智能的花火，照亮一座5G鋼鐵工廠的時(shí)代之舞

“東風(fēng)夜放花千樹。更吹落，星如雨。鳳簫聲動(dòng)，玉壺光轉(zhuǎn)，一夜魚龍舞”，辛棄疾在《青玉案》中描繪的“打鐵花”，是剛剛過去的春節(jié)假期中，全國各地都在上演的中式浪漫。

當(dāng)鐵水被擊打向高空，猶如千萬朵金花，綻放出耀眼的光芒，這個(gè)蔚為壯觀的場(chǎng)景，讓觀眾震撼于鋼鐵的藝術(shù)之美。

提到繁花盛開的場(chǎng)景，大家可能聽過《繁花》電視劇中寶總在黃河路的風(fēng)云際會(huì)，代表了上海現(xiàn)代商業(yè)與金融的繁榮。但誰又能說，身處傳統(tǒng)制造業(yè)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)行業(yè)的鋼鐵企業(yè)，就不能成為時(shí)代先鋒和弄潮兒呢？

同樣位于長江口的寶山鋼鐵，就在智能化時(shí)代，積極孕育著自己的“繁花”時(shí)代。寶鋼與中國電信、華為公司合作，探索智能鋼鐵生產(chǎn)的應(yīng)用，以5G技術(shù)為基礎(chǔ)，高架起重機(jī)遙控、堆料機(jī)遙控、5G加渣機(jī)器人、重載AGV自動(dòng)駕駛、鋼材表面質(zhì)量檢測(cè)等智慧應(yīng)用，一個(gè)個(gè)在寶鋼園區(qū)、工廠、產(chǎn)線上相繼被點(diǎn)亮。

春節(jié)假期結(jié)束了，但智能中國的舞臺(tái)不會(huì)停歇。我們不妨“接著奏樂接著舞”，來看看“數(shù)字繁花”盛開的過程，欣賞智能時(shí)代的鋼鐵之舞。

一張網(wǎng)絡(luò)底座，鋼鐵智能化的舞臺(tái)

“十四五”階段，建設(shè)制造業(yè)強(qiáng)國，推動(dòng)工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型成為明確的國家戰(zhàn)略。鋼鐵行業(yè)作為極具代表性的工業(yè)制造行業(yè)，智能化已經(jīng)成為確定性趨勢(shì)。

具體來說，寶山鋼鐵的智慧之舞，要完成三重奏：

1.危重崗位的少人化、無人化。

一般認(rèn)為，鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)強(qiáng)度大、條件惡劣，工作危險(xiǎn)級(jí)別較高，工人們常年在高溫、粉塵、噪音等環(huán)境下工作，健康和安全都存在隱患。從生產(chǎn)安全、員工福祉等多個(gè)角度來看，這些崗位少用人，甚至不用人，是大勢(shì)所趨。通過5G、云、AI、自動(dòng)駕駛、IoT等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，很多天車、吊車、叉車類的工業(yè)設(shè)備，可以讓“藍(lán)領(lǐng)”變“白領(lǐng)”，操作工人“不登車”，在空調(diào)房里遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)離危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境，提高了工人的安全性，也有效降低鋼鐵廠安全隱患。

2.生產(chǎn)制造的精益化、綠色化。

作為全球鋼鐵上市公司粗鋼產(chǎn)量第二、汽車板材產(chǎn)量第一、硅鋼產(chǎn)量第一的企業(yè)，寶鋼工廠中另一項(xiàng)重要工作是對(duì)板狀原材料進(jìn)行質(zhì)檢。

這類工作往往需要工人反復(fù)長時(shí)間進(jìn)行觀察、比對(duì)。一方面人工觀察效率低，且容易造成錯(cuò)檢和漏檢，另一方面這類工作非?？菰餆o聊，傳統(tǒng)方式由人在現(xiàn)場(chǎng)完成，工作環(huán)境惡劣。人工質(zhì)檢的低效問題，導(dǎo)致廢鋼回收利用不足。

不僅增加了生產(chǎn)成本，也給綠色減碳目標(biāo)造成了阻礙。鋼鐵作為高能耗行業(yè)，寶鋼要實(shí)現(xiàn)低碳綠色轉(zhuǎn)型，就必須提高廢鋼循環(huán)使用量。

生產(chǎn)效益、環(huán)境效益的雙重考量，在5G網(wǎng)絡(luò)加持下，借助機(jī)器視覺算法來找到瑕疵，為廢鋼利用降本增效。

3.基礎(chǔ)軟硬件的自主化。

工業(yè)智能制造存在“三軟三硬”核心要素，技術(shù)“卡脖子”問題在多個(gè)要素中都普遍存在。比如寶山基地各條軋鋼產(chǎn)線的關(guān)鍵控制系統(tǒng)，是軟硬件一體化產(chǎn)品，對(duì)供應(yīng)商依賴性很強(qiáng)。一旦供應(yīng)商配件停供，發(fā)貨時(shí)間不可控，難以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。控制系統(tǒng)的升級(jí)改造，也需要依靠系統(tǒng)供應(yīng)商來完成，存在海外供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。加上跨國供應(yīng)鏈的人員成本高、維修優(yōu)化周期長，很難實(shí)時(shí)響應(yīng)寶鋼的需求。

作為共和國的鋼鐵脊梁，寶鋼也主動(dòng)承擔(dān)起責(zé)任，引入數(shù)字化技術(shù)，探索高端控制技術(shù)的自主可控。

不難發(fā)現(xiàn)，寶鋼的智慧之舞，包含了大量移動(dòng)、低時(shí)延、實(shí)時(shí)化的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，要求極高的網(wǎng)絡(luò)保障。

一張支撐寶鋼智能探索的確定性網(wǎng)絡(luò)，必須滿足以下要求。

大：此前寶鋼的天車使用WiFi方案，為了避免撞車，天車都以低速運(yùn)行，效率很低，還會(huì)遇到WiFi干擾嚴(yán)重的情況。這時(shí)，5G的大帶寬、高可靠的特性，相比傳統(tǒng)方案，能夠更加靈活地進(jìn)行大量數(shù)據(jù)傳輸，成為寶鋼智能化的網(wǎng)絡(luò)保障。

快：寶鋼眾多產(chǎn)線上關(guān)鍵控制系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)、時(shí)延等指標(biāo)非常敏感，在邊云協(xié)同智能架構(gòu)演進(jìn)過程中，5G專網(wǎng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的配合為新型關(guān)鍵控制系統(tǒng)的落地奠定了基礎(chǔ)。

廣：寶鋼生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)景中有大量傳感設(shè)備，包括上萬個(gè)攝像頭，以及工業(yè)網(wǎng)關(guān)等，能環(huán)部的管網(wǎng)點(diǎn)多面廣，遍布整個(gè)園區(qū)，管道氣體泄漏、壓降無法及時(shí)獲取，非常需要一張統(tǒng)一的廣域5G專網(wǎng)，提供較大的網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)空間，全面、靈活地采集管網(wǎng)數(shù)據(jù)信息。

那么接下來的問題是，構(gòu)建一張高品質(zhì)、可落地的5G專網(wǎng)，其中大量場(chǎng)景與挑戰(zhàn)，是有難度的。于是，寶鋼、電信和華為多方合力，探索基于5G專網(wǎng)的智慧方案。

一股聯(lián)接之力，鋼鐵智能應(yīng)用的繁花綻放

將鐵水拋向高處，綻放出一片火樹銀花，需要極強(qiáng)的力道。支撐智能應(yīng)用廣泛落地在生產(chǎn)場(chǎng)景，點(diǎn)亮智慧鋼鐵之花，同樣離不開強(qiáng)有力的聯(lián)接。

寶鋼5G專網(wǎng)的聯(lián)接力是怎樣煉成的？可以拆解為三步：

第一步，夯實(shí)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)自動(dòng)化、產(chǎn)品測(cè)試等核心生產(chǎn)和管理流程，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的無線化、移動(dòng)性、時(shí)延、可靠性、容量、密度等要求較高，一張高質(zhì)量、廣覆蓋的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，是智能鋼鐵生產(chǎn)的前提。

目前，寶山基地已實(shí)現(xiàn)室外5G網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋，正在根據(jù)業(yè)務(wù)需求加強(qiáng)室內(nèi)場(chǎng)景特別是各應(yīng)用產(chǎn)線的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，既對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了擴(kuò)展，又增強(qiáng)了移動(dòng)性能力。同時(shí)通過在中心機(jī)房下沉兩套5GC主備核心節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，并在各廠部就近部署UPF用戶面節(jié)點(diǎn)，雙層用戶面節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的靈活擴(kuò)展，也保障了各廠部數(shù)據(jù)的隔離。

第二步，技術(shù)向上突破。

鋼鐵生產(chǎn)場(chǎng)景的特殊之處，是對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和可靠性要求極高，需要5G技術(shù)甚至5G-AG技術(shù)的持續(xù)突破。中國電信攜手華為通過領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新，滿足寶鋼對(duì)確定性網(wǎng)絡(luò)的需求。

比如寶鋼5G專網(wǎng)采用的“超級(jí)時(shí)頻折疊方案”，融合TDD大帶寬和FDD低時(shí)延優(yōu)勢(shì)，將TDD半雙工頻譜折疊成FDD全雙工空口，實(shí)現(xiàn)了空口重構(gòu)，大幅降低端到端網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。另外，基于雙發(fā)選收、雙BBU備份等技術(shù)，將可靠性提升到99.999%。

低時(shí)延、高可靠的5G-A專網(wǎng)，把網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)對(duì)業(yè)務(wù)的影響降到最低，為寶鋼上線天車遠(yuǎn)控、堆取料機(jī)遠(yuǎn)控、5G加渣機(jī)器人、重載AGV自動(dòng)駕駛等遠(yuǎn)程智控應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。

第三步，智能應(yīng)用綻放。

由5G應(yīng)用拉動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，是寶鋼5G專網(wǎng)的另一個(gè)特點(diǎn)，這使得5G網(wǎng)絡(luò)能力與鋼鐵行業(yè)場(chǎng)景的融合，更具落地性。目前，寶鋼已經(jīng)基于5G確定性專網(wǎng)，探索出了三大創(chuàng)新應(yīng)用，包括：

借助5G低時(shí)延和高可靠通信能力，提供工業(yè)級(jí)穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境，解決產(chǎn)線關(guān)鍵控制系統(tǒng)的自主可控。

鋼表面檢測(cè)方案主要依托5G+MEC大帶寬低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)，通過線陣工業(yè)相機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)產(chǎn)線鋼材表面進(jìn)行拍攝采集，在MEC上部署寶鋼自主研發(fā)的檢測(cè)算法，創(chuàng)新地打造云表檢系統(tǒng)。寶鋼今年還計(jì)劃引入毫米波技術(shù)，借助5G-A大帶寬優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)千兆大上行，可支持多個(gè)工業(yè)相機(jī)實(shí)時(shí)生成的高清圖片的處理，鋼鐵缺陷檢出率達(dá)到95%以上。

利用5G-A無源物聯(lián)特性，落地?zé)o源物聯(lián)（Passive IoT）標(biāo)簽試點(diǎn)，取代人+掃碼槍的傳統(tǒng)盤點(diǎn)方式，進(jìn)行寶鋼園區(qū)的物料管理，覆蓋距離和識(shí)別率顯著提升，提升作業(yè)效率。

總結(jié)一下，智能制造是無法一蹴而就的，分為4個(gè)階段：自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。其中，5G專網(wǎng)起到了“承上啟下”的作用，向下聯(lián)接數(shù)據(jù)/設(shè)備，向上支撐智能應(yīng)用。

寶鋼5G專網(wǎng)的強(qiáng)大聯(lián)接力，讓智能生于業(yè)務(wù)，長于網(wǎng)絡(luò)，最終釋放出AI技術(shù)降本增效的實(shí)際價(jià)值。

一片 “智能”的花火，照亮未來鋼鐵之路

從寶鋼5G專網(wǎng)案例中，我們可以進(jìn)一步看清，鋼鐵行業(yè)智能化的核心趨勢(shì)與發(fā)展境況：

首先，新ICT技術(shù)正在加速走入生產(chǎn)核心。智能天車、鋼鐵智慧園區(qū)、AI質(zhì)檢等應(yīng)用相繼落地，鋼鐵智能化的趨勢(shì)已經(jīng)十分清晰和確定。

其次，數(shù)字需求與網(wǎng)絡(luò)能力的緊密適配。AI應(yīng)用落地會(huì)面臨網(wǎng)絡(luò)能力是否充沛的問題，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)也總會(huì)面臨是否有應(yīng)用支撐的問題，破解這個(gè)“雞生蛋還是蛋生雞”的悖論，合理方式就是像寶鋼這樣，進(jìn)行智能應(yīng)用與5G網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同規(guī)劃、同步發(fā)展。

最后會(huì)發(fā)現(xiàn)，鋼鐵智能化也是一個(gè)與伙伴同行的旅程。在智能長路中探索的傳統(tǒng)實(shí)體行業(yè)，要與最新銳的ICT技術(shù)結(jié)合，面對(duì)著太多未知的挑戰(zhàn)、困難、麻煩，需要產(chǎn)業(yè)合力來完成一場(chǎng)驚艷的蛻變。

以寶鋼為例，在云化新型控制架構(gòu)技術(shù)的建設(shè)中，由寶武研究院開發(fā)關(guān)鍵控制程序，完成分布式模塊改造；上海電信提供超低時(shí)延、超高可靠的5G專網(wǎng)；華為提供先進(jìn)的通信技術(shù)。在多方協(xié)作下，提升了寶鋼的自動(dòng)化、智能化、自主化水平。

寶鋼用實(shí)際行動(dòng)證明，給鋼鐵企業(yè)一個(gè)5G聯(lián)接力的支點(diǎn)，它們就能撬動(dòng)智能時(shí)代，為世界奉上智慧鋼鐵的繁花盛宴。

智能的花火，在寶鋼5G全連接工廠綻放，點(diǎn)亮了我們對(duì)鋼鐵行業(yè)的全新想象，也照亮了未來鋼鐵的璀璨之路。

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