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截至2021年4月，全球已经部署超过160个5 G网络，全球5 G终端连接数接近3亿，5G行业数字化项目达到5000多个1。中国的5G发展尤其令人眠目，2020年中国累计建成5G基站将近72万座，实现了【重点区域的连续覆盖，5 G终端连接规模全球占比超过了85%。全球5G核心专利，有34% 被中国企业掌握，位列全球首位。根据2021年全国工业和信息化工作会议信息，2021年中国将新建60万以上的 SG基站，以继续巩固全球领先的优势，涉及的产业规模增幅或将超过2020年。

5G给工业制造领域的基础网络升级带来了巨大的机遇，但同时5G赋能行业应用依然面临巨大的挑战。一方面，面向干行百业不同类型的应用场景，5G在上行能力、低时延、确定性和精准定位等方面依然存在不足，为此，5G兑现现有能力的同时，也需要持续演进。2021年4月27日3GPP正式定义了5G-Advanced （5G演进），5G-Advanced将为5G定义新的目标和能力，通过5G全面演进和增强，使能5G在更多行业应用领域的价值。另一方面，随着5G行业数字化项目的全面开展和持续深入，需要发掘更多具有推广价值且适合SG的应用场景，充分发挥5G作为ICT基础网络和信息化高速公路的价值和优势。

秉持着"推动新技术在工业领域的应用，以此来推动企业的数字化转型"的公司战略核心，施耐德电气凭借自身在工业领域的丰富经验，基于自身业务发展方向，通过场景分析甄选出10个5G在工业控制领域的应用场景，涵盖了工业智能制造、起重制造、市政水务、仓储物流等诸多领域。基于工业控制领域的趋势方向，将这十个场景分为五大类∶离散制造行业的柔性生产、起重运输的少人化无人化控制、运动控制场景的无线化、OT和IT网络融合以及广域工业控制系统的无线物联，并针对每个应用场景的行业趋势，典型应用场景，技术要求及挑战，以及应用5G的驱动力四个方面给出了解读。

2020年是不平凡的一年，新冠疫情席卷全球的同时也加速了企业数字化发展的节奏，5G赋能实体、造福社会、服务人民的重要作用不减反增，并日益成为支撑经济高质量发展的重要驱动力量。施耐德电气希望发挥自身工业领域的优势，进一步拓展5G、自动化及智能制造与工业应用场景的结合，让更多的企业分享5G带来的数字化红利，推动企业的高质量发展。

1. 柔性生产

上世纪10年代，人类开创了流水线刚性生产的工厂生产新模式，降低了单位产品的生产成本，使得一些晶贵的消费品向大众普及。然而，随着人口基数不断上涨以及中产阶层不断扩大，产品的个性化正成为消费的主流，作为以快速和多样化为特点的柔性生产在制造业中扮演的角色愈来愈重要。

柔性生产满足定制化产品需要，5G使能更可靠的无线 OT网络。相比较刚性生产，柔性生产能够快速切换生产线，有着灵活满足客户定制化要求、极大缩短生产周期等优点。柔性生产有着不同的实现方式和粒度，例如柔性制造单元可在同一条产线适配多种产品生产，柔性产线可基于不同订单进行产线快速调整。基于柔性生产，工位的全无线化将带来更大的便利性，包括电和气的快速插拔模式以及通信的无线化。在核心生产环境的OT网络引入无线化后，5G网络对比Wi-Fi的可靠性、低时延和大联接优势将得以体现，使得无线化的优势能够在规模商用的场景中兑现价值，更好的促进柔性生产发展，增强企业市场竞争。

2. 扁平化架构

当前工业控制系统以传统的五层架构为主，即企业层、管理层、操作层、控制层和现场层。工业控制系统内的各生产线之间相互独立，生产数据由控制器上传到上层的IT网络后集中处理，这种架构下会导致上层的IT网络难以触及现场层的生产系统，大量生产数据沉淀、消失在工业控制层，不能被进一步利用，此外也导致生产线之间无法进行深度协同。因此使能IT网络与OT网络之间的全域数据流通成为了工业控制网络的发展趋势之一。

工业控制网络扁平化框架 逐步发力，5 G使能更便捷 灵活的全域扁平化架构。

当前业界领先企业已逐步采用OT+IT扁平化的网络架构，相较于传统的五层工控网络架构，扁平化网络架构的优势在于原有五层架构下的工业设备之间都可以通过网关相互连接，实现网络联接与控制逻辑之间的解耦，同时也实现了预测性维护数据流的从下至上的打通。基于有线网络实现扁平化架构受限于组网配置与有线网关端口的物理绑定，难以适应灵活快速的调整，且实现全域的扁平化架构配置较为复杂。5G支持终端基于无线方式接入，天然提供全域一张网的基础架构，摆脱了物理线路和端口的绑定约束，可以灵活快速的进行组网配置等调整。此外，相比于3G/4G，5G支持基于5G LAN特性的二层接入，可方便的进行OT和IT网络的扁平化融合，基于 5G的切片功能还可进一步实现单个设备中的多个业务承载于不同VLAN的能力。基于这些功能，5G可以更便捷的使能全域扁平化架构，使得工厂IT网络与OT网络间信息能更灵活的流转，最大程度地满足高层级系统向现场层延伸的需求，实时回传用于优化生产的数据。

3. 少人化无人化控制

自动化一直是工业发展的核心，也是未来工控领域发展的方向，云计算、5G等新技术正在加速这一趋势。

少人化无人化提升生产效率，5G使能远程控制促进少人化无人化发展。

随着中国人均收入不断上涨，制造业人力成本持续攀升，生产过程中少人化的作用逐渐现。少人化无人化的目的不旨在削减人员数量，而是通过少人化无人化途径减少可重复工种、低附加值或者从事危险性工作的人员数量，并培训被削减的人员，使其适应更高附加值的岗位来为企业创造更大价值。煤矿、钢铁水泥等流程制造行业和港口、建筑、冷库等行业的少人化无人化诉求主要体现在起重运输应用，例如钢铁厂利用远程控制行车，无人化行车实现物流分拣的全流程自动化。这类应用过去通过光纤或者Wi-Fi连接实现远程操控，但光纤的部署距离长、成本高，Wi-Fi可靠性不高且室外场景覆盖距离受限，故5G正逐渐进入这类应用场景，提供灵活可靠的无线联接。

4. 开放自动化

在工业互联网和数字化转型的浪潮下，工业领域正在经历一场颠覆性变革，工业体系和互联网将进行深度融合。得益于机器学习、 增强现实、实时分析和工业物联网（IloT）等各类技术的进步，工业企业和制造商将有望满足当前这个时代对敏捷和数字化的需求。然而，在企业实现工业4.0愿景的过程中，各类封闭的专有自动化平台对效率形成一定障碍，不利于多元自动化系统集成，而且升级和维护成本高昂。工业领域一直因缺乏适应性、模块化和互操作性而备受困扰，同时这些问题也阻碍了行业创新。

作为全球能源管理和自动化领域的数字化转型专家，施耐德电气推出以软件为中心的Eco StruxureT"开放自动化平台，同时呼吁业界广泛采用开放自动化标准，激发行业协同创新，以提高效率、生产力、灵活性和可持续性。

开放自动化基于IEC61499标准的"即插即生产"自动化软件组件组成的系统，5G助力更灵活的分布式部署。

开放自动化采用IEC61499事件驱动、开放的自动化工程设计和分布式部署，可实现将自动化应用程序与硬件分离，使用一种建模语言来设计多种工业边缘应用，实现原生的IT/OT融合，真正实现以资产为中心自动化。结合5G高带宽、低时延。

本份报告来自于施耐德电气与华为，由产业数字化报告中心推荐阅读，版权归作者所有，如涉及到版权问题，请联系我们删除或做相关处理。

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