作為中國“工業風向標”的年度展會，以“智能、互聯——賦能產業新發展”為主題的第21屆中國國際工業博覽會2019年9月18日正在上海舉行，在本屆的展會上，“5G 工業互聯網”、“AI(人工智能) 制造”成為亮點，有了新技術添力，機器變“聰明”，中國制造更升級。

       隨著美國工業互聯網，德國工業4.0、及中國制造2025等國家層面制造發展戰略的提出，智能制造已經成為全球制造業發展的共同趨勢和目標，《智能制造發展規劃（2016-2020 年）》（工信部聯規〔2016〕349 號）指出，智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。

       信息化革命愈演愈烈，機器設備、人和產品等制造元素不再是獨立的個體，它們通過工業物聯網緊密聯系在一起，實現一個更協調和高效的社會化制造系統。人工智能和制造系統的結合將是必然的，利用機器學習、模式識別、認知分析等算法模型，可以提升工廠控制管理系統的能力，實現更智能化的新型制造方式，才能使企業在今天競爭激烈的環境獲得更好的優勢。在智能制造生產場景中，需要機器人有自組織和協同的能力來滿足柔性生產要求，智能制造需要設備通過網絡連接到云端，基于超高計算能力的平臺，并通過大數據和人工智能對生產制造過程進行實時運算控制，通過企業將大量運算功能和數據存儲功能移到云端，這將大大降低設備的硬件成本和功耗。

       從上面關于智能制造的概念中我們可以看到，智能制造是使用數字化的知識和信息作為關鍵生產要素、以現代信息網絡作為重要載體、以信息通信技術的有效使用作為重要推動力的一系列制造經濟活動和新型生產方式。在制造業數字化轉型過程中，各種生產要素都要通過數字化的刻畫和表達，生產要素之間的數據要實現互聯互通才能實現高效協同的制造活動，因此機器和人員之間需要進行越來越多的相互通信，而傳統有線技術限制了這種相互通信的方式，同時也影響了現有工業技術實現持續改進所需的靈活性，并且為了滿足柔性制造的需求，工業機器人需要滿足可自由移動的要求。因此顯而易見，在智能制造生產過程中，需要無線通信網絡具備極低時延和高可靠的特征，智能制造過程中工業互聯網云平臺和工廠生產設施的實時通信、以及海量傳感器和人工智能平臺的信息交互，和人機界面的高效交互，對通信網絡有多樣化的需求以及極為苛刻的性能要求，并且需要引入高可靠的無線通信技術。

      高可靠無線通信技術在工廠的應用，一方面，生產制造設備無線化通信使得工廠模塊化生產和柔性制造成為可能。另一方面，因為無線網絡可以使工廠和生產線的建設、改造施工更加便捷，并且通過無線化可減少大量的維護工作降低成本。

      在智能制造自動化控制系統中，通信低時延的應用尤為廣泛，比如對環境敏感高精度的生產制造環節、化學危險品生產環節等。智能制造閉環控制系統中傳感器(如壓力、溫度等)獲取到的信息需要通過極低時延的網絡進行傳遞，最終數據需要傳遞到系統的執行器件(如：機械臂、電子閥門、加熱器等)完成高精度生產作業的控制，并且在整個過程需要網絡極高可靠性，來確保生產過程的安全高效。數據連接的延遲主要在傳輸建立數據連接時發生的延遲，這會影響來自移動設備或傳感器的網絡響應，在早期無線網絡技術中，包括4G和Wifi，這種延遲對于工業實時控制的需求來說太長并且是不可預測的，而有線網絡又給各種數據采集傳感器和數字化設備的安裝部署帶來很大的不便。

      對于制造業而言，建立物聯網一個挑戰將是在室內環境中建立可靠的無線電網絡，這些環境可能會受到無線電干擾。另一個挑戰是頻譜的可用性，在相同頻譜中操作的公共網絡可以為制造過程所依賴的無線信號提供甚至更多的干擾。許多工業物聯網系統被設想為私有網絡，采用專用光譜和更小的組合可以避免干擾，一些國家可能會將某些頻段用于工業物聯網使用。

     然而智能制造所強調的社會化協同生產方式，卻讓當今制造活動的協同范圍突破傳統車間的室內環境，未來數字化工廠中的自動化控制系統和傳感系統的工作范圍可以是或者幾百平方公里到幾萬平方公里，甚至可能是跨多個企業的分布式部署，根據生產場景的不同，制造工廠的生產區域內可能有數以萬計傳感器和執行器，需要通信網絡的海量連接能力作為支撐。

      隨著智能制造場景的引入，制造對無線通信網絡的需求已經顯現，作為新一代移動通信技術，5G技術切合了傳統制造企業智能制造轉型對無線網絡的應用需求，能滿足工業環境下設備互聯和遠程交互需要， 5G網絡可為高度模塊化和柔性的生產系統提供多樣化高質量的通信保障。

      新一代無線5G通信具有可靠、響應靈敏的特點，在工業制造過程控制中將是一個明顯的機會。5G技術不僅會降低延遲，而且更具可預測性，這意味著工業生產活動中具有時間關鍵事件的流程可以依靠5G無線數據傳輸，以及可以與其他時間關鍵事件進程通信。例如，在制造過程中，5G無線數據通信可以是用于傳送時間關鍵事件的可靠通信方法，在智能制造的許多方面，5G將成為物聯網的推動者，5G連接將使更多數據以更少的延遲進行傳輸，因此來自工廠傳感器的數據采集可以實時流動并具有可控的延遲。

      5G網絡是實現智能制造理想的通信網絡，5G網絡能夠為智能制造生產應用提供端到端定制化的網絡支撐，在物聯網、工業自動化控制、物流追蹤、工業AR、云化機器人等工業應用領域，5G技術起著基礎性的支撐作用。5G愿景旨在提高移動無線網絡所有關鍵性能指標的性能，這不僅僅是容量和速度的提高，5G網絡將提供更快和更可靠的服務，為物聯網、自動駕駛、無線寬帶以及更快的視頻接收和傳輸打開新的商機。

       智能工廠是5G技術的重要應用場景之一。利用5G網絡將生產設備無縫連接，并進一步打通設計、采購、倉儲、物流等環節，使生產更加扁平化、定制化、智能化，從而構造一個面向未來的智能制造網絡。《中國制造2025》明確提出，“加強工業互聯網基礎設施建設規劃與布局，建設低時延、高可靠、廣覆蓋的工業互聯網”“全面突破第五代移動通信（5G）技術、核心路由交換技術、超高速大容量智能光傳輸技術、‘未來網絡’核心技術和體系架構。”

5G能支持1000億級別的物聯網連接，并提供工業級的可靠性和實時性，這些能力使得5G能成為支撐工業4.0、中國制造2025等產業戰略順利實施的關鍵基礎。

      多年的互聯網繁榮、科技模式創新、生活方式變化，其實只是產業結構升級乃至國家競爭力錦上添花的部分，而制造業的能力才是一個國家競爭力強弱的關鍵，這一點歐美發達國家和中國都已經毫不掩飾，近年來中美貿易戰中，雙方在芯片乃至科技產品的糾紛，已經明確表露了這點-----美國急切希望奪回“制造業霸主”地位，并且不希望中國制造業繼續快速加強，中國未來真正的國際地位提升，也只有在制造業方面的發展更進一步才有可能。

      無論是要實現中國智造，還是實現數字時代中國經濟的高質量發展模式，中國發展工業互聯網都是不可或缺的，中國在未來通信行業尤其5G方面會加大競爭優勢，才能為中國工業互聯網的快速推進打下了“硬件基礎”，工業互聯網技術表面上看僅僅是“互聯網信息技術在工業領域應用”，但核心目標就是國人夢寐以求實現中華民族偉大復興的“中國制造2025”。