一提到钢铁行业,估计有人的印象是:工人们汗流浃背的围在高温熔炉旁,拿着铁锤将红彤彤的钢铁敲得火星四溅……是的,过去钢铁行业留给人们的刻板印象就是“苦累脏险”,还“傻大黑粗”。

 

但如今,依托先进的技术,钢铁行业早已摆脱传统生产方式向信息化、智能化、自动化转型,尤其伴随着 5G、AI、云等技术融合时代的到来,钢铁行业更是正迎来一场华丽升级。5G+智能点检、5G+智慧天车、5G+智能机器人、5G+AR 远程装配……一项项 5G 最新应用正落地钢铁企业。

 

2020 年 9 月 23 日,在 2020 华为全联接大会的 5G 激发行业新价值峰会上,湖南华菱湘潭钢铁有限公司常务副总经理喻维纲在《拥抱 5G,智慧湘钢》的主题演讲中分享了 5G 与云、AI 等协同赋能智慧钢铁的实践经验和成功案例。

 

 

智慧湘钢拥抱 5G

华菱湘钢始建于 1958 年,经过几十年努力,发展成为了湖南单体规模最大的国有企业,也是全球最大的宽厚板制造基地。

 

喻维纲介绍,回顾发展历程,从 1958 年建厂到 1997 年,华菱湘钢经历了艰苦创业期;从 1997 年到 2008 年,又经历了规模扩张期。但从 2008 年开始,由于地处城市中心,规模不能再扩,效率又不能再提升,导致企业进入了发展瓶颈期。这让华菱湘钢深刻认识到,钢铁企业要持续发展,必须提高效率。同时,这也和我国实施“中国制造 2025”战略是一致的。钢铁业是制造业的支柱型行业,当然应首当其冲从“制造”向“智造”转型。

 

根据国家政策指导和企业自身发展需要,华菱湘钢于 2016 年初制定了让设备“开口说话”、让机器自主运行、让职工更有尊严的工作、让企业更有效率四大目标,全面推进智慧湘钢建设。

 

 

但在推进智慧湘钢建设中,网络碎片化和信息孤岛一直是一大难题。喻维纲表示,过去的信息化都是靠有线网络连接,从铁矿石变成铁水,铁水变成钢水,钢水再变成钢材,各个环节的有线网络单元形成一个个信息孤岛,数据不能无缝流通,效率仍然较低。而 5G 可以为智慧钢厂提供更好的互联互通底座。

 

于是,为了更好、更快地推动智慧钢厂升级,从 2019 年开始,华菱湘钢联合中国移动、华为启动了 5G 智慧工厂项目。

 

为什么智慧钢厂要选择 5G?关键在于 5G 的以下三大技术突破可帮助工厂构筑坚实的联接底座,同时再与云、AI、计算等技术融合催生出丰富的创新应用,从而可更好的帮助钢铁企业实现提质增效、节能减排等需求。

 

一是 5G 具有超高速率能力,打破了带宽局限。比如能实现下行近 1.2Gbps,上行 80-90Mbps 的网络速率,同时传输多路超高清视频无压力。

 

二是 5G 具有超低时延能力,可实现精准的信息反馈。比如能提供 10ms 左右的单向网络时延,可实时对天车下发指令和信息反馈,从而可实现远程操控天车。

 

三是 5G 具备高稳定性和可靠性。5G 网络具有超强抗干扰性、超强稳定性优势,可按需随时随地接入,并可保持最优的覆盖效果。

 

为此,华菱湘钢联合中国移动和华为基于 5G+MEC 技术在湘钢园区部署了全无线连接的 5G 专网。

 

 

在湘钢园区内,三方部署了 5G 宏站、室分和 CPE 等网络设备,厂区的 PLC、激光测距、高清全景摄像头等终端设备通过园区交换机,AR 路由器,再通过 CPE 或直接通过基站连接 5G 专网,打通 CPE 到湘钢工厂侧部署的 MEC 机房,并与各种应用系统进行通信。在湘钢园区外,通过 PTN 设备接入 SPN 网络,再连接长沙 5G 核心网,同时通过 DCN 网络接入网管中心。

 

多项 5G+智慧工厂应用落地

基于 5G 专网能力,华菱湘钢已落地多项 5G 行业应用。

 

智能点检——让设备“开口说话”

湘钢生产设备共约 28434 台,如何实现这么多设备的可管、可控、可视,做到设备运行状况心中有数?

 

 

答案是设备状态在线监测系统。该系统每 5 秒对设备信息进行采集,传输带宽达到 Gbps 以上,利用 5G 大带宽实时传输至后台,再通过大数据分析处理,可对设备状态进行预判,能做到预知维修;同时,还可通过移动 APP 随时随地查看实时数据、历史趋势,以及视频监控产线,并实时接收报警推送。

 

目前该系统监测设备 1700 多台,监测点超过 10000 个,实现了让冷冰冰的设备“开口说话”。

 

5G+智慧天车——让机器自主运行

天车集装卸、搬运、运输功能于一身,是钢铁生产最主要的设备之一,也是决定钢厂高效运转的关键因素。天车经常运行在厂房内的高空,过去需靠人工在天车操作室里操作,不但效率低,且工作环境恶劣、危险。为了提高效率,消除作业风险,发展无人化天车系统已是必然趋势。

 

但在无人天车远程操控中,需将多路多视野的超高清视频实时传送到服务器端,并需以超低时延的动作反馈对远端的天车进行远程驾驶,这对网络提出了极高的要求,需要低至 20ms 的网络时延和高至 1Gbps 的速率。4G 和 Wi-Fi 网络难以满足大带宽、低时延需求,Wi-Fi 还存在覆盖效果差、抗干扰能力差、不稳定等缺点。因此,5G 以超高速率、超低时延、超强稳定等优势成为了最佳选择。

 

凭借 5G 网络能力优势,湘钢联合中国移动和华为创 5G 工业应用首例,打造并落地了 5G+智慧天车应用场景,为行业树立了标杆。

 

 

如今,华菱湘钢五米宽厚板厂的 5G 智慧天车已正式投用,其通过传感器、雷达、11 个高清摄像头组成,结合激光 3D 轮廓扫描技术,获取周边物料、车辆、车斗高度及装卸位置信息和画面,再通过网络实时将数据传输至服务器端,进行数据处理建立现场三维模型,计算出动作指令集,下发给天车执行,实现了设备自主运行。

 

智能加渣机器人——让职工有尊严地工作

钢铁作业过程中经常要忍受烟熏火烤,非常辛苦,且有些岗位充满危险,现在有了 5G 网络后,智能加渣机器人、天车远程操作可以让一线员工告别脏、累、险的劳动现场,在舒适的环境里更高效地完成工作了。

 

华菱湘钢通过 5G 远程一键式操控智能加渣机器人,来代替人工现场加渣操作,不仅降低现场操作人员劳动强度,还让一线员工有更多的精力关注浇铸过程,提高了铸机生产效率和质量。

 

 

同时,运用 5G 实现天车远程操控,创新性实现了 5G 热容灾,保障了操控的可靠性,让职工工作环境干净舒适。

 

5G+AR+云+AI——让企业更有效率

通信技术进步不断拉近了人与人之间的距离,1G 和 2G 让远隔千里的人们能听到彼此的声音,3G 和 4G 让远隔千里的人们能看到彼此的音容笑貌,那 5G 能进一步做些什么呢?下面这个用例让人激动人心。

 

今年早些时候,华菱湘钢新上了精品中小棒产线,但在调试期间正好赶上疫情,德国和奥地利厂家无法抵达现场进行设备装配。为了不影响工厂建设进度,华菱湘钢携手中国移动、华为创造性的采用 5G+AR 的方案进行中欧现场连线,通过 AR 智能双目眼镜等技术,实现了跨国远程指导现场设备的装配工作,确保了产线调试的顺利进行。

 

 

基于 AR 的远程维护、远程装配指导以及远程专家支持等将在未来智能工厂里扮演重要角色,华菱湘钢此次 5G+AR 应用可以说极具示范意义。

 

另外,华菱湘钢还以五米板厂为试点,利用 5G,通过自动化改造等技术,在公司范围内分级分区域逐步实现集中控制,为企业的智慧中心做准备,最终实现企业效率的最大化。

 

共同打造智能制造示范项目

随着 5G+智慧工厂应用不断丰富和成熟,未来 5G 与云、AI、计算等技术融合,将无缝打通工厂内的数据采集、传输、处理、应用等全环节,进而推动企业改进流程、提升效率和产品质量,最终全面迈进智能制造时代。

 

展望未来,喻维纲表示,华菱湘钢将以 5G 融合专网能力为基础,结合实际生产需求,落地 5G+协同设计、5G+自动控制、5G+柔性生产、5G+辅助装配、5G+质量控制、5G+远程运维、5G+透明工厂、5G+仓储管理、5G+物流供应、5G+培训指导十大应用场景,建设湘钢三个中心(生产指挥中心、设备能源中心、ERP 数据中心),实现湘钢 5G 专网及应用的可视、可管、可控,帮助企业在经营决策、生产管理、制造执行等流程和模式上实现根本改变,实现传统制造企业高质量发展的转型升级。

 

喻维纲最后表示,华菱湘钢、湖南移动、华为公司将全面落实战略合作伙伴关系,充分发挥各自领域的人才、技术及市场等资源优势,在 5G 和智能制造等方面进行广泛战略合作,包括共同参与国内制造业转型升级、充分开发和利用 5G 新型技术,共同打造智能制造和智慧工厂示范项目。