5G賦智鋼鐵企業(yè)

物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)

5G對(duì)智能制造渴望已久，然而IT/CT與OT的結(jié)合是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。5G如何真正為行業(yè)賦能，是業(yè)界關(guān)注的話(huà)題。中興通訊和鞍鋼集團(tuán)聯(lián)手，使得5G規(guī)模融入制造業(yè)并成功商用， 利用5G與云平臺(tái)、邊緣計(jì)算、人工智能等多技術(shù)的融合，為解決行業(yè)發(fā)展難題提供了新思路。

自2020年6月份三大運(yùn)營(yíng)商5G牌照頒發(fā)，我國(guó)5G產(chǎn)業(yè)正式跨入快軌道。當(dāng)前，5G上游已進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)期，同時(shí)，產(chǎn)業(yè)上游的繁榮推進(jìn)也離不開(kāi)下游應(yīng)用市場(chǎng)的帶動(dòng)配合。關(guān)于5G如何為行業(yè)真正賦能這一議題，不難發(fā)現(xiàn)，上下游的結(jié)合變得日益緊密且重要：挖掘5G在各行業(yè)中的實(shí)際需求，利用5G與云平臺(tái)、邊緣計(jì)算、人工智能等多技術(shù)的融合，切實(shí)為解決行業(yè)發(fā)展難題提供創(chuàng)新思路，才是推動(dòng)5G產(chǎn)業(yè)提速、打開(kāi)宏大市場(chǎng)的主流路徑。

工業(yè)領(lǐng)域一直是被給予高度期待的重頭戲，無(wú)論是行業(yè)規(guī)模還是市場(chǎng)潛力，都吸引著物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者紛紛投入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中。作為全球領(lǐng)先的綜合通信解決方案提供商，中興通訊不僅從芯片到基站全面布局5G基礎(chǔ)設(shè)施，而且與產(chǎn)業(yè)伙伴積極探索5G在行業(yè)中的落地，搭建多方共贏的5G物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系。中興通訊聯(lián)手遼寧移動(dòng)、鞍鋼集團(tuán)共同發(fā)布的5G+智慧鋼鐵企業(yè)商業(yè)產(chǎn)品方案引起業(yè)內(nèi)高度關(guān)注，也是5G技術(shù)規(guī)模融入制造業(yè)并完整商用的標(biāo)桿案例，它標(biāo)志著5G在融入千行百業(yè)的“長(zhǎng)征”中，攻克了關(guān)鍵一役。

5G在工業(yè)制造中價(jià)值幾何？

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代浪潮下，數(shù)字化、信息化正在驅(qū)動(dòng)工業(yè)制造這一戰(zhàn)略重地大力轉(zhuǎn)型。尤其是在我國(guó)的東北地區(qū)，以鋼鐵、冶金、能源等重工業(yè)為經(jīng)濟(jì)支柱的企業(yè)擁抱智能制造大趨勢(shì)、進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)字化改造、提升產(chǎn)品與服務(wù)數(shù)字化效率等需求更為迫切。

5G+智慧鋼鐵考驗(yàn)之一在于如何將通信企業(yè)、鋼鐵企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、資源優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，匹配鋼鐵行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，使5G技術(shù)體系在助力傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型過(guò)程中發(fā)揮最大潛能。對(duì)此，三方發(fā)揮在各自領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)勢(shì)，形成初步共識(shí)：首先是多技術(shù)的融合，即5G、AI、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算等IT的融合;其次是IT與工業(yè)OT的結(jié)合，如此才能創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)出符合鋼鐵行業(yè)發(fā)展需求的智能制造綜合解決方案。

鋼鐵行業(yè)是復(fù)雜流程工業(yè)的典型代表，生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、管理過(guò)程中環(huán)節(jié)繁多，選擇關(guān)鍵環(huán)節(jié)和場(chǎng)景并抓住核心痛點(diǎn)作為智能化改造的切入點(diǎn)十分重要。眾所周知，制造業(yè)的整體方向離不開(kāi)降本增效和安全三大話(huà)題，如何利用5G技術(shù)體系來(lái)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保障人員安全？從技術(shù)角度來(lái)看，可從設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)圖像分析和遠(yuǎn)程控制為主要抓手，并形成涵蓋從設(shè)備的數(shù)據(jù)提取到高速可靠傳輸、智能化分析和平臺(tái)化運(yùn)維的整體思路，破解長(zhǎng)期以來(lái)困擾鋼廠生產(chǎn)業(yè)務(wù)的幾個(gè)難題。

·鋼廠大型設(shè)備（如電機(jī)）是啞設(shè)備，不會(huì)對(duì)外清晰地“表達(dá)”自己。因此，工作狀態(tài)的研究便極大程度依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)豐富的工人，一旦出現(xiàn)故障，檢修和宕機(jī)要耗費(fèi)巨大成本。

·鋼廠生產(chǎn)鋼材的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)是帶鋼表面缺陷率，數(shù)十年來(lái)行業(yè)對(duì)帶鋼表面缺陷的檢測(cè)一直沿用人工開(kāi)卷抽檢或頻閃光法等檢測(cè)方法，準(zhǔn)確率低、實(shí)時(shí)性差。

·產(chǎn)線自動(dòng)化有序生產(chǎn)和安全生產(chǎn)同樣重要，而以往這些方面并沒(méi)有得到足夠重視。

面對(duì)鋼鐵企業(yè)諸多顯性的行業(yè)痛點(diǎn)，中興通訊歷時(shí)三個(gè)月研發(fā)了整體5G+智慧鋼鐵企業(yè)方案，包括設(shè)備的生命周期管理系統(tǒng)、缺陷檢測(cè)系統(tǒng)、機(jī)器視覺(jué)安全管理系統(tǒng)、設(shè)備遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)等。

5G預(yù)測(cè)“生命線” 淬煉“金睛”識(shí)缺陷

5G+電機(jī)全生命周期管控系統(tǒng)

通過(guò)全面上線物聯(lián)網(wǎng)端到端平臺(tái)能力，鞍鋼熱軋廠的1780產(chǎn)線共400臺(tái)軌道電機(jī)，通過(guò)震動(dòng)傳感器、溫度傳感器和電流傳感器將采集的數(shù)據(jù)匯總到高速采集器，采集器內(nèi)置的5G模組傳輸?shù)焦こ處熣荆こ處熣就ㄟ^(guò)5G網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺(tái)，經(jīng)專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)結(jié)合智能算法進(jìn)行分析、判斷并預(yù)測(cè)電機(jī)狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)、高效管理和決策。

其中，設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)可提前預(yù)警/預(yù)防設(shè)備故障，減少宕機(jī)次數(shù)，降低維護(hù)成本、提高設(shè)備生命周期和運(yùn)行效率。預(yù)計(jì)預(yù)測(cè)性維護(hù)可為鞍鋼產(chǎn)線帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益大致為：延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命10%以上;減少停機(jī)時(shí)間10%～20%;增加有效工作時(shí)間10%～20%;閑置資產(chǎn)利用率提高20%。

高效決策是決策者根據(jù)平臺(tái)實(shí)時(shí)有效的設(shè)備主要性能數(shù)（KPI），做出基于數(shù)據(jù)洞察的及時(shí)、準(zhǔn)確決策。綜合來(lái)看，通過(guò)全生命周期管控系統(tǒng)，每年可將鞍鋼熱軋廠設(shè)備維修次數(shù)從400次/年降低到300次/年，節(jié)約費(fèi)用10萬(wàn)元。同時(shí)，通過(guò)管控系統(tǒng)可將作業(yè)率提升5%，合計(jì)增加生產(chǎn)25000噸，增加收入0.875億元。

5G+機(jī)器視覺(jué)帶鋼表面檢測(cè)系統(tǒng)

在帶鋼質(zhì)量（表面缺陷檢測(cè)）的優(yōu)化方面，從人工模式到智能化也存在不小的挑戰(zhàn)。影響帶鋼表面量的主要因素是表面出現(xiàn)的劃痕、擦傷、結(jié)疤、粘結(jié)、輥印等不同類(lèi)型的缺陷，不僅影響產(chǎn)品的外觀，更嚴(yán)重的是降低了產(chǎn)品的抗腐蝕性、耐磨性和疲勞強(qiáng)度等性能。在傳統(tǒng)的人工開(kāi)卷抽檢或頻閃光法等檢測(cè)方法中，不能100%真實(shí)可靠地反映帶鋼卷上下表面的質(zhì)量狀況。

這一難題如今可以借助5G得到解決。借助工業(yè)相機(jī)對(duì)圖像信息的提取、5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖像大數(shù)據(jù)的傳輸，以及MEC系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)安全的保障、云平臺(tái)對(duì)圖像的處理分析，傳統(tǒng)模式的“升級(jí)換代”迎來(lái)新的契機(jī)。5G+機(jī)器視覺(jué)帶鋼表面檢測(cè)系統(tǒng)方案中，鞍鋼熱軋廠正是利用工業(yè)相機(jī)拍攝高清圖片，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)圖像上傳至云平臺(tái)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析圖像數(shù)據(jù)，得到實(shí)時(shí)反饋檢測(cè)結(jié)果，成功打造了基于5G+云平臺(tái)自研發(fā)視覺(jué)帶鋼表面檢測(cè)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)要在物理環(huán)境極其惡劣的鋼廠生產(chǎn)車(chē)間中應(yīng)用，如高溫、粉塵、腐蝕、電磁干擾等環(huán)境，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性提出了極高要求。中興通訊針對(duì)一系列復(fù)雜挑戰(zhàn)，提供穩(wěn)定可靠的5G網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)提供5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延特性，及MEC系統(tǒng)對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)安全的保障，為機(jī)器視覺(jué)在帶鋼質(zhì)量檢測(cè)場(chǎng)景中的穩(wěn)定高效落地保駕護(hù)航。未來(lái)，視覺(jué)檢測(cè)作為工業(yè)制造產(chǎn)線的一項(xiàng)通用需求，能夠在成熟后進(jìn)行大量復(fù)用，可快速移植至其他鋼鐵行業(yè)和型材制造業(yè)。

5G+機(jī)器視覺(jué)皮帶通廊安全系統(tǒng)

在保障生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)線自動(dòng)化方面，視覺(jué)監(jiān)控技術(shù)也可發(fā)揮與智能企業(yè)相匹配的能力。該方案在煉焦總長(zhǎng)皮帶通廊處部署攝像監(jiān)控系統(tǒng)，覆蓋皮帶頭/尾部、皮帶通廊出入口、皮帶作業(yè)重點(diǎn)區(qū)域，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控視頻與云端視頻分析平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，同時(shí)與皮帶機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合，根據(jù)分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)皮帶急停、聯(lián)鎖等處理，可通過(guò)車(chē)間的人員安全監(jiān)控告警、產(chǎn)品自動(dòng)檢測(cè)、人員面部識(shí)別、人員體態(tài)行為識(shí)別等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控及處理，保障皮帶機(jī)運(yùn)行期間的安全、穩(wěn)定、高效，推動(dòng)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣泛應(yīng)用。

智能制造從頂層規(guī)劃走向企業(yè)落地，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用必將成為新常態(tài)。工業(yè)應(yīng)用中的巨量數(shù)據(jù)成為5G高質(zhì)量通信、機(jī)器學(xué)習(xí)和圖像處理、平臺(tái)分析能力施展的“源頭活水”。中興通訊攜手運(yùn)營(yíng)商、鋼鐵企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合打造的5G+智慧鋼鐵企業(yè)，推動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域向數(shù)字化轉(zhuǎn)型邁出了探索性的一步，為東北老工業(yè)基地的振興提供了極具代表性的示范意義。

責(zé)任編輯：孫俊杰