5G优势及其与工业工程结合的潜力

5G（第五代移动通信技术）有七大优势，显著提升了网络通信性能，也为工业工程的架构扩充和实时通信成为可能。IE工程师可以应用5G，在工厂、车间中实施网络互联，在生产线设计、实施和持续优化过程中推动工业制造的智能化，提高生产率和效率，更好地达到工业工程目标。

（1）zhuoyue的无线移动性。5G网络能够在时速500 km的情况下实现高质量通信；相对有线通信，5G连接不需实体线缆，不会因线缆而影响设备转动或位置移动；相对Wi-Fi等无线通信，5G可以更大范围移动并保持自动认证、稳定连接和顺畅切换。5G可以满足厂区内快速移动的车辆、AGV、机器人、传送带、产品以及高速转动的设备的连接需要，可以实现数据高速采集、传输和远程控制。IE工程师在规划和优化生产线过程中，可以采用5G提出创新解决方案，一方面在生产线设计时采用5G传输，使设备数据传输摆脱线缆的物理制约，节约线缆并减少线缆维护成本；一方面利用5G移动且宽带性能，使机器人等活动物体的活动区域不受限，在不同地点、不同工序、不同作业场景中平滑切换，提高生产的柔性。
（2）高可靠低时延（uRLLC）。一个0.1 s的时延，就可能导致错误判断、设备损伤或导致安全事故。uRLLC场景下端到端的时延可以低至10 ms甚至2 ms，大约仅为4G的20%。5G还具有边缘计算友好性，可很好满足工业控制、无人驾驶等场景下的快速反应需求，保证终端迅速、精准地执行命令。5G还支持终端与网络建立双通道，互为备份，实现连接的超高可靠性。基于5G的低时延和高可靠性能，IE工程师可以积极探索利用5G技术，在工厂中配置更多高速AGV和机器人等设备，提高运转效率，进一步提高工厂整体生产率。
（3）大带宽高速率（eMBB）。4G网络的上网体验速度平均为6~8 Mbps，无法满足4K和8K高清视频直播需求。而5G网络的上网体验速度可以达到30~50 Mbps，是4G网络速度的5倍，可以支持4K和8K高清视频直播，也可以支持相当数量的移动网络游戏，极大提升用户上网体验。专网下的5G速度还可以更高，峰值速度甚至可达20 Gbps。5G的这些特性，使其成为视频动态监控、模拟控制、基于云的机器视觉等场景应用的技术基础。IE工程师可以利用5G网络的大带宽高速率能力，创新人机互动关系，建立设备和云端的实时大流量数据交互，实现基于云端机器视觉的设备远程监视和操控，实现一人对多台设备，同时充分发挥云端的计算能力和学习能力，提升生产智能化，提高生产效率、产品质量和生产安全性。
（4）大规模连接（mMTC）。5G在每平方千米可以支持100万个连接，单位面积内通信连接数远远大于4G。此外，5G还能够支持多类别的物联网终端，如固定间隔周期监听被叫的终端、只有主叫没有被叫的物联网终端、功能极简终端等。基于5G的大连接特性，IE工程师可以在工厂内海量设备和微小设备单元上装载实时通信传感器，为海量设备数据采集和控制提供大规模连接能力，奠定智能制造基础。IE工程师可以利用5G的大连接能力，重新设计和优化人机关系、工业控制、点检活动等，提高整条生产线和整个工厂的运转效率。
（5）高流量密度。不同于大连接指标衡量单位面积内连接数量，流量密度是指单位面积内的总流量数，衡量的是移动网络在单位空间范围内所能承载的数据流量的大小。5G网络流量密度高达每平方千米100 Tbps，是目前可用的数据流量密度最高的无线网络。IE工程师可以在工厂内大量应用工业相机和屏幕等终端，利用5G高流量密度特性，实现相机、屏幕等与云端实时高清视频传输，建立远程视频监控和基于云的机器视觉识别缺陷等智能制造能力。
（6）能源效率。能源效率是指一定运行时间内或传送一定数量的数据量所需消耗的能量数量。5G发展了多项降低功率消耗的新技术，比如流量均衡技术、低功率基站等。由于大量物联网终端采用电池供电，为降低终端功耗以延长更换电池时间，5G还设计简化了连接模型以降低终端功耗。基于5G的高能源效率，海量使用传感器也就具备了经济性，进而使海量数据无线高速采集成为可能，使自动控制、远程控制更加普遍，也使人工智能技术有了用武之地，为IE工程师重构和优化系统提供了技术条件。
（7）网络安全性。5G网络具有多重安全保障。一是5G网络采用完善的服务注册和授权安全机制；二是5G网络使用加密方式传送用户身份标识；三是5G网络提供了网络运营商网间信令的端到端保护；四是5G网络有统一认证框架，融合了多种接入认证方式；五是5G网络可采用网络切片为重要客户提供专享物理信道；六是5G内生支持边缘计算，可以在用户可控的较近位置提供计算和存储，实现数据不出特定场所，保障数据安全。因此，5G网络安全能力远超4G，更远超Wi-Fi等无线网络。IE工程师可以放心地利用5G技术对工厂的布局进行重新规划，对人、机、料、环境、信息和能源的关系进行重新定位和组合，而不用担心信息泄露或被黑客破坏。