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  • 智能的花火,照亮一座5G钢铁工厂的时代之舞

    “东风夜放花千树。更吹落,星如雨。凤箫声动,玉壶光转,一夜鱼龙舞”,辛弃疾在《青玉案》中描绘的“打铁花”,是刚刚过去的春节假期中,全国各地都在上演的中式浪漫。

    当铁水被击打向高空,犹如千万朵金花,绽放出耀眼的光芒,这个蔚为壮观的场景,让观众震撼于钢铁的艺术之美。

    提到繁花盛开的场景,大家可能听过《繁花》电视剧中宝总在黄河路的风云际会,代表了上海现代商业与金融的繁荣。但谁又能说,身处传统制造业和实体经济行业的钢铁企业,就不能成为时代先锋和弄潮儿呢?

    智能的花火,照亮一座5G钢铁工厂的时代之舞

    同样位于长江口的宝山钢铁,就在智能化时代,积极孕育着自己的“繁花”时代。宝钢与中国电信、华为公司合作,探索智能钢铁生产的应用,以5G技术为基础,高架起重机遥控、堆料机遥控、5G加渣机器人、重载AGV自动驾驶、钢材表面质量检测等智慧应用,一个个在宝钢园区、工厂、产线上相继被点亮。

    春节假期结束了,但智能中国的舞台不会停歇。我们不妨“接着奏乐接着舞”,来看看“数字繁花”盛开的过程,欣赏智能时代的钢铁之舞。

    智能的花火,照亮一座5G钢铁工厂的时代之舞

    一张网络底座,钢铁智能化的舞台

    “十四五”阶段,建设制造业强国,推动工业智能化转型成为明确的国家战略。钢铁行业作为极具代表性的工业制造行业,智能化已经成为确定性趋势。

    具体来说,宝山钢铁的智慧之舞,要完成三重奏:

    1.危重岗位的少人化、无人化。

    一般认为,钢铁行业的生产作业强度大、条件恶劣,工作危险级别较高,工人们常年在高温、粉尘、噪音等环境下工作,健康和安全都存在隐患。从生产安全、员工福祉等多个角度来看,这些岗位少用人,甚至不用人,是大势所趋。通过5G、云、AI、自动驾驶、IoT等多种技术的综合应用,很多天车、吊车、叉车类的工业设备,可以让“蓝领”变“白领”,操作工人“不登车”,在空调房里远程控制,远离危险作业环境,提高了工人的安全性,也有效降低钢铁厂安全隐患。

    2.生产制造的精益化、绿色化。

    作为全球钢铁上市公司粗钢产量第二、汽车板材产量第一、硅钢产量第一的企业,宝钢工厂中另一项重要工作是对板状原材料进行质检。

    这类工作往往需要工人反复长时间进行观察、比对。一方面人工观察效率低,且容易造成错检和漏检,另一方面这类工作非常枯燥无聊,传统方式由人在现场完成,工作环境恶劣。人工质检的低效问题,导致废钢回收利用不足。

    不仅增加了生产成本,也给绿色减碳目标造成了阻碍。钢铁作为高能耗行业,宝钢要实现低碳绿色转型,就必须提高废钢循环使用量。

    智能的花火,照亮一座5G钢铁工厂的时代之舞

    生产效益、环境效益的双重考量,在5G网络加持下,借助机器视觉算法来找到瑕疵,为废钢利用降本增效。

    3.基础软硬件的自主化。

    工业智能制造存在“三软三硬”核心要素,技术“卡脖子”问题在多个要素中都普遍存在。比如宝山基地各条轧钢产线的关键控制系统,是软硬件一体化产品,对供应商依赖性很强。一旦供应商配件停供,发货时间不可控,难以保证生产的连续性。控制系统的升级改造,也需要依靠系统供应商来完成,存在海外供应链风险。加上跨国供应链的人员成本高、维修优化周期长,很难实时响应宝钢的需求。

    作为共和国的钢铁脊梁,宝钢也主动承担起责任,引入数字化技术,探索高端控制技术的自主可控。

    不难发现,宝钢的智慧之舞,包含了大量移动、低时延、实时化的数据传输业务,要求极高的网络保障。

    智能的花火,照亮一座5G钢铁工厂的时代之舞

    一张支撑宝钢智能探索的确定性网络,必须满足以下要求。

    大:此前宝钢的天车使用WiFi方案,为了避免撞车,天车都以低速运行,效率很低,还会遇到WiFi干扰严重的情况。这时,5G的大带宽、高可靠的特性,相比传统方案,能够更加灵活地进行大量数据传输,成为宝钢智能化的网络保障。

    快:宝钢众多产线上关键控制系统对网络抖动、时延等指标非常敏感,在边云协同智能架构演进过程中,5G专网和实时操作系统的配合为新型关键控制系统的落地奠定了基础。

    广:宝钢生产作业场景中有大量传感设备,包括上万个摄像头,以及工业网关等,能环部的管网点多面广,遍布整个园区,管道气体泄漏、压降无法及时获取,非常需要一张统一的广域5G专网,提供较大的网络物联空间,全面、灵活地采集管网数据信息。

    那么接下来的问题是,构建一张高品质、可落地的5G专网,其中大量场景与挑战,是有难度的。于是,宝钢、电信和华为多方合力,探索基于5G专网的智慧方案。

    一股联接之力,钢铁智能应用的繁花绽放

    将铁水抛向高处,绽放出一片火树银花,需要极强的力道。支撑智能应用广泛落地在生产场景,点亮智慧钢铁之花,同样离不开强有力的联接。

    宝钢5G专网的联接力是怎样炼成的?可以拆解为三步:

    第一步,夯实基础网络。

    工业自动化、产品测试等核心生产和管理流程,对网络的无线化、移动性、时延、可靠性、容量、密度等要求较高,一张高质量、广覆盖的基础网络,是智能钢铁生产的前提。

    目前,宝山基地已实现室外5G网络全面覆盖,正在根据业务需求加强室内场景特别是各应用产线的5G网络覆盖,既对有线网络进行了扩展,又增强了移动性能力。同时通过在中心机房下沉两套5GC主备核心节点网络,并在各厂部就近部署UPF用户面节点,双层用户面节点实现园区内网络的灵活扩展,也保障了各厂部数据的隔离。

    智能的花火,照亮一座5G钢铁工厂的时代之舞

    第二步,技术向上突破。

    钢铁生产场景的特殊之处,是对于5G网络的时延和可靠性要求极高,需要5G技术甚至5G-AG技术的持续突破。中国电信携手华为通过领先的技术创新,满足宝钢对确定性网络的需求。

    比如宝钢5G专网采用的“超级时频折叠方案”,融合TDD大带宽和FDD低时延优势,将TDD半双工频谱折叠成FDD全双工空口,实现了空口重构,大幅降低端到端网络延时。另外,基于双发选收、双BBU备份等技术,将可靠性提升到99.999%。

    低时延、高可靠的5G-A专网,把网络抖动对业务的影响降到最低,为宝钢上线天车远控、堆取料机远控、5G加渣机器人、重载AGV自动驾驶等远程智控应用做好了准备。

    第三步,智能应用绽放。

    由5G应用拉动5G网络建设,是宝钢5G专网的另一个特点,这使得5G网络能力与钢铁行业场景的融合,更具落地性。目前,宝钢已经基于5G确定性专网,探索出了三大创新应用,包括:

    借助5G低时延和高可靠通信能力,提供工业级稳定运行环境,解决产线关键控制系统的自主可控。

    智能的花火,照亮一座5G钢铁工厂的时代之舞

    钢表面检测方案主要依托5G+MEC大带宽低时延网络,通过线阵工业相机实时对产线钢材表面进行拍摄采集,在MEC上部署宝钢自主研发的检测算法,创新地打造云表检系统。宝钢今年还计划引入毫米波技术,借助5G-A大带宽优势实现千兆大上行,可支持多个工业相机实时生成的高清图片的处理,钢铁缺陷检出率达到95%以上。

    利用5G-A无源物联特性,落地无源物联(Passive IoT)标签试点,取代人+扫码枪的传统盘点方式,进行宝钢园区的物料管理,覆盖距离和识别率显著提升,提升作业效率。

    总结一下,智能制造是无法一蹴而就的,分为4个阶段:自动化、数字化、网络化、智能化。其中,5G专网起到了“承上启下”的作用,向下联接数据/设备,向上支撑智能应用。

    宝钢5G专网的强大联接力,让智能生于业务,长于网络,最终释放出AI技术降本增效的实际价值。

    一片 “智能”的花火,照亮未来钢铁之路

    从宝钢5G专网案例中,我们可以进一步看清,钢铁行业智能化的核心趋势与发展境况:

    首先,新ICT技术正在加速走入生产核心。智能天车、钢铁智慧园区、AI质检等应用相继落地,钢铁智能化的趋势已经十分清晰和确定。

    其次,数字需求与网络能力的紧密适配。AI应用落地会面临网络能力是否充沛的问题,网络升级也总会面临是否有应用支撑的问题,破解这个“鸡生蛋还是蛋生鸡”的悖论,合理方式就是像宝钢这样,进行智能应用与5G网络的协同规划、同步发展。

    最后会发现,钢铁智能化也是一个与伙伴同行的旅程。在智能长路中探索的传统实体行业,要与最新锐的ICT技术结合,面对着太多未知的挑战、困难、麻烦,需要产业合力来完成一场惊艳的蜕变。

    以宝钢为例,在云化新型控制架构技术的建设中,由宝武研究院开发关键控制程序,完成分布式模块改造;上海电信提供超低时延、超高可靠的5G专网;华为提供先进的通信技术。在多方协作下,提升了宝钢的自动化、智能化、自主化水平。

    宝钢用实际行动证明,给钢铁企业一个5G联接力的支点,它们就能撬动智能时代,为世界奉上智慧钢铁的繁花盛宴。

    智能的花火,照亮一座5G钢铁工厂的时代之舞

    智能的花火,在宝钢5G全连接工厂绽放,点亮了我们对钢铁行业的全新想象,也照亮了未来钢铁的璀璨之路。

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