工业控制应用场景白皮书：5G和5G演进（41页）

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。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显现。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 （IIoT）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。