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加快数字化转型 推动高质量发展 “5G+工业互联网”典型应用系列报道

中国联通5G点燃钢铁智造新“火花”

作者:本报记者 郭佳

出版时间:2020-11-20

全文共2138字

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  坐在办公室内即可远程操作机械臂实现“一键炼钢”;通过AR智能头盔把现场巡检情况实时传回监控室或运维部门,发现故障时可以远程协助处理……在宝钢湛江钢铁管控中心,记者看到,一个超长的大屏幕显示着高炉、码头运输带等设备的运转情况,工作人员坐在管控中心内,就可以通过厂区内千余个摄像头对全厂进行监控和管理。

  这一切都离不开覆盖全厂区的5G网络。冶金企业的生产环境较为复杂,存在高温高压、易燃易爆等安全风险因素,需要运用先进的智能技术和智能装备,提升生产效率、降低安全风险。

  今年,宝钢湛江钢铁中标工信部“2020年工业互联网创新发展工程”,打造5G行业应用示范项目。早在2019年1月,中国联通广东分公司就与宝钢湛江钢铁联合开启了5G在钢铁行业应用的探索。如今,在宝钢湛江钢铁全厂12.58平方公里的区域内,中国联通以1套5G独立核心网、超10万连接打造了全国钢铁行业领先的5G工业专网并正式商用,风机在线检测、高危施工视频监控、AR头盔智能巡检等5G应用已开始发挥作用,宝钢湛江钢铁生产效率提升48%,优化人员超500人次,年节省成本约2亿元。

直面痛点迈开“5G﹢智能制造”第一步

  钢铁工业是大型复杂流程工业,处于制造业链条的中间环节,具有大量的数据、丰富的场景、广泛的连接等特点。近年来,宝钢湛江钢铁积极响应国家政策,按照“增产不增人”原则,双线推进智慧工厂和智能装备建设,开启了“全面自动化”之路。

  “冶金工厂存在大量场景危险、环境恶劣的重体力和重复性劳动岗位,而且有大量设备需要人工点检,对设备管理人员的经验素质要求较高,工作效率和生产效率都亟须提升。”宝钢湛江钢铁设备部副部长张业建表示,企业迫切需要实现智能制造。

  在5G网络商用之前,宝钢湛江钢铁尝试通过使用有线网络、无线网络、WiFi、3G/4G网络进行厂区连接,但测试结果都不够理想。冶金工厂环境复杂,部署有线网络较为困难且成本高;钢结构、高粉尘环境导致无线信号衰减严重,强电磁干扰场景多,网络覆盖难度高;WiFi网络抗干扰、移动性差;3G/4G网络带宽不足、时延高,难以满足工业生产应用需求。这些都成为企业实现生产自动化的瓶颈。

  中国联通了解到这些痛点后,发挥自身优势,携手宝钢湛江钢铁技术团队进行了半年的现场勘察与技术沟通,最终确定了以核心网下沉的方式打造5G工业专网,开展5G内外网改造建设。

  2019年3月,首个5G基站开通;5月,5G实验网开通;6月,风机监控、机械臂远程操作、智能头盔、行车监控等应用陆续上线试运行;9月,MEC边缘计算下沉完成……在实际应用中,宝钢湛江钢铁5G建设的目标逐步明晰,即构建1张5G工业无线专网,赋能数据采集、监控管理和生产控制三大类工业应用场景,实现工厂生产、设备、物流、能环、安全五大核心要素的效能提升。

  2020年6月19日,中国联通广东分公司与宝钢湛江钢铁举行“5G工业专网签约暨启动仪式”。会上,中国联通广东分公司将国内钢铁行业工业级5G独立核心网的通信卡交付宝钢湛江钢铁并宣布专网开通上线。开通后的专网,平均网络时延低于15ms,下行速率达650Mbps、上 行 速 率 达150Mbps,相当于在宝钢湛江钢铁搭建了一条“无线信息高速公路”,助力实现设备运行监测、生产工艺革新、安全预警监管等技术升级。

应用赋能大工业“智慧工厂”形态初显

  在中国联通的大力支持下,炼钢厂风机在线检测诊断、硅钢移动操控、机械臂远程作业、焦炉四大车作业监控等一批5G应用陆续上线使用,助力宝钢湛江钢铁实现操作室一律集中、操作岗位一律机器人、设备运维一律远程、服务环节一律上线。

  在离散设备方面,风机是炼钢生产区域的关键设备,以往风机状态监测主要靠人工巡检和传感器离线监测。5G专网助力实现对16台风机的在线监测与诊断,采集包括振动、视频、音频等206个数据点内容,点检效率提升81%。

  在移动设备方面,5G网络覆盖车间后,车间服务器与宝钢湛江钢铁L1层生产网络联通,技术人员通过移动终端就可以随时随地监控设备状态、操控设备。

  通过5G专网,还能从上海宝山基地远程控制宝钢湛江钢铁基地的机器人,实现高危作业场景下的远程集中操控,上海—湛江跨域联动成为现实。

  炼焦区内的温度高达70℃~ 80℃,以往操作工人需要穿上厚重的防护服,工作几个小时后,就得从车间出来补充水分。如今,在这类高温危险场景中,可以通过5G传回的高清视频实现吊车无人化操作,有效提升了安全系数和工作效率。

  ……

  针对设备巡检和高危作业场景,中国联通广东分公司与宝钢湛江钢铁合作研发了智能头盔,内置高性能AI芯片,集成高清摄像头、麦克风以及卫星定位等传感设备,具备高清视频实时回传、多点音频视频互动、AR远程辅助、可视化应急调度等功能,大大提升了巡检效率、排障成功率和精确度。

  截至今年10月,中国联通在厂区内已建设并开通了25个5G基站,实现了门岗人脸识别、无人机巡逻、厚板厂离线区域移动办公、堆取料机无人化、通勤车人脸识别考勤、智能广告宣传等应用试运行。宝钢湛江钢铁5G智慧钢厂入选广东省首批“5G﹢工业互联网应用示范园区”,获得第三届“绽放杯”5G应用征集大赛全国总决赛一等奖。

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