5G时代：经济增长新引擎

18世纪末，蒸汽机时代创造的机器工厂，极大地解放了劳动力；

20世纪初，电气时代将人类带入了分工明确、大批量生产的流水线模式；

20世纪70年代初，随着电子信息技术的广泛应用，生产自动化程度进一步提高；到了21世纪前十年，互联网、人工智能等技术的深度融合，使得以应用信息物理系统（CyberPhysical Systems，CPS）为代表的工业4.0时代应运而生，从而带动了工业互联网产业。

2011年4月，在汉诺威工业博览会上出现了“工业4.0”概念。以CPS为核心，实现全生命周期内的制造单元自动控制，推进制造业向智能化转型。德国电气电子和信息技术协会已经发布了工业4.0标准化路线图，意味着工业4.0从建议方案走向了实际阶段，西门子等传统工业巨头也已开始部署实验性项目的建设。

2012年11月，美国通用电气公司（GE）发表了《工业互联网：打破智慧与机器的边界》白皮书，随后联合AT&T、思科、IBM、英特尔在 2014 年 3 月 成 立 了 美 国 工 业 互 联 网 联 盟 （ Industrial Internet Consortium，IIC）。

2014年，世界经济论坛（WFF）与工业互联网联盟（IIC）和埃森哲公司合作了一个工业互联网研究项目。按照埃森哲的描述，工业互联网的发展通常要经历四个阶段（见图5–10）。

2016年2月中国信息通信研究院联合制造业、通信业、互联网等相关企业共同发起成立中国工业互联网产业联盟（Alliance ofIndustrial Internet，AII）。工业互联网一时间成为中美两国共同的战略重点。

维基百科对工业互联网的解释是复杂物理机械与联网传感器和软件的集成，把机器学习、大数据、物联网、机器与机器通信、信息网络系统等领域综合在一起，从机器获取数据、分析数据（通常是实时），用以调整操作。

2019年10月31日，由中国工业互联网产业联盟出品的《工业互联网体系架构（版本2.0）》对工业互联网的描述是这样的：工业互联网通过实现人、机、物等的全面互联，构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型工业生产制造和服务体系。

在《工业互联网安全框架（讨论稿）》中的描述是这样的：工业互联网是满足工业智能化发展需求，具有低时延、高可靠、广覆盖特点的关键网络基础设施，是新一代信息和通信技术与先进制造业深度融合所形成的新兴业态与应用模式。

而美国工业互联网联盟则认为：工业互联网将工业控制系统在线连接，构成多个巨大的、端到端的、与人连接的系统，并且完全地与企业系统、商业过程以及分析方案集成。这些端到端的系统称为工业互联网系统（IIS）。

综合来看，从产业角度上，工业互联网是互联网和新一代信息技术与全球工业系统全方位深度融合集成所形成的产业和应用生态，是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。工业互联网以新模式新业态，实现智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸。

工业互联网平台架构

工业互联网主要是由网络、平台和安全三部分组成。工业互联网是网络实现机器、物品、控制系统、信息系统、人与人之间的泛在连接。通过工业云和工业大数据实现海量工业数据的集成、处理、分析，是贯彻整个数据链条的保障。

在工业互联网中，以上三者，网络是基础，数据平台是核心，安全是保障。网络的本质是实现数据智能的网络基础，包括网络互连、标识解析、应用支撑三大体系。而数据平台的本质是数据智能在工业中的全生命周期应用，包括“采集交换—集成处理—建模分析—决策与控制”，形成优化闭环，驱动工业智能化。安全的本质是工业/产业互联网各个领域和环境的安全保障，包括设备安全、控制安全、网络安全和应用安全等。

工业互联网平台功能架构如图5–11所示。工业互联网平台从架构上来说有四大特征：一是泛在连接，包括对设备、软件、人员等各类生产要素数据的全面采集能力；二是云化服务，包括基于云计算架构的海量数据存储、管理和计算；三是知识积累，包括基于工业知识机理的数据分析能力，并实现知识的固化、积累和复用；四是应用创新，包括调用平台功能及资源，提供开放的工业App开发环境，实现工业App创新应用。

随着人工智能技术的深入发展，基于海量数据的实时感知，可以更好地完成工业系统的深度集成，以及数据驱动的智能化建模分析，从而提高系统决策能力，进一步提高生产力。

5G与工业物联网融合发展

对工业制造来说，低时延、高可靠的关键网络基础设施至关重要。目前工业和产业互联网的应用一直停留在数据采集、展示和分析阶段，难以触及工业制造最核心的自动化控制和实时决策，其中核心制约因素就是无线通信基础设施的稳定性和时延得不到保障。

当前工业机器大多采用本机自由控制程序操作，在某些时间点需要人工协助的方式运行。这种工业系统的控制方案往往无法适应目前多变的市场需求，同时也因为时延问题，限制了大多数行业中工业自动控制的数字化实现。

在4G时代，为了保证数据传输的稳定性，各个机床之间往往只通过有线电缆连接，无线节点只用来周期性采集和发送数据，这样的连接方式不仅仅会造成大量的线缆连接结构复杂，也会造成不必要的安全隐患。这些都有望在5G中得到解决，从而拓宽工业自动化的边界，我们将这种时延敏感、可靠性要求高的机器通信称为工业物联网。

华为曾经在MWC2019上海大会上分享过工业物联网的案例，工作人员通过在上海的虚拟操作平台，操作工作在河北某矿洞里的挖掘机。其中大臂小臂操作、前后移动、挖斗的翻转等等均感觉不到明显时延。

爱立信曾经也分享过一案例，转动叶盘作为航空发动机的重要部件，其加工质量尤其重要，但是目前的加工过程中无法保证工业制造的实时监控，只能通过检查返工来保证部件性能。如果在加工过程中引入无线传感器和实时监控判决系统，那么可以在发现生产问题及时处理，大大提高生产效率。根据计算，良品率的降低可能会降低叶盘20%左右的制作成本，每个叶盘可以降低3000多欧元，这对公司竞争力是大幅度的提升。

此外，在多组发电机同时发电时，需要保证发电机之间的相位同步，在单位发电机出现问题时及时与现网割离。这时候整个通信的同步时间和能够容忍的时延大约在1到10ms之间，从而保证其他机组发电机功率不受到大幅度影响。

5G通信可以满足上述场景中的最严格要求，虽然说这部分数据通信的数据量并不大，但是对于产业的工作效率提升却相当明显，可以带来的产值相当可观，也可以进一步提高社会生产效率。在4G时代，受限于物理极限我们无法触及这部分产值提升，但是有了5G网络以后，信息产业才有能力通过通信产业触及更大的天地。

目前5G依然并未完成这部分的标准工作，但是相信在不远的将来，我们将会看到它带来的更大机遇。