2024 5G与工业自动化融合应用研究报告

5G与工业自动化融合应用研究报告概述

1. 国内外5G工业应用情况

• 中国：自2019年5G规模商用以来，通过政策引导、建设指引和试点示范，5G在各行业的应用显著增长，特别是“5G+工业互联网”项目呈现出规模化发展趋势。飞机、船舶、汽车、电子、采矿等主要产业已开展创新实践，形成了一系列典型应用，如远程设备操控、机器视觉质检、无人智能巡检等。
• 欧美国家：通过制定政策、成立联盟、分配工业专用频段等方式，加快推动5G工业应用。德国、欧盟、美国等国家和地区在5G工厂建设方面取得了进展，特别是在工业自动化领域的应用研究与实践。

2. 5G与工业自动化融合应用的需求

• 生产方式变革与工业自动化技术发展：5G促进了生产方式的灵活性变革，通过实时数据传输和动态决策支持，提高了产线利用率和生产效率。
• 工业自动化对5G网络的要求：
  • 网络产品特性：5G终端需满足工业设备的特殊需求，如抗电磁干扰、适应恶劣环境等。
  • 可靠性：高可用性对于确保工厂自动化系统的连续运行至关重要。
  • 低抖动与低时延：关键在于减少传输延迟和抖动，以满足实时性需求。
  • 承载工业以太网：5G需兼容工业以太网通信协议，支持工业自动化应用。
  • 故障诊断与网络安全：提供故障诊断接口，确保网络安全性，防止服务中断和数据损坏。

3. 5G工业应用组网方式

• 组网架构：一般包含工业终端、5G终端、5G无线接入网、5G核心网、工厂内网等组成部分。
• 组网模式：
  • 虚拟专网：利用运营商网络资源，通过网络切片技术提供虚拟专用网络服务。
  • 混合组网：部分网元下沉至厂区，提供UPF下沉模式。
  • 独立专网：所有5G网元、配套传输和网管系统由工厂独立建设，提供最高级别的QoS保障。

结论与展望

• 技术创新：丰富工业自动化低时延场景下的5G终端种类，攻关5G确定性和高实时性技术。
• 网络管理：建设工业网络综合管理平台，提升网络管理效率和安全性。
• 应用扩展：进一步推动5G与工业自动化融合应用的深入发展，探索更多创新应用场景。

报告编写团队

• 中国工业互联网研究院：朱浩、张玉良、历明、宋欣桐、马新翔、王辰菲
• 西门子(中国)有限公司：张兆中、王加雷、李卉琳、张哲、李颖