如今，不断变化的运营需求对数据密集型技术的要求越来越高。同时，现有的无线网络协议并不完全适合提供现代制造商所需的一切。第五代蜂窝无线技术（5G）的日益部署将使制造商及其员工能够迎接更具创造力的未来。
众所周知，5G 将迎来更快的速度、更大的吞吐量和更低的延迟。新网络规范还承诺更高的可靠性、延长连接设备的电池寿命并支持大规模设备连接。这些网络特性不仅会结合起来改造当前的制造活动，而且 5G 也将成为创新的催化剂。 5G 将以多种方式赋予整个工厂的工人权力，帮助支持全球制造业的转型升级。
本文将探索制造商如何看待 5G 的功能以及他们计划入户充分利用 5G 连接的独特潜力。5G是定义下一代制造业的关键因素。在5G的帮助下，制造商将能够更好地提高产品质量、优化工作流程并向内部成员和外部客户提供新产品和服务。
因此，5G 和制造业的组合力量具有广泛的意义。几乎所有制造商都认为 5G 连接对其业务的整体未来非常重要。至关重要的是，5G 技术部署到制造业的速度越快，制造商就越有竞争力；绝大多数受访者表示，5G 部署的速度将对他们的全球竞争能力产生积极影响。制造商对 5G 的采用率，以及他们可以通过这种变革性技术实现的目标，可能会越来越多地定义竞争格局，从而更广泛地定义制造。
主要概况
制造商认为 5G 连接对其业务的整体未来非常重要。
- 几乎所有制造商 (91%) 都认为 5G 连接对其业务的整体未来非常重要，五分之三 (61%) 的制造商表示这将是“极其重要的”。
制造商开始测试和实施 5G 解决方案。
- 超过一半的制造商 (56%) 报告说，到 2021 年底，他们将在其设施内以一定容量测试或使用 5G。
- 从长远来看，大多数制造商可能会实施 5G 技术。只有极少数的制造商 (2%) 认为他们永远不会实施 5G 解决方案。
制造商认为 5G 部署的速度对于全球竞争力很重要。
- 百分之九十 (91%) 的制造商表示 5G 部署速度将对他们的全球竞争能力产生积极影响，近三分之二 (62%) 表示这将产生“强烈的积极影响”。5G 将有助于确定未来十年的全球竞争力。
5G 可以帮助制造商适应 COVID-19 大流行之后的挑战。
- 绝大多数制造商认为 5G 连接可以帮助他们适应与 COVID-19 相关的挑战。近百分之九十的制造商 (88%) 表示 5G 连接将允许工程师远程排除故障。同等数量的制造商 (87%) 还报告说，5G 支持的远程可见性和监控将帮助他们适应 COVID-19 危机。
5G 将帮助制造商采用现有的经营方式。
- 百分之九十的制造商认为，在其设施中使用 5G 将有助于现有的经营方式 (92%)，并将进一步推进现有流程 (88%)。5G将推动新流程，为制造商创造新商机。
- 创建新流程和业务是5G 部署的一个特别重要的结果。除了制造商目前在其设施中所做的事情之外， 百分之九十的制造商还预计 5G 的利用将导致新流程的创建 (88%) 和新业务的创建 (86%)。
5G 将有助于改变供应链和工厂运营。
- 制造商预计5G 将对工厂运营的许多方面产生重大影响。五分之四的制造商表示，5G 技术对其设施内的库存跟踪 (83%)、设施安全 (81%) 以及仓储和物流 (81%) 非常重要。此外，四分之三的制造商表示 5G 对检查 (76%) 和组装 (76%) 活动也很重要，十分之七的制造商表示包装 (72%) 和员工培训 (71%) 工作将从部署中受益5G到制造业。
- 制造商还报告说，5G 将影响车间的特定应用，包括设备监控 (89%)、实时分析传感器数据的安全程序 (87%) 和员工安全 (86%)。绝大多数制造商还报告说，5G 将帮助远程分析以支持实时决策 (84%)、基于状态的远程监控以进行预测性维护 (84%)、资产跟踪 (83%) 和预防性维护 (82%) ）。
5G 将推动制造商节省成本。
- 几乎所有制造商都希望将机器和设备与 5G 无线连接的直接影响视为一定程度的成本节约 (93%)。平均而言，制造商预计可节省大约 38% 的成本。
5G 将提高机器和员工的生产力。
- 几乎所有制造商都希望通过实施 5G 来提高机器 (94%) 和工人 (93%) 的生产力。平均而言，制造商预计设备生产率将提高约 42%，工人生产率将提高 41%。
5G 有望改善依赖网络连接的众多制造活动。
- 与当前的连接技术相比，三分之二 (65%) 的受访制造商表示 5G 在提高效率方面更胜一筹，超过一半的制造商认为 5G 将提供更好的质量和服务 (56%) 以及更大的灵活性 (53%)。此外，五分之二的人认为 5G 将是有利的，因为它与增强的安全性 (45%) 和提高竞争力 (41%) 有关，三分之一的人认为它将缩短交货时间 (35%) 和更低成本（32%）。
- 当被问及一系列制造活动时，制造商报告说，5G 将使所有活动都变得更加容易。值得注意的是，生产线的重新配置被认为是使用当前技术最困难的制造活动，当使用 5G 技术时，预计将在“易用性”方面看到最大的改进。制造商还预计，5G 的利用将推动设备远程控制、增强现实/虚拟现实 (AR/VR) 应用的利用、移动机器人和自动引导车辆的利用以及自动化等方面的显着改善。
制造商采用 5G 的首要驱动力是在整个生产过程中进行质量控制监控的能力。
- 超过一半的制造商还报告称，提高机器生产力 (53%) 将推动 5G 的采用。
为什么 5G 对制造商很重要？
制造商一直在寻找提高运营绩效并在其流程中建立更大弹性的方法。一个有希望的潜力是 5G 连接的扩展部署以及随之而来的服务和机会，这些服务和机会将来自普遍和无处不在的连接。
重要的是要认识到 5G 连接与其前身有着根本的不同。虽然命名约定可能表明 5G 只是以前蜂窝网络的线性扩展，但 5G 是超越 4G 的重要一步。人们普遍认为 5G 将提供更好更快的移动宽带，但仅此而已。实际上，蜂窝网络技术的每一次迭代都具有独特的特性和特性，因此迎来了全新的用例。 5G 尤其如此。 2G网络提供海量移动语音通信。 3G 网络引入了基本的移动宽带功能。 4G 网络支持移动流式传输图形丰富的内容。每次迭代都连接了更广泛、更多样化的对象，并带来了移动流量数据的指数级增长。
5G 具有独特的属性和属性，这将定义其颠覆性特征。其中包括高数据速率、更高的系统容量、减少的延迟和大规模的设备连接。商业 5G 部署将扩大网络可能性，超越任何以前的蜂窝网络技术。 5G 是一种技术范式转变，而不仅仅是现有技术的延伸。
5G 的独特特性将对制造业和工业经济产生巨大影响。高数据量将使增强现实和虚拟现实能够通过移动网络传递，迎来 8K 视频功能并取代固定宽带，这意味着可以在更多地方连接更多对象。低延迟支持任务关键型应用，例如远程采矿、交通控制、全息图和实时工厂控制。大规模设备连接将改变通过智能仪表、物流跟踪和智能生物识别等应用测量的方式和内容。 5G 网络的可靠和弹性特性将使无人驾驶车辆、实时控制移动机器人的能力以及无人机的更广泛可靠性成为可能。
5G 标准的设计目标与以前的蜂窝网络完全不同。5G 消除了以前网络中存在的障碍，使其能够提供以前不可能的新服务。
什么是5G？
大约 50 年前，在曼哈顿中城的一条街道上，摩托罗拉工程师 Martin Cooper 打出了第一个蜂窝电话。 虽然无线革命始于语音通信，但蜂窝网络的每一次迭代都代表着一次飞跃，因为无线网络已经适应了另一场决定性的技术革命：互联网的兴起。 在这样做的过程中，自那次关键电话呼叫以来的每一代主要无线技术都被定义为不断提高的数据容量和可以通过蜂窝网络提供的更广泛的服务：
- 1G (1979)：语音通话
- 2G (1991)：数字语音、短信、拨号数据速度
- 3G (1998)：电子邮件、图片、网络
- 4G (2009)：流媒体视频
5G 代表了无线通信的第五个重要里程碑。 它带来了许多功能，包括以下内容：
速度——5G 网络可以以比 4G 网络高 20 倍的速率达到峰值，未来可能会有更高的吞吐量。
延时——5G 网络可以在不到 10 毫秒的时间内发送“往返”数据（将数据发送到目的地并返回），未来这个数字可能会降至 5 毫秒以下。
容量——5G 网络可以从每平方英里数十万个传感器捕获数据。
可靠——5G 网络可以达到“五个九”（99.999%）的可靠性，使其成为任务关键型应用的绝佳选择。
接力——即使设备以每小时数百公里的速度行驶，5G 网络也可以无缝地相互传递数据，确保为高速应用提供强大的连接。
效率——通过 5G 低功耗连接的远程传感器设备应用可以依靠电池供电运行近十年。
5G 提供三种主要类型的通信服务或用例：增强型移动宽带服务 (eMBB)、大规模机器类型通信 (mMTC) 和超可靠、低延迟通信 (URLLC)：
- eMBB 改进了我们通常认为的以下方面：蜂窝服务：从智能手机、笔记本电脑或车辆等设备快速访问数据，用于流视频等应用。最初的 5G 部署集中在这项服务上。
- mMTC 为传感器和其他智能设备等低功耗设备带来了 5G 支持，这些设备可能需要在现场或工厂中使用一次电池充电数年。它建立在对此类设备的 LTE 标准支持之上。
- URLLC 适用于需要非常灵敏的数据连接的设备（例如，在高速公路上寻求避免碰撞的两辆自动驾驶汽车之间的通信）。 5G NR（新无线电）支持 URLLC。因此，它可以实现比 LTE 更高的性能，是实现 5G 全部潜力的关键。
5G 还经常与不是标准固有部分但具有高度互补性的举措相关联。 一个这样的例子是 MEC（多路访问，或移动边缘计算）。 MEC 旨在提高高带宽、低延迟应用（例如，共享增强现实或基于云的游戏）的性能。
MEC 允许在边缘进行更多处理，这意味着减少在执行数据密集型活动的过程中将数据从机器移动到云并返回的需要。 通过这种方式，制造商可以利用 MEC 来减少某些应用程序的延迟，还可以优先处理关键任务数据。 制造商将使用 MEC 来控制机器人、无人机和其他需要低延迟、高可靠性、更高隐私和安全性的设备，因此它们的性能不会受到数据从机器到云的往返时间的阻碍。
由于我们处于 5G 过渡的早期阶段，我们可以与过去十年广泛使用的早期 4G 网络进行一些比较：
- 与之前的4G 一样，随着标准的改进，4G 在过去几年变得更快，5G 正在分阶段推出，并且在未来几年会变得更快。它的进步是由一个管理国际机构创建的版本定义的，该机构专注于涵盖蜂窝标准演变的许多技术细节。第 15 版定义了 2019 年的初始 5G 标准。第 16 版和第 17 版，专注于提高效率和电源管理等，于 2020 年获得批准，第 18 版计划于 2021 年获得批准。
- 此外，与4G 一样，运营商需要一段时间才能实现广泛覆盖。尽管各国运营商自 2019 年以来在建设网络方面取得了良好进展，但我们可以预期 2021 年及以后的覆盖范围和速度都会有所改善。即便如此，5G 被全球运营商采用的速度比 4G 更快。
- 电信公司爱立信估计，到 2020 年底，5G 覆盖全球人口的 15%，高于 2019 年底的 5%。此外，他们估计到 2026 年这一比例将增长到 60%，使 5G 成为部署速度最快的移动通信历史上的技术。
- 正如 4G 网络要求智能手机等设备具备 4G 功能以充分利用网络速度一样，5G 网络也是如此。 2020 年，几乎所有主要的美国智能手机制造商都发布了至少一款 5G 智能手机。其他设备制造商也发布了支持 5G 的笔记本电脑、平板电脑和热点。5G 并不是最近看到重大更新或支持声明的唯一无线网络技术，尽管其他技术都专注于不同的解决方案和应用程序。它们包括以下内容：
- Wi-Fi 6e：与前几代相比，Wi-Fi 6e 在速度和网络拥塞管理方面代表了一代飞跃。然而，最近，该技术已扩展到一个新的频段，该频段提供的容量比以前频段的总和还要多。虽然这应该会带来我们迄今为止看到的最佳 Wi-Fi 性能，但 Wi-Fi 可以替代 5G 的替代方案，因为 5G 不可用。但是，它仍然专注于本地网络，无法匹配范围或设备密度容量的 5G。
- 蓝牙 5.2：将智能手机与耳机和其他外围设备连接起来的流行标准的最新版本将在能耗方面得到改善，并可用于短距离精确物体定位。
- UWB：与蓝牙一样，超宽带可用于短距离精确目标定位。领先的智能手机制造商现在正在将 UWB 集成到他们的智能手机中。这些短程技术与 5G 高度互补，未来几年应在智能手机和其他设备中得到广泛支持。
