5G如何賦能鋼鐵行業(yè)？

作者：網(wǎng)優(yōu)雇傭軍-田忠驛

一提到鋼鐵行業(yè)，估計(jì)有人的印象是：工人們汗流浹背的圍在高溫熔爐旁，拿著鐵錘將紅彤彤的鋼鐵敲得火星四濺……是的，過去鋼鐵行業(yè)留給人們的刻板印象就是“苦累臟險(xiǎn)”，還“傻大黑粗”。

但如今，依托先進(jìn)的技術(shù)，鋼鐵行業(yè)早已擺脫傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向信息化、智能化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)型，尤其伴隨著5G、AI、云等技術(shù)融合時(shí)代的到來，鋼鐵行業(yè)更是正迎來一場華麗升級。5G+智能點(diǎn)檢、5G+智慧天車、5G+智能機(jī)器人、5G+AR遠(yuǎn)程裝配……一項(xiàng)項(xiàng)5G最新應(yīng)用正落地鋼鐵企業(yè)。

2020年9月23日，在2020華為全聯(lián)接大會(huì)的5G激發(fā)行業(yè)新價(jià)值峰會(huì)上，湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司常務(wù)副總經(jīng)理喻維綱在《擁抱5G，智慧湘鋼》的主題演講中分享了5G與云、AI等協(xié)同賦能智慧鋼鐵的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和成功案例。

智慧湘鋼擁抱5G

華菱湘鋼始建于1958年，經(jīng)過幾十年努力，發(fā)展成為了湖南單體規(guī)模最大的國有企業(yè)，也是全球最大的寬厚板制造基地。

喻維綱介紹，回顧發(fā)展歷程，從1958年建廠到1997年，華菱湘鋼經(jīng)歷了艱苦創(chuàng)業(yè)期；從1997年到2008年，又經(jīng)歷了規(guī)模擴(kuò)張期。但從2008年開始，由于地處城市中心，規(guī)模不能再擴(kuò)，效率又不能再提升，導(dǎo)致企業(yè)進(jìn)入了發(fā)展瓶頸期。這讓華菱湘鋼深刻認(rèn)識到，鋼鐵企業(yè)要持續(xù)發(fā)展，必須提高效率。鋼鐵業(yè)是制造業(yè)的支柱型行業(yè)，當(dāng)然應(yīng)首當(dāng)其沖從“制造”向“智造”轉(zhuǎn)型。

根據(jù)國家政策指導(dǎo)和企業(yè)自身發(fā)展需要，華菱湘鋼于2016年初制定了讓設(shè)備“開口說話”、讓機(jī)器自主運(yùn)行、讓職工更有尊嚴(yán)的工作、讓企業(yè)更有效率四大目標(biāo)，全面推進(jìn)智慧湘鋼建設(shè)。

但在推進(jìn)智慧湘鋼建設(shè)中，網(wǎng)絡(luò)碎片化和信息孤島一直是一大難題。喻維綱表示，過去的信息化都是靠有線網(wǎng)絡(luò)連接，從鐵礦石變成鐵水，鐵水變成鋼水，鋼水再變成鋼材，各個(gè)環(huán)節(jié)的有線網(wǎng)絡(luò)單元形成一個(gè)個(gè)信息孤島，數(shù)據(jù)不能無縫流通，效率仍然較低。而5G可以為智慧鋼廠提供更好的互聯(lián)互通底座。

于是，為了更好、更快地推動(dòng)智慧鋼廠升級，從2019年開始，華菱湘鋼聯(lián)合中國移動(dòng)、華為啟動(dòng)了5G智慧工廠項(xiàng)目。

為什么智慧鋼廠要選擇5G？關(guān)鍵在于5G的以下三大技術(shù)突破可幫助工廠構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)的聯(lián)接底座，同時(shí)再與云、AI、計(jì)算等技術(shù)融合催生出豐富的創(chuàng)新應(yīng)用，從而可更好的幫助鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效、節(jié)能減排等需求。

一是5G具有超高速率能力，打破了帶寬局限。比如能實(shí)現(xiàn)下行近1.2Gbps，上行80-90Mbps的網(wǎng)絡(luò)速率，同時(shí)傳輸多路超高清視頻無壓力。

二是5G具有超低時(shí)延能力，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的信息反饋。比如能提供10ms左右的單向網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，可實(shí)時(shí)對天車下發(fā)指令和信息反饋，從而可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控天車。

三是5G具備高穩(wěn)定性和可靠性。5G網(wǎng)絡(luò)具有超強(qiáng)抗干擾性、超強(qiáng)穩(wěn)定性優(yōu)勢，可按需隨時(shí)隨地接入，并可保持最優(yōu)的覆蓋效果。

為此，華菱湘鋼聯(lián)合中國移動(dòng)和華為基于5G+MEC技術(shù)在湘鋼園區(qū)部署了全無線連接的5G專網(wǎng)。

在湘鋼園區(qū)內(nèi)，三方部署了5G宏站、室分和CPE等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，廠區(qū)的PLC、激光測距、高清全景攝像頭等終端設(shè)備通過園區(qū)交換機(jī)，AR路由器，再通過CPE或直接通過基站連接5G專網(wǎng)，打通CPE到湘鋼工廠側(cè)部署的MEC機(jī)房，并與各種應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行通信。在湘鋼園區(qū)外，通過PTN設(shè)備接入SPN網(wǎng)絡(luò)，再連接長沙5G核心網(wǎng)，同時(shí)通過DCN網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)管中心。

多項(xiàng)5G+智慧工廠應(yīng)用落地

基于5G專網(wǎng)能力，華菱湘鋼已落地多項(xiàng)5G行業(yè)應(yīng)用。

智能點(diǎn)檢——讓設(shè)備“開口說話”

湘鋼生產(chǎn)設(shè)備共約28434臺(tái)，如何實(shí)現(xiàn)這么多設(shè)備的可管、可控、可視，做到設(shè)備運(yùn)行狀況心中有數(shù)？

答案是設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)每5秒對設(shè)備信息進(jìn)行采集，傳輸帶寬達(dá)到Gbps以上，利用5G大帶寬實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)，再通過大數(shù)據(jù)分析處理，可對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判，能做到預(yù)知維修；同時(shí)，還可通過移動(dòng)APP隨時(shí)隨地查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史趨勢，以及視頻監(jiān)控產(chǎn)線，并實(shí)時(shí)接收報(bào)警推送。

目前該系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備1700多臺(tái)，監(jiān)測點(diǎn)超過10000個(gè)，實(shí)現(xiàn)了讓冷冰冰的設(shè)備“開口說話”。

5G+智慧天車——讓機(jī)器自主運(yùn)行

天車集裝卸、搬運(yùn)、運(yùn)輸功能于一身，是鋼鐵生產(chǎn)最主要的設(shè)備之一，也是決定鋼廠高效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。天車經(jīng)常運(yùn)行在廠房內(nèi)的高空，過去需靠人工在天車操作室里操作，不但效率低，且工作環(huán)境惡劣、危險(xiǎn)。為了提高效率，消除作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)展無人化天車系統(tǒng)已是必然趨勢。

但在無人天車遠(yuǎn)程操控中，需將多路多視野的超高清視頻實(shí)時(shí)傳送到服務(wù)器端，并需以超低時(shí)延的動(dòng)作反饋對遠(yuǎn)端的天車進(jìn)行遠(yuǎn)程駕駛，這對網(wǎng)絡(luò)提出了極高的要求，需要低至20ms的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和高至1Gbps的速率。4G和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)難以滿足大帶寬、低時(shí)延需求，Wi-Fi還存在覆蓋效果差、抗干擾能力差、不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。因此，5G以超高速率、超低時(shí)延、超強(qiáng)穩(wěn)定等優(yōu)勢成為了最佳選擇。

憑借5G網(wǎng)絡(luò)能力優(yōu)勢，湘鋼聯(lián)合中國移動(dòng)和華為創(chuàng)5G工業(yè)應(yīng)用首例，打造并落地了5G+智慧天車應(yīng)用場景，為行業(yè)樹立了標(biāo)桿。

如今，華菱湘鋼五米寬厚板廠的5G智慧天車已正式投用，其通過傳感器、雷達(dá)、11個(gè)高清攝像頭組成，結(jié)合激光3D輪廓掃描技術(shù)，獲取周邊物料、車輛、車斗高度及裝卸位置信息和畫面，再通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理建立現(xiàn)場三維模型，計(jì)算出動(dòng)作指令集，下發(fā)給天車執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備自主運(yùn)行。

智能加渣機(jī)器人——讓職工有尊嚴(yán)地工作

鋼鐵作業(yè)過程中經(jīng)常要忍受煙熏火烤，非常辛苦，且有些崗位充滿危險(xiǎn)，現(xiàn)在有了5G網(wǎng)絡(luò)后，智能加渣機(jī)器人、天車遠(yuǎn)程操作可以讓一線員工告別臟、累、險(xiǎn)的勞動(dòng)現(xiàn)場，在舒適的環(huán)境里更高效地完成工作了。

華菱湘鋼通過5G遠(yuǎn)程一鍵式操控智能加渣機(jī)器人，來代替人工現(xiàn)場加渣操作，不僅降低現(xiàn)場操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，還讓一線員工有更多的精力關(guān)注澆鑄過程，提高了鑄機(jī)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

同時(shí)，運(yùn)用5G實(shí)現(xiàn)天車遠(yuǎn)程操控，創(chuàng)新性實(shí)現(xiàn)了5G熱容災(zāi)，保障了操控的可靠性，讓職工工作環(huán)境干凈舒適。

5G+AR+云+AI——讓企業(yè)更有效率

通信技術(shù)進(jìn)步不斷拉近了人與人之間的距離，1G和2G讓遠(yuǎn)隔千里的人們能聽到彼此的聲音，3G和4G讓遠(yuǎn)隔千里的人們能看到彼此的音容笑貌，那5G能進(jìn)一步做些什么呢？下面這個(gè)用例讓人激動(dòng)人心。

今年早些時(shí)候，華菱湘鋼新上了精品中小棒產(chǎn)線，但在調(diào)試期間正好趕上疫情，德國和奧地利廠家無法抵達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備裝配。為了不影響工廠建設(shè)進(jìn)度，華菱湘鋼攜手中國移動(dòng)、華為創(chuàng)造性的采用5G+AR的方案進(jìn)行中歐現(xiàn)場連線，通過AR智能雙目眼鏡等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了跨國遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場設(shè)備的裝配工作，確保了產(chǎn)線調(diào)試的順利進(jìn)行。

基于AR的遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程裝配指導(dǎo)以及遠(yuǎn)程專家支持等將在未來智能工廠里扮演重要角色，華菱湘鋼此次5G+AR應(yīng)用可以說極具示范意義。

另外，華菱湘鋼還以五米板廠為試點(diǎn)，利用5G，通過自動(dòng)化改造等技術(shù)，在公司范圍內(nèi)分級分區(qū)域逐步實(shí)現(xiàn)集中控制，為企業(yè)的智慧中心做準(zhǔn)備，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)效率的最大化。

共同打造智能制造示范項(xiàng)目

隨著5G+智慧工廠應(yīng)用不斷豐富和成熟，未來5G與云、AI、計(jì)算等技術(shù)融合，將無縫打通工廠內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、應(yīng)用等全環(huán)節(jié)，進(jìn)而推動(dòng)企業(yè)改進(jìn)流程、提升效率和產(chǎn)品質(zhì)量，最終全面邁進(jìn)智能制造時(shí)代。

展望未來，喻維綱表示，華菱湘鋼將以5G融合專網(wǎng)能力為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，落地5G+協(xié)同設(shè)計(jì)、5G+自動(dòng)控制、5G+柔性生產(chǎn)、5G+輔助裝配、5G+質(zhì)量控制、5G+遠(yuǎn)程運(yùn)維、5G+透明工廠、5G+倉儲(chǔ)管理、5G+物流供應(yīng)、5G+培訓(xùn)指導(dǎo)十大應(yīng)用場景，建設(shè)湘鋼三個(gè)中心（生產(chǎn)指揮中心、設(shè)備能源中心、ERP數(shù)據(jù)中心），實(shí)現(xiàn)湘鋼5G專網(wǎng)及應(yīng)用的可視、可管、可控，幫助企業(yè)在經(jīng)營決策、生產(chǎn)管理、制造執(zhí)行等流程和模式上實(shí)現(xiàn)根本改變，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級。

喻維綱最后表示，華菱湘鋼、湖南移動(dòng)、華為公司將全面落實(shí)戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，充分發(fā)揮各自領(lǐng)域的人才、技術(shù)及市場等資源優(yōu)勢，在5G和智能制造等方面進(jìn)行廣泛戰(zhàn)略合作，包括共同參與國內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、充分開發(fā)和利用5G新型技術(shù)，共同打造智能制造和智慧工廠示范項(xiàng)目。

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