5G赋智钢铁企业

物联网智库

5G对智能制造渴望已久，然而IT/CT与OT的结合是一个漫长的过程。5G如何真正为行业赋能，是业界关注的话题。中兴通讯和鞍钢集团联手，使得5G规模融入制造业并成功商用， 利用5G与云平台、边缘计算、人工智能等多技术的融合，为解决行业发展难题提供了新思路。

自2020年6月份三大运营商5G牌照颁发，我国5G产业正式跨入快轨道。当前，5G上游已进入大规模建设期，同时，产业上游的繁荣推进也离不开下游应用市场的带动配合。关于5G如何为行业真正赋能这一议题，不难发现，上下游的结合变得日益紧密且重要：挖掘5G在各行业中的实际需求，利用5G与云平台、边缘计算、人工智能等多技术的融合，切实为解决行业发展难题提供创新思路，才是推动5G产业提速、打开宏大市场的主流路径。

工业领域一直是被给予高度期待的重头戏，无论是行业规模还是市场潜力，都吸引着物联网从业者纷纷投入工业互联网建设中。作为全球领先的综合通信解决方案提供商，中兴通讯不仅从芯片到基站全面布局5G基础设施，而且与产业伙伴积极探索5G在行业中的落地，搭建多方共赢的5G物联网生态体系。中兴通讯联手辽宁移动、鞍钢集团共同发布的5G+智慧钢铁企业商业产品方案引起业内高度关注，也是5G技术规模融入制造业并完整商用的标杆案例，它标志着5G在融入千行百业的“长征”中，攻克了关键一役。

5G在工业制造中价值几何？

物联网时代浪潮下，数字化、信息化正在驱动工业制造这一战略重地大力转型。尤其是在我国的东北地区，以钢铁、冶金、能源等重工业为经济支柱的企业拥抱智能制造大趋势、进行生产数字化改造、提升产品与服务数字化效率等需求更为迫切。

5G+智慧钢铁考验之一在于如何将通信企业、钢铁企业的技术优势、资源优势进行整合，匹配钢铁行业应用场景，使5G技术体系在助力传统钢铁企业转型过程中发挥最大潜能。对此，三方发挥在各自领域积累的经验和优势，形成初步共识：首先是多技术的融合，即5G、AI、云计算、大数据、边缘计算等IT的融合;其次是IT与工业OT的结合，如此才能创新性地开发出符合钢铁行业发展需求的智能制造综合解决方案。

钢铁行业是复杂流程工业的典型代表，生产、运营、管理过程中环节繁多，选择关键环节和场景并抓住核心痛点作为智能化改造的切入点十分重要。众所周知，制造业的整体方向离不开降本增效和安全三大话题，如何利用5G技术体系来提高生产效率、降低生产成本、保障人员安全？从技术角度来看，可从设备状态监测、实时图像分析和远程控制为主要抓手，并形成涵盖从设备的数据提取到高速可靠传输、智能化分析和平台化运维的整体思路，破解长期以来困扰钢厂生产业务的几个难题。

·钢厂大型设备（如电机）是哑设备，不会对外清晰地“表达”自己。因此，工作狀态的研究便极大程度依赖经验丰富的工人，一旦出现故障，检修和宕机要耗费巨大成本。

·钢厂生产钢材的一个质量指标是带钢表面缺陷率，数十年来行业对带钢表面缺陷的检测一直沿用人工开卷抽检或频闪光法等检测方法，准确率低、实时性差。

·产线自动化有序生产和安全生产同样重要，而以往这些方面并没有得到足够重视。

面对钢铁企业诸多显性的行业痛点，中兴通讯历时三个月研发了整体5G+智慧钢铁企业方案，包括设备的生命周期管理系统、缺陷检测系统、机器视觉安全管理系统、设备远程操控系统等。

5G预测“生命线” 淬炼“金睛”识缺陷

5G+电机全生命周期管控系统

通过全面上线物联网端到端平台能力，鞍钢热轧厂的1780产线共400台轨道电机，通过震动传感器、温度传感器和电流传感器将采集的数据汇总到高速采集器，采集器内置的5G模组传输到工程师站，工程师站通过5G网络上传至云平台，经专家知识库结合智能算法进行分析、判断并预测电机状态，可实现设备的预测性维护、高效管理和决策。

其中，设备的预测性维护可提前预警/预防设备故障，减少宕机次数，降低维护成本、提高设备生命周期和运行效率。预计预测性维护可为鞍钢产线带来的经济效益大致为：延长设备使用寿命10%以上;减少停机时间10%～20%;增加有效工作时间10%～20%;闲置资产利用率提高20%。

高效决策是决策者根据平台实时有效的设备主要性能数（KPI），做出基于数据洞察的及时、准确决策。综合来看，通过全生命周期管控系统，每年可将鞍钢热轧厂设备维修次数从400次/年降低到300次/年，节约费用10万元。同时，通过管控系统可将作业率提升5%，合计增加生产25000吨，增加收入0.875亿元。

5G+机器视觉带钢表面检测系统

在带钢质量（表面缺陷检测）的优化方面，从人工模式到智能化也存在不小的挑战。影响带钢表面量的主要因素是表面出现的划痕、擦伤、结疤、粘结、辊印等不同类型的缺陷，不仅影响产品的外观，更严重的是降低了产品的抗腐蚀性、耐磨性和疲劳强度等性能。在传统的人工开卷抽检或频闪光法等检测方法中，不能100%真实可靠地反映带钢卷上下表面的质量状况。

这一难题如今可以借助5G得到解决。借助工业相机对图像信息的提取、5G网络对图像大数据的传输，以及MEC系统对数据安全的保障、云平台对图像的处理分析，传统模式的“升级换代”迎来新的契机。5G+机器视觉带钢表面检测系统方案中，鞍钢热轧厂正是利用工业相机拍摄高清图片，通过5G网络将检测图像上传至云平台，结合大数据分析图像数据，得到实时反馈检测结果，成功打造了基于5G+云平台自研发视觉带钢表面检测系统。

该系统要在物理环境极其恶劣的钢厂生产车间中应用，如高温、粉尘、腐蚀、电磁干扰等环境，对网络的可靠性和稳定性提出了极高要求。中兴通讯针对一系列复杂挑战，提供稳定可靠的5G网络，通过提供5G网络大带宽、低时延特性，及MEC系统对工业数据安全的保障，为机器视觉在带钢质量检测场景中的稳定高效落地保驾护航。未来，视觉检测作为工业制造产线的一项通用需求，能够在成熟后进行大量复用，可快速移植至其他钢铁行业和型材制造业。

5G+机器视觉皮带通廊安全系统

在保障生产安全、提高产线自动化方面，视觉监控技术也可发挥与智能企业相匹配的能力。该方案在炼焦总长皮带通廊处部署摄像监控系统，覆盖皮带头/尾部、皮带通廊出入口、皮带作业重点区域，通过5G网络将监控视频与云端视频分析平台进行对接，同时与皮带机自动控制系统结合，根据分析结果实现皮带急停、联锁等处理，可通过车间的人员安全监控告警、产品自动检测、人员面部识别、人员体态行为识别等应用，实现皮带机系统远程自动监控及处理，保障皮带机运行期间的安全、稳定、高效，推动机器视觉技术在工业互联网应用的广泛应用。

智能制造从顶层规划走向企业落地，物联网技术在制造业的广泛应用必将成为新常态。工业应用中的巨量数据成为5G高质量通信、机器学习和图像处理、平台分析能力施展的“源头活水”。中兴通讯携手运营商、钢铁企业强强联合打造的5G+智慧钢铁企业，推动传统工业领域向数字化转型迈出了探索性的一步，为东北老工业基地的振兴提供了极具代表性的示范意义。

责任编辑：孙俊杰