“東風夜放花千樹。更吹落,星如雨。鳳簫聲動,玉壺光轉,一夜魚龍舞”,辛棄疾在《青玉案》中描繪的“打鐵花”,是剛剛過去的春節假期中,全國各地都在上演的中式浪漫。
當鐵水被擊打向高空,猶如千萬朵金花,綻放出耀眼的光芒,這個蔚為壯觀的場景,讓觀眾震撼于鋼鐵的藝術之美。
提到繁花盛開的場景,大家可能聽過《繁花》電視劇中寶總在黃河路的風云際會,代表了上?,F代商業與金融的繁榮。但誰又能說,身處傳統制造業和實體經濟行業的鋼鐵企業,就不能成為時代先鋒和弄潮兒呢?
同樣位于長江口的寶山鋼鐵,就在智能化時代,積極孕育著自己的“繁花”時代。寶鋼與中國電信、華為公司合作,探索智能鋼鐵生產的應用,以5G技術為基礎,高架起重機遙控、堆料機遙控、5G加渣機器人、重載AGV自動駕駛、鋼材表面質量檢測等智慧應用,一個個在寶鋼園區、工廠、產線上相繼被點亮。
春節假期結束了,但智能中國的舞臺不會停歇。我們不妨“接著奏樂接著舞”,來看看“數字繁花”盛開的過程,欣賞智能時代的鋼鐵之舞。
一張網絡底座,鋼鐵智能化的舞臺
“十四五”階段,建設制造業強國,推動工業智能化轉型成為明確的國家戰略。鋼鐵行業作為極具代表性的工業制造行業,智能化已經成為確定性趨勢。
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。
一般認為,鋼鐵行業的生產作業強度大、條件惡劣,工作危險級別較高,工人們常年在高溫、粉塵、噪音等環境下工作,健康和安全都存在隱患。從生產安全、員工福祉等多個角度來看,這些崗位少用人,甚至不用人,是大勢所趨。通過5G、云、AI、自動駕駛、IoT等多種技術的綜合應用,很多天車、吊車、叉車類的工業設備,可以讓“藍領”變“白領”,操作工人“不登車”,在空調房里遠程控制,遠離危險作業環境,提高了工人的安全性,也有效降低鋼鐵廠安全隱患。
2.生產制造的精益化、綠色化。
作為全球鋼鐵上市公司粗鋼產量第二、汽車板材產量第一、硅鋼產量第一的企業,寶鋼工廠中另一項重要工作是對板狀原材料進行質檢。
這類工作往往需要工人反復長時間進行觀察、比對。一方面人工觀察效率低,且容易造成錯檢和漏檢,另一方面這類工作非??菰餆o聊,傳統方式由人在現場完成,工作環境惡劣。人工質檢的低效問題,導致廢鋼回收利用不足。
不僅增加了生產成本,也給綠色減碳目標造成了阻礙。鋼鐵作為高能耗行業,寶鋼要實現低碳綠色轉型,就必須提高廢鋼循環使用量。
生產效益、環境效益的雙重考量,在5G網絡加持下,借助機器視覺算法來找到瑕疵,為廢鋼利用降本增效。
3.基礎軟硬件的自主化。
工業智能制造存在“三軟三硬”核心要素,技術“卡脖子”問題在多個要素中都普遍存在。比如寶山基地各條軋鋼產線的關鍵控制系統,是軟硬件一體化產品,對供應商依賴性很強。一旦供應商配件停供,發貨時間不可控,難以保證生產的連續性??刂葡到y的升級改造,也需要依靠系統供應商來完成,存在海外供應鏈風險。加上跨國供應鏈的人員成本高、維修優化周期長,很難實時響應寶鋼的需求。
作為共和國的鋼鐵脊梁,寶鋼也主動承擔起責任,引入數字化技術,探索高端控制技術的自主可控。
不難發現,寶鋼的智慧之舞,包含了大量移動、低時延、實時化的數據傳輸業務,要求極高的網絡保障。
一張支撐寶鋼智能探索的確定性網絡,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,天車都以低速運行,效率很低,還會遇到WiFi干擾嚴重的情況。這時,5G的大帶寬、高可靠的特性,相比傳統方案,能夠更加靈活地進行大量數據傳輸,成為寶鋼智能化的網絡保障。
快:寶鋼眾多產線上關鍵控制系統對網絡抖動、時延等指標非常敏感,在邊云協同智能架構演進過程中,5G專網和實時操作系統的配合為新型關鍵控制系統的落地奠定了基礎。
廣:寶鋼生產作業場景中有大量傳感設備,包括上萬個攝像頭,以及工業網關等,能環部的管網點多面廣,遍布整個園區,管道氣體泄漏、壓降無法及時獲取,非常需要一張統一的廣域5G專網,提供較大的網絡物聯空間,全面、靈活地采集管網數據信息。
那么接下來的問題是,構建一張高品質、可落地的5G專網,其中大量場景與挑戰,是有難度的。于是,寶鋼、電信和華為多方合力,探索基于5G專網的智慧方案。
一股聯接之力,鋼鐵智能應用的繁花綻放
將鐵水拋向高處,綻放出一片火樹銀花,需要極強的力道。支撐智能應用廣泛落地在生產場景,點亮智慧鋼鐵之花,同樣離不開強有力的聯接。
寶鋼5G專網的聯接力是怎樣煉成的?可以拆解為三步:
第一步,夯實基礎網絡。
工業自動化、產品測試等核心生產和管理流程,對網絡的無線化、移動性、時延、可靠性、容量、密度等要求較高,一張高質量、廣覆蓋的基礎網絡,是智能鋼鐵生產的前提。
目前,寶山基地已實現室外5G網絡全面覆蓋,正在根據業務需求加強室內場景特別是各應用產線的5G網絡覆蓋,既對有線網絡進行了擴展,又增強了移動性能力。同時通過在中心機房下沉兩套5GC主備核心節點網絡,并在各廠部就近部署UPF用戶面節點,雙層用戶面節點實現園區內網絡的靈活擴展,也保障了各廠部數據的隔離。
第二步,技術向上突破。
鋼鐵生產場景的特殊之處,是對于5G網絡的時延和可靠性要求極高,需要5G技術甚至5G-AG技術的持續突破。中國電信攜手華為通過領先的技術創新,滿足寶鋼對確定性網絡的需求。
比如寶鋼5G專網采用的“超級時頻折疊方案”,融合TDD大帶寬和FDD低時延優勢,將TDD半雙工頻譜折疊成FDD全雙工空口,實現了空口重構,大幅降低端到端網絡延時。另外,基于雙發選收、雙BBU備份等技術,將可靠性提升到99.999%。
低時延、高可靠的5G-A專網,把網絡抖動對業務的影響降到最低,為寶鋼上線天車遠控、堆取料機遠控、5G加渣機器人、重載AGV自動駕駛等遠程智控應用做好了準備。
第三步,智能應用綻放。
由5G應用拉動5G網絡建設,是寶鋼5G專網的另一個特點,這使得5G網絡能力與鋼鐵行業場景的融合,更具落地性。目前,寶鋼已經基于5G確定性專網,探索出了三大創新應用,包括:
借助5G低時延和高可靠通信能力,提供工業級穩定運行環境,解決產線關鍵控制系統的自主可控。
鋼表面檢測方案主要依托5G+MEC大帶寬低時延網絡,通過線陣工業相機實時對產線鋼材表面進行拍攝采集,在MEC上部署寶鋼自主研發的檢測算法,創新地打造云表檢系統。寶鋼今年還計劃引入毫米波技術,借助5G-A大帶寬優勢實現千兆大上行,可支持多個工業相機實時生成的高清圖片的處理,鋼鐵缺陷檢出率達到95%以上。
利用5G-A無源物聯特性,落地無源物聯(Passive IoT)標簽試點,取代人+掃碼槍的傳統盤點方式,進行寶鋼園區的物料管理,覆蓋距離和識別率顯著提升,提升作業效率。
總結一下,智能制造是無法一蹴而就的,分為4個階段:自動化、數字化、網絡化、智能化。其中,5G專網起到了“承上啟下”的作用,向下聯接數據/設備,向上支撐智能應用。
寶鋼5G專網的強大聯接力,讓智能生于業務,長于網絡,最終釋放出AI技術降本增效的實際價值。
一片 “智能”的花火,照亮未來鋼鐵之路
從寶鋼5G專網案例中,我們可以進一步看清,鋼鐵行業智能化的核心趨勢與發展境況:
首先,新ICT技術正在加速走入生產核心。智能天車、鋼鐵智慧園區、AI質檢等應用相繼落地,鋼鐵智能化的趨勢已經十分清晰和確定。
其次,數字需求與網絡能力的緊密適配。AI應用落地會面臨網絡能力是否充沛的問題,網絡升級也總會面臨是否有應用支撐的問題,破解這個“雞生蛋還是蛋生雞”的悖論,合理方式就是像寶鋼這樣,進行智能應用與5G網絡的協同規劃、同步發展。
最后會發現,鋼鐵智能化也是一個與伙伴同行的旅程。在智能長路中探索的傳統實體行業,要與最新銳的ICT技術結合,面對著太多未知的挑戰、困難、麻煩,需要產業合力來完成一場驚艷的蛻變。
以寶鋼為例,在云化新型控制架構技術的建設中,由寶武研究院開發關鍵控制程序,完成分布式模塊改造;上海電信提供超低時延、超高可靠的5G專網;華為提供先進的通信技術。在多方協作下,提升了寶鋼的自動化、智能化、自主化水平。
寶鋼用實際行動證明,給鋼鐵企業一個5G聯接力的支點,它們就能撬動智能時代,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,點亮了我們對鋼鐵行業的全新想象,也照亮了未來鋼鐵的璀璨之路。
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