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中国的制造业,需要5G来改造
2023-06-30 08:52:24

各位好啊,我是董佳宁,前几期我们在聊德国工业4.0发展情况的时候提到过,全球物联网发展基本都根植于5G NB-IoT技术之上。当时很多朋友提出了疑问,说5G技术普及四五年了,早已进入千家万户。

但是好像除了网速快了点儿,也没感到有什么翻天覆地的变化。那么现在5G产业的发展,到底是什么情况了?中国信通院发布的“5G发展白皮书”(全称《中国5G发展和经济社会影响白皮书 2022年 》)显示,2022年,5G技术直接带动经济增加值约4000亿元(3929亿元),比2021年提升了31%。

累积开通5G基站约230万个,占全球的60%,这个增速还是很快的,因为2021年5G基站才刚刚过百万。但值得注意的是,国外的5G建设速度更快。中国5G基站过百万的时候,占了全球的70%,现在到两百多万个了,全球占比却下降到了60%,足以见得国外也在大建,而且建得速度更猛。其中美国5G用户渗透率达到42%,韩国(5G用户渗透率)34%,我国32%,这三个国家目前是世界前三。

而华为中兴等中国企业,在全球5G基础设施市场的份额占比超过50%。当然,之所以国外建得更猛,还有一个影响因素,是因为截止2022年底,我国主要地区的5G室外覆盖,已经基本完成。但为什么你除了网速快外,没感到5G带来了什么翻天覆地的改变?

那是因为你目前的需求,现在的网速已经可以满足了,新的需求(应用)还在酝酿。被5G进行大改造的主战场,在工业生产等商用领域。今天我们就来聊聊这方面相关的情况。

5G在商用领域的应用,有个专门的名词来描述:5G to B,并且分为两种服务模式,分别叫做专网集成和公网集成。什么叫专网集成呢?比如说无人港口,货物的装卸需要大量的移动设备、检测设备、无人货车等等,你不可能给它们拉网线对吧,WiFi也覆盖不了这么大范围。那么这时候,你就需要运营商和设备商来协助搭建一整套专用的5G局域网络,才有可能实现整个港口生产的自动化和数字化。

再举个例子,我们之前介绍过美国铁路的经验,美铁为了增加盈利,往往会挂上数公里长的货运车厢,因为长度太长,货物混装,每节列车之间配合不好,就会触发“手风琴”效应,导致列车出轨。去年俄亥俄州的有毒化学品大量泄漏,就是因为后面的车厢都着火了,司机还以为是假警报,最终导致悲剧发生。美国铁路的事故我之前介绍过,可以看以往的视频。

那么我国是怎么解决这个问题的呢?比如朔黄铁路,开行了2万吨以上运力的重载列车,车身长度超过2.5公里,如何实时监测每节列车的运营状态,如何控制首尾机车的同步协作,都要靠5G才能实现。最终,朔黄铁路累积运送煤炭10亿吨,开行了9万列,没出过一次事故。而公网集成,则是针对普通商业组织,比如满足远程教育、医疗,办公等领域的需要,这些都是5GtoB的典型应用。

但华为等企业在联合推进5G商用服务时,发现一个问题,那就是各行各业的生产需求千奇百态,导致成功案例难以复制。如何才能让方案变得更加通用,让更多企业能够低门槛的使用,成了一个大难题。为此,华为和中国信通院、北京科技大学联合建立了苏州5GtoB实验室,专门来研究怎么样针对不同场景需求匹配方案,解决规模化复制的问题。

具体的措施有三个,一个是孵化器,通过将先进的通讯技术,控制技术、物联技术、视觉、定位、AI等方面进行结合,针对行业痛点孵化解决方案。

第二个呢,则是5GtoB标准件的打造,目前已经实现了11个5GtoB标准件,这样就可以把方案提前设计、验证、测试好,企业拿回家就能直接用。

第三个就是广泛吸纳合作伙伴入驻,组织交流合作,调研各行业最迫切的需求。就这样,苏州5GtoB实验室已经探索出了多种场景下的标准应用方式,像钢铁行业。钢铁生产环境非常恶劣,高温、粉尘、噪音,产线流程很长,移动的设备很多,总设备数量也很大。以华菱湘钢为例,整个钢铁生产过程中涉及2.8万台设备,其中5000台核心设备,一旦出问题,产线的产能就会下降。

这么大的设备量,WiFi解决不了问题。以前需要人力操作和检验每台设备,危险系数高,效率低,设备长期利用率只能维持在80%左右。但现在可以采用5G技术改造,不但人员可以从厂房撤离到办公室,而且设备利用率直线上升到96.3%,劳动生产率提高了54%。之前我经常提到劳动生产率,很重要的指标。某些发达国家工作时长少,收入还高,我们经常羡慕。

为什么会这样,很大一部分原因都在劳动生产率上。同样的时间,我在打螺丝,你在搞设计,当然不一样。我打螺丝再爆肝,一晚上300,还经常加班好几小时。还是要靠知识和科技,攀爬产业链与科技树,才能实现质的飞跃。我前几天也去参观了一次华为苏州研究所,那里有一个实验室,里面就有一台线材轧制产线表面质量检测的模拟设备。

钢材生产出来,要检查表层的质量,是不是有瑕疵,有多少。那么在上方架设4台高清摄像机,360度做表面检测,抓拍下方滚过的钢铁。拍下来的数据就可以通过5G实时上传到机房内部,通过机器视觉方案检查。如果用以前的方法,就非常困难,钢铁表面1000摄氏度,人没法接近,布光纤容易损坏。钢铁是运动的,最快可以达到100米/秒。

那么用套方案,就大大地提高了生产率。关键还不是一家企业,或者一个领域,关键在于通用,可复用。华为已经把这些匹配到矿山、码头、水泥、冶金、煤矿等多种领域,实现数据采集、分析、设备维护、AI检测。
在实验室里,有一套制作奖章的柔性生产线,演示这样一套流程:按需求写上相关的文字,制作,再到检测,包装。这就是应用于大多数制造业生产线的“5G控制”,全流程都可以跟踪,这也是传统的有线或者WiFi方式无法实现的。还有能够应用于园区、油田、港口的“5G智慧巡检”,5G技术可以协助无人机和机器人,实现24小时不间断的安全保障等等数十项通用场景。

目前来看,5GtoB主要涵盖的是传统有线方式无法解决的使用场景,在一些固定场合,对上行带宽和传输延时有要求的地方,还要靠传统有线方式实现,但我们也可以看到,5G技术仍在飞速发展中,比如即将落地的5.5G技术,可以提升十倍的上行带宽,进一步简化整个生产中的网络关系。

因此,在过去的3-4年时间里,5GtoB已经覆盖了将近100个行业,“5G+工业互联网”在建项目超过4000个,5G智能工厂和数字化车间超过1700个,其技术价值得到了客户的肯定,所以在接下来的发展阶段中,国家计划在2025年前,发展10000个5G全连接工厂,实现生产效率的飞跃,和劳动岗位的升级、劳动环境的大幅度改善。

什么叫5G全连接工厂呢,就是以5G互联技术,升级或改造产线、车间,形成生产设备的互联互通,将以前一个个单打独斗的专用设备,组织成生产网络,然后进一步优化效率,说到这里,大家是不是感觉,诶,跟德国的工业4.0概念很像。

没错,5GtoB的应用,说白了就是提高生产效率,提高自动化率,改善工作环境,最终实现基本不依赖人力的自动化、AI化发展,当然,它现在还实现不了德国工业4.0所描绘的,根据人的需求快速匹配产品、快速生产产品、通用的个性化产品。

但我们可以发现,5GtoB用一种更脚踏实地的方式,从协助每一个企业提升效率开始,实现自我发展的可持续性,然后一步步地,走出一条属于自己的路。未来是不是真的会变成德国工业4.0所描绘的样子呢?

我认为其实也未必,人们的需求总是在不断地产生和变化中,我们应该做的,就是以符合经济运转规律的方式,释放人们的需求、劳动和创造力,未来的样貌,将由我们每一个人定义。

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