以5G为代表的新一代信息技术，基于工业互联网新型基础设施，新建或改造产线、车间、工厂等生产 现场，形成生产单元广泛连接、IT/OT深度融合、数据要素充分利用、创新应用高效赋能的先进工厂。 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。其中“5G”作为一种关键技术和使能技术，5G全连接工厂是以5G为重要基础，但不局限于5G，可与人工智能、数字孪生、云计算、AR、VR、边缘计算等各类新一代信息通信技术有机集成，创新各种新模式、新业态、新场景。“全连接”是一种发展愿景，主要是推动工厂内人、机、料、法、环、测等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”是以工厂为重点，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。 5G全连接工厂具备生产单元广泛连接、IT/OT深入融合、数据 要素充分利用、创新应用高效赋能等四大特征。 生产单元广泛连接，即通过5G等多种网络将工厂内人、机、物、系统等进行广泛互联，加强各类数据的广泛采集与海量存储。 IT/OT深度融合，即充分利用5G等新一代信息技术深化OT网络与IT网络的融合互通，OT系统与IT系统的融合应用，带动生产功能与应用的云化部署。 数据要素充分利用，即通过5G、人工智能等技术，加强数据的深度分析，深入挖掘数据价值，推动数据在各系统之间共享和自由流转。 创新应用高效赋能，即根据行业特点及企业生产经营需要，将“5G+工业互联网”典型应用场景，在工厂内进行普及应用，进一步探索5G在工业生产各领域、各环节的应用创新。 三、5G全连接工厂建设框架 5G全连接工厂建设框架如图所示。建议企业综合考虑5G等新一代信息技术演进，可选择在产线、车间、工厂等不同区域实施，从基础设施建设、厂区现场升级、关键环节应用、网络安全防护等四个方面进行系统规划，分阶段建设实施。 图15G全连接工厂建设框架 基础设施建设主要包含5G网络建设、工业网络互通、边缘计算部署、业务系统建设等。 厂区现场升级主要包含现场装备网络化改造、IT-OT应用融合化部署、生产服务智能化升级等。 关键环节应用主要包含研发设计应用、生产运行应用、检测监测应用、仓储物流应用、运营管理应用等。 网络安全防护主要包含安全防护能力升级、安全管理水平提升 等。 电子设备制造、装备制造、钢铁、石化化工、建材、纺织、家电等制造业企业、采矿、电力、港口等行业企业，以及自动化水平高，数字化、网络化基础较好，发展平台化设计、智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理模式的企业、安全生产难度大的企业、生产运营能耗高的企业、厂区覆盖地域广的 企业等，均可按照上述框架开展5G全连接工厂建设。 四、5G全连接工厂建设实施方案 (一)基础设施建设 基于工业互联网网络、平台