5G时代下云制造的发展探析

5G 时代下云制造的发展探析

陈林林 林东东 黄丽娜 王华

浙江正泰电器股份有限公司

摘要：5G技术的应用，其所对应的高效率、低延迟和高带宽的特点促进了行业的高速增长。本文主要总结了当前中国云制造行业的发展状况及其制约因素，并根据当前5G的技术标准，系统分析研究了在5G时代下，我国云制造业的发展。

关键词：云制造；5G；智能制造

云制造是指依托云计算技术、大数据分析、物联网、高性能计算技术、智能信息等新科学技术发展的一个面向企业的全新的智慧制造方式，以网络为平台，把散落在世界各地的制造业制造资源整合到一起，利用云平台进行从各个制造厂家间获取不同的信息资源，并进行分布式协同制造，以大大提高信息资源的利用率和制造质量。而伴随工业4.0的兴起和全球制造业领域的发展，为加速新型信息和传统制造业领域深入的结合，以实施智慧制造为主攻发展方向，以双循环技术基础发力点，智慧制造将是提高我国整个制造业制造技术水平所不能忽视的重要发展动力。

2制约云制造发展的因素

2.1制造业上云的成本及收益

在传统的IT模式下，由于互联网运行中的信息传递效率不高，因此制造厂商在应用互联网的流程中，信息传输效果和精确度都无法满足工业制造需求，对制造工作进行的促进效果也不大，而且无法满足更先进的制造技术。因此公司在连接云端设备时，将会严重影响制造经营的效果。同时公司也需要投资相应的成本，来通过建设自身的局域网、广域网来提升互联网速度。而对于已形成了自己的数据中心、办事处和IT事业部、工厂群的制造厂商来说，要转换到一种更加完整的云制造系统，就必须投资相应的成本部署全新的IT环境。对中小型工业企业而言，由于智能化程度并不高，如果直接转换到更加信息化的，会提高企业上云制造成本。受到资本的约束，企业需要在一定投资后能短期内获取利润。据麦肯锡公布的《2021年离散制造业上云调查》显示，全球百分之七十四制造商在云转换后在短期内无法得到预测价值，超过一零点五的制造商认为上云技术比原先预想的还要复杂，而另外40%的制造商则认为云转换超过了公司成本。由于制造商上云高成本，但盈利太慢，致使上云的制造市场进展滞慢。

2.2企业上云的技术限制

由于生产过程的复杂性，以及云计算生产的动态、多样化和离散性，使得企业在生产过程中遇到了许多无法预料的问题，比如将生产过程中的各个部件快速地转移到装配中心或者其它过程中，快速地更换产品，并在生产过程中，在不同的生产线上，快速地安排生产过程中的各个环节。所以，要想顺利地实施制造规划，就必须要有云的设计。而大厂商的信息化系统大多都是 ERP、 CRM、 OA、 PLM、 PDM、 CAD等，而制造业的云计算系统则是集成了以上各厂商的信息化系统。这主要是因为云计算平台的发展还不够成熟，所以很多企业只提供了一套或者一套完整的系统，而不能将不同的厂商之间的信息系统进行集成。

2.3云服务器的可靠性

制造工厂要上云就需要用到云服务器。由于云服务器是由众多服务器设备所构成的群体，在这些群体上可以虚拟化出许多像单独服务器设备的组成部分，因此具有高使用功能和灵活多样等优点。而云服务器又承担了大量用户的云端服务，影响服务连续性和安全。云服务器的可靠程度，完全取决于其所利用的网络资源以及本身的信息冗余。而制造厂商在应用云服务器过程中若突发故障，则必须简单、便捷，以快速建立一种全新的云服务器并持续工作下去，而无须追加额外成本。这就对云服务器的安全性提出了更高的要求，特别是在灾难修复。

2.4企业上云安全问题

云制造平台是通过虚拟化技术实现与制造厂商间直接进行共享调用的，尽管增加了资源效率，但由于共享会形成新的安全性问题。所以，在没有得到允许的情况下，可以使用该共享。为了保障用户的利益，企业需要对虚拟设备、虚拟交换机、虚拟存储设备等进行安全保护，而这些安全措施与传统的企业硬件标准是完全不同的。同时，为了降低企业的安全风险，还必须将公司的云计算安全策略和企业的安全措施结合起来。云制造平台上的各类云业务将在全球范围内被重复利用，产生的海量数据将存储在远离终端客户的数据中心，并由云计算服务商统一管理。所以，这样的资料管理安全是很危险的。云计算中，因网络服务提供商的系统失效所导致的资料丢失，同时也会被其他黑客或黑客入侵所导致的资料泄漏。这些安全性问题，将会对公司产生很大的影响。但目前由于云计算应用市场才刚兴起，且有关立法制度仍不健全，所以如果云计算服务提供商甚至是制造厂家发生了安全问题，往往都会导致公司无法挽回的巨大经济损失。

35G加速云制造发展，实现工业数字化转型

5 G技术的出现，标志着4.0时代的到来。这一技术将不再是简单地提高4G网络的速率，它将使中国的互联网终端、无线设备、服务等全方位的数字信息融合。5G以其超快的网络传输速度、超低的网络延时、高带宽等特点，为中国的物联网、汽车联网、智能制造、远程控制、城市交智能公交等提供了有力的支撑。5G将是中国未来互联网和信息技术交流的重要基础，它将极大地推动中国云计算产业的发展，实现制造业的数字化转型。

3.1大大降低工业的云IT成本，推动新型工业信息技术应用

云计算服务是以互联网为基础的网上服务，其服务的有效性主要依赖于网络的带宽。5G技术可以为制造厂家提供超高频宽、超低端延时、高速安全、大量互联的网络，从而为企业节省建设局域网、广域网等 IT资源。虽然先进的工业技术对于中国的制造业来说是至关重要的，但是在传统的网络环境下，先进的工业技术在现实生活中并没有太大的发展空间。5 G能够适应各种复杂的工业通讯应用环境，因此能够对先进工业技术的制造网络产生直接或间接的影响，并形成新的制造工艺和管理方式，成为中国工业的重要基础。

3.2带动边缘云计算应用创新，提升云端业务可靠性

边界算法，是指一个在互联网边界进行运算的一种分布式计算，计算对象必须包含来自互联网业务的下游数据信息，以及来自万物互联网服务的上游数据信息，在临近物理数据设备或数据信息来源的互联网边界侧，融合了互联网、运算、储存、等技术应用能力的开放性网络平台，可以就近进行边界智能业务。边界云计算系统通过利用无线传感器网络技术来进行监测服务器集群，这样就能够及时监测具有高风险的业务节点，并防止云服务器的突发崩溃。在边缘操作系统节点间还可以互换状态信息与诊断信号，使在操作系统层面部署的故障监测、节点更新、大数据监测等技术方面都具备了保证性。5G技术也推动了边缘计算技术发展，进一步推动了边缘云计算技术应用创新，并增强了云端业务安全性。

3.3带动云制造智能化的发展

在云制造技术中，智能是工业中最常见的应用，要求机械设备企业必须上云，并能够有组织和协调的实现弹性制造。而5G互联网是机械设备企业上云的最好的通讯网络，是机械设备企业上云的重要基石。在未来，设计企业制造将拥有超高的弹性和多功能性，对制造技术有着很高的需求，比如可以即时控制工艺流程，迅速落实制造任务，精准提出产品工艺要求等。而为了迅速应对制造需求，就需要在云端制造中融入AR技术。在AR的场景中，就能够远程装配制造产品、远程维修、远程专家帮助等，以推进制造的有效进行。而5G网络的发展也带动了AR的蓬勃发展，从而促进了云制造智能化的蓬勃发展。

3.4实现云物流追踪

5G网络技术能够带来广覆盖范围、低功率、超网络连接、低耗电量的服务功能，使从仓储管理到物流配送再到所发出的产品都能够在云端进行实时控制，而且还能够完成各个制造厂商间的仓储配送管理和在云端的无缝衔接。缩短了通过云制造物流过程中所耗费的时间，同时还节约了在物流终端上云的网络建设成本。

3.5提升云制造安全

5G网络拥有多重的安全保护。一是先把大数据协议层分为监控平面、使用平面、安全管理平面三种平面，并对数据块实行了分离、保密和安全管理；对各种类型的无线通信设备引入了统一规范的用户通过验证制度，并对使用者和流量实行严格保密，将加密密钥的尺寸由128位提高至256位；二是提供支持更灵活性的分段式安全管理战略，集中管理网络漏洞和信息安全策略的，并对特殊的大数据块作出测试解析并且对威胁作出早期反应；三是运用人工智能算法实时监测面对互联网节点和虚拟化基础设施组件的入侵，并能够在使用者所掌握的较近区域实现信息统计和储存，安全地集中管理应用数据，并实现了保密、匿名化、安全性保存、删除和解析数据功能，从而确保安全。同时制造厂商还能够运用5G信息技术对制造的整体布局作出重新规划，对人、机、料、环保、信息技术和电力之间的相互关系作出了重新定位和整合，而不必担忧消息外泄或遭到黑客攻击。

4总结

随着中国5G网络的深入部署，以及云制造理论技术和应用的进一步发展，必将促进中国工业的转型升级，并促进中国工业的进一步发展壮大。

参考文献

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[2]王贺英,金梦柳,叶文婷,鲁先锋.临安云制造小镇的发展路径及经验探索[J].智能城市,2018,4(13):10-12.