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上海電信聯(lián)手寶鋼股份“5G智能制造應用”拿下亞洲5G行業(yè)創(chuàng)新獎。
鋼鐵是怎樣煉成的？《鋼鐵是怎樣煉成的》里如此形容——“鋼是在烈火和急劇冷卻里鍛煉出來的，所以才能堅硬和什么也不怕”。
當5G和AI的浪潮來襲，煉鋼這個硬核的傳統(tǒng)制造業(yè)典范會和新技術(shù)碰撞出怎樣的火花？
6月27日，世界移動通信大會（MWC上海）揭曉了2024亞洲移動大獎，上海電信聯(lián)合寶鋼股份厚板事業(yè)部等打造的“5G確定性網(wǎng)絡在智能制造中的應用”項目榮獲2024年亞洲5G行業(yè)創(chuàng)新獎。該項目探索了利用5G-A新特性“5G確定性網(wǎng)絡”打造可預期、可規(guī)劃、可驗證、有確定性能力的鋼鐵行業(yè)智慧專網(wǎng)，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)出新型控制架構(gòu)技術(shù)，便捷實現(xiàn)鋼鐵制造中多工序協(xié)同動態(tài)過程的控制。
在寶鋼股份生產(chǎn)基地，工業(yè)力量和5G智慧深度融合，迸發(fā)出了新質(zhì)生產(chǎn)力的澎湃力量。
突破：一次“0”到“1”的實踐
走進上海市寶山區(qū)富錦路885號，似乎每一寸空間都彌漫著鋼鐵的獨特氣息：整齊劃一的深藍色工服、熱火朝天的生產(chǎn)車間……
在這里，機器的轟鳴聲與金屬碰撞發(fā)出回響，一條條表面泛著橘紅色光芒的鋼板緩緩通過軋機，完成“軋”這一重要工序。這些“新鮮出爐”的鋼板溫度高達900多攝氏度。
讓寶鋼股份中央研究院高級主任研究員王全勝頗感自豪的是，全套生產(chǎn)流程正在一套由寶鋼自研的鋼鐵生產(chǎn)控制體系的指揮下有序進行。
“我們等不及了，所以就聯(lián)合了國內(nèi)的優(yōu)勢技術(shù)力量，融合5G、AI等，搭建了一套技術(shù)自立自主的鋼鐵生產(chǎn)控制體系。”王全勝透露，催生新型鋼鐵生產(chǎn)控制體系的原因主要有兩個。
其一，寶鋼生產(chǎn)線在生產(chǎn)一些高精尖的鋼鐵產(chǎn)品時，有一些特殊的生產(chǎn)控制措施，在現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)中不容易實施，亦不能達到期望的效果。
其二，最近十幾年來，中國的科技行業(yè)進步巨大，在與工業(yè)控制相關(guān)的信息通信技術(shù)領(lǐng)域，以5G為代表的技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，但國內(nèi)鋼鐵行業(yè)自動化的基礎(chǔ)軟硬件皆由國外專業(yè)電氣公司開發(fā)，采用的技術(shù)體系封閉保守，導致國產(chǎn)新技術(shù)難以應用在鋼鐵生產(chǎn)實踐中。
如今，展現(xiàn)在眼前的這套寶鋼自研的國產(chǎn)鋼鐵生產(chǎn)控制體系，融入了5G、AI等新技術(shù)，比國外系統(tǒng)更加先進。
“通過5G確定性網(wǎng)絡實現(xiàn)了寶鋼工業(yè)控制系統(tǒng)從‘0’到‘1’的開拓性實踐，該技術(shù)成果整體技術(shù)達到了國際先進水平，其中，5G在軋鋼控制中的應用處于國際領(lǐng)先水平，標志著寶鋼智能控制技術(shù)發(fā)展進入了一個新階段?！鄙虾ｋ娦殴I(yè)和服務業(yè)大客戶部總經(jīng)理湯凱鋒表示，上海電信工業(yè)BD團隊和寶鋼股份厚板事業(yè)部等一直在探索如何打破國外工業(yè)控制軟件的壟斷，安全、自主、可控地重構(gòu)自己的工業(yè)控制體系。
賦能：5G和AI“雙管齊下”
在車間現(xiàn)場，屏幕上一串串跳動的數(shù)字十分顯眼。據(jù)介紹，這些數(shù)字表示5G的時延，毫秒級時延意味著工藝擁有極高精度?！氨热?，我們生產(chǎn)一張平的鋼板，如果時延變得較大，就意味著相應的控制周期有了波動，產(chǎn)品的厚度就不均勻了?！蓖跞珓僬f。
5G在鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域的應用范圍很廣，一張廣域的5G專網(wǎng)覆蓋并支撐著寶鋼的更多技術(shù)創(chuàng)新。例如，5G可以縮短生產(chǎn)線建設(shè)或改造的工程周期；5G可以減少設(shè)備維護員工的日常電纜巡檢，特別是在一些安全風險較高區(qū)域的日常巡檢中，能夠從根本上改善生產(chǎn)勞動安全狀況；另外，5G網(wǎng)絡可以“一網(wǎng)多用”，承載生產(chǎn)線攝像頭、聲音、震動傳感器等多路生產(chǎn)信號。
除了5G，AI也在5G低延時、高帶寬的無線網(wǎng)絡底座上大顯身手。輪廓檢測設(shè)備的高分辨率相機將軋后鋼板的圖像進行實時采集，結(jié)合AI圖像拼接和邊緣檢測算法提取鋼板輪廓信息，最終得到生產(chǎn)所需的輪廓特征因子，提供前向的軋制工藝優(yōu)化，同時對后續(xù)鋼板的在線剪切提供指導意見。借助AI自適應功能，其可持續(xù)對算法進行優(yōu)化迭代，以提升決策精度。
“我們希望軋出來的鋼板是規(guī)規(guī)矩矩的矩形，但是有的時候邊角是圓的，可能還有斜的，或者彎的。AI設(shè)備可以自動檢測出鋼板形狀，進而影響后續(xù)‘怎么切’的環(huán)節(jié)，完成對鋼板質(zhì)量形態(tài)的精細化‘補救’?！睂氫摵癜迨聵I(yè)部電氣設(shè)備高級主任工程師鄭勇說，以前沒有AI輔助的時候，唯有依靠人工判斷。
領(lǐng)跑：“軋鋼專家”和“通信專家”共創(chuàng)
想要敢為天下先，在鋼鐵生產(chǎn)控制體系乃至整個生產(chǎn)流程的更多場景大膽應用5G和AI技術(shù)，這個由5G-A賦能的鋼鐵智能制造系統(tǒng)是怎樣煉成的？
上海電信工業(yè)和服務業(yè)大客戶部解決方案經(jīng)理宋恒國介紹，上海電信和寶鋼股份各有分工，簡單來說，就是先進網(wǎng)絡與鋼鐵應用的互相奔赴，“上海電信技術(shù)團隊主要聚焦5G確定性網(wǎng)絡，保證這張網(wǎng)絡是足夠可靠的；寶鋼側(cè)重于新型控制架構(gòu)應用本身?！?/p>
“我們將原先工廠常見的串行控制結(jié)構(gòu)，即從現(xiàn)場設(shè)備到PLC、SCADA，再到MES、ERP等控制結(jié)構(gòu)融合成云和端的兩層結(jié)構(gòu)，即端側(cè)為現(xiàn)場設(shè)備，云側(cè)將PLC、SCADA、MES、ERP集中地進行云化部署?！睖珓P鋒說，這樣做帶來兩個好處：其一，將原先一個個封閉的、壟斷的環(huán)節(jié)進行融合，使得數(shù)據(jù)交互和控制更為安全、自主、可控；其二，在生產(chǎn)過程中難免會有工藝的誤差，因為原來是分布式的結(jié)構(gòu)，后道環(huán)節(jié)不清楚前道環(huán)節(jié)是否產(chǎn)生了誤差，現(xiàn)在都虛擬化集中在云側(cè)，如此一來，數(shù)據(jù)交互更為便捷和迅速，即使出現(xiàn)誤差也可以通過算法及時校正，使得精度控制更為準確。
在該項目中，除了利用5G“做功”，還應用了5G-A的最新技術(shù)特性，如超級時頻折疊技術(shù)、雙發(fā)選收技術(shù)、亂序遞交技術(shù)等。
以超級時頻折疊技術(shù)為例，一般人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫?G網(wǎng)絡以下載應用為主，時隙配比為7:3，即70%下行、30%上行；超級時頻折疊技術(shù)就是將兩個時隙合并，即一個70%用于下行，30%用于上行，另一個30%用于下行，而70%用于上行，通過這樣的折疊確保單位時間內(nèi)的上行帶寬大幅提升，以滿足工業(yè)場景的個性化需求。
在寶鋼廠區(qū)，5G網(wǎng)絡設(shè)備的部署方式也很有講究?！拔覀儠鶕?jù)業(yè)務類型對上海電信的網(wǎng)絡提出要求，比如時延要達到多少毫秒，速率需要達到多少，上海電信團隊則會實地勘察，結(jié)合具體的使用場景以及工業(yè)控制系統(tǒng)的特點，給出更有針對性的網(wǎng)絡部署方案?！蓖跞珓俳榻B，5G基站主要部署在廠區(qū)，電氣室內(nèi)則增加了專用的5G UPF等單元，使用寶鋼廠區(qū)部署的5G新型網(wǎng)絡，把UPF與新型控制架構(gòu)服務器連接起來，構(gòu)成一套完整、安全的5G專用網(wǎng)絡，所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)都會留在5G專網(wǎng)之內(nèi)。
對于今后的發(fā)展，寶鋼股份設(shè)備部通信技術(shù)組組長陸爽表示，2024年，寶鋼寶山基地將完成全量下沉5G核心網(wǎng)，以及無線數(shù)據(jù)采集平臺的建設(shè)，為5G工業(yè)應用奠定數(shù)據(jù)傳輸基座。此外，隨著5G-A技術(shù)的正式商用，寶鋼也將進一步探索更高帶寬、更低時延的數(shù)據(jù)傳輸在工業(yè)控制領(lǐng)域的實際應用。
湯凱鋒表示，上海電信在5G通信產(chǎn)業(yè)鏈中扮演著關(guān)鍵的角色，其主要的表現(xiàn)就是更廣、更前、更深。更廣即覆蓋更廣，目前，上海電信已部署超1.3萬個5G-A基站，預計年內(nèi)部署規(guī)模超過2萬站；更前即技術(shù)引領(lǐng)，如聯(lián)合合作伙伴，攻克了Wi-Fi與5G融合組網(wǎng)、用戶精準溯源等關(guān)鍵技術(shù)難題；更深指的是應用落地，如與合作伙伴一起，共同開展標準制定、驗證試點、商用推廣等，以推動整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
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