5G-A如何照进钢铁行业？揭秘宝钢先行之路

2024-03-02码农

2024年，我国5G商用进入第五个年头，成效显著。尤其在工业制造领域，据工业和信息化部数据显示，全国「5G+工业互联网」的项目数已经超过8000个，5G由生产现场监测、厂区智能物流等 外围辅助环节 ，深入到远程设备操控、设备协同作业等 核心控制环节 。

比如刚刚在弥漫炽烈的火光熔炉中的铁水和钢水，瞬间又在高速旋转的轧辊里幻变成厚重的厚板、轻盈的薄板和修长的长材，但都带着浓重金属味道，具有典型流程制造特征的钢铁行业，也在拥抱5G、云等技术，开出绚丽的数字之花。

面向未来，钢铁行业希望在数字化转型之路上再进一步。此时，5G-A技术成为必选项。5G-A是5G演进技术，是5G产业进入下半场的关键。那钢铁行业如何借助5G-A新技术，加速数字化转型进程？

我多年持续关注钢铁行业数字化转型，发现宝山钢铁股份有限公司（以下简称宝钢）携手中国电信和华为公司，打造灯塔级全连接工厂：基于5G-A专网，向绿色钢铁「智」造转型，实现高架起重机远程控制、堆垛取料机远程控制、5G加渣机器人、重载AGV自动驱动、钢表面质量检测等应用的升级，完成多个场景「智」变。

钢铁企业数字化之路崎岖不平

宝钢是全球最具竞争力的钢铁企业之一，其宝山基地占地21平方公里，是国家4A级工业旅游景区，近年来坚持精品发展、绿色转型和智慧升级，是钢铁行业的引领者和代表性企业。

为了响应国家数字中国战略、保持市场领先地位，提高核心竞争力、增强核心功能，宝钢很早就开启自身数字化转型。但在数字化转型过程中，宝钢仍面临诸多挑战。

挑战一：传统工业控制方案无法满足业务灵活性需求

宝钢各条轧钢产线使用的关键控制器主要采用国外各大厂商产品，种类繁多，对供应商依赖性强，导致在备件、升级、可扩展性以及维护等方面面临很多挑战。

比如，在宝钢生产线数字化转型过程中，传统工业控制方案存在布线成本高、运维复杂，难以面向未来云边结构智能制造体系演进，无法满足具体钢种规格的在线控制个性化、精细化调整优化需求。这也影响了宝钢的行业竞争力提升。

挑战二：钢表面检测环境恶劣，效率还低

钢铁行业是国民经济的基础性、支柱性产业，影响着交通、制造等方方面面。因此，钢铁行业设置众多产品质检环节，确保高质量生产。

传统检测方式检测设备安装繁琐，需要专业的队伍，申请特定时间安装相机、布署线路、调试现场服务器，一般一条产线安装部署调试上线稳定需要半年时间。后续检查、维修设备也需要申请特定时间邀请专业队伍实施，时间、人员成本及效率不可控。

同时如需升级检测算法时需要人工在每个产线侧服务器手工导入，因产线安全要求很高，如需更换线路，只能在限制时间内实施，操作复杂的话，需要分多次进行操作，时间效率成本非常高。

此外，钢铁生产环节往往处于高温、粉尘、危害性气体等恶劣环境，检测人员需直面众多安全风险。

挑战三：物料管理困难，难以做到一目了然

前文已介绍，宝钢作为全球领先钢铁企业，园区面积大，拥有生产线近3000条。园区物料管理一直依赖人工，成本高，效率低，无法做到一目了然。

为此，宝钢在物料管理方面积极尝试新方案。业界采用的RFID技术（电子标签），虽能实现物料管理数字化，但存在作用距离短（约十几米）、用户安全性低、识别率低等缺点。这些缺点让宝钢物料管理始终无法突破。

5G钢铁已有多年发展，宝钢与中国电信、华为公司也践行了不少5G初阶段应用。但面对一些场景对网络在大上行、确定性等方面的极高要求，5G稍显不足。相比5G，5G-A在上下行速率、低时延确定性、连接规模和低功耗等方面更具优势。

三大场景开出钢铁「智」花

5G-A能否助力钢铁行业直面四大挑战？我们看到，宝钢通过建设1张5G-A专网，在多个场景浇灌出钢铁「智」花。

场景一：基于现代ICT的新型工业控制架构，筑牢宝钢数字化之基

宝钢基于5G-A专网两大创新技术，成功开发了云化新型工业控制架构系统。

一方面 ，宝钢在空口侧通过5G-A超级时频折叠技术，将TDD半双工频谱折叠成类FDD全双工空口，可让专网兼顾TDD大带宽和FDD低时延优势，大幅降低端到端网络延时，同时，基于双发选收等技术，可进一步提升网络可靠性，满足产线应用需求。

另一方面 ，宝钢部署了边缘计算平台基于原生5G LAN+双发选收创新，提升网络性能。其中，借助5G LAN技术，实现二三层网络互通，省去AR路由器，简化网络架构。

此外，宝钢中央研究院开发了新型工业控制算法，运行在华为欧拉实时操作系统环境，可实现低循环调度，满足宝钢生产线生产控制需求。据悉，2024年上半年厚板厂将上线新型控制架构系统云化方案。

场景二：5G-A大上行，让钢表面检测更高效

钢铁表面检测场景主要通过工业相机实时对产线钢材表面进行拍摄，采集高清图片上传至数据中心解析分析。近期，为满足钢板轮廓检测场景需求，宝钢携手中国电信、华为完成了基于5G+MEC的云表检系统部署，采用高分辨率线扫描成像系统，连续绘制钢板高清图像，通过5G网络上传至MEC边缘云平台，云平台上部署的视觉轮廓识别算法提取钢板边缘轮廓线坐标数据，识别钢板的有效宽度，结合系统预期钢板信息进行预判，实现钢板的产线分流和在线切割优化，提升现场生产效率。

基于5G+MEC的云表检系统可提供关键设备（如相机、光源等）、数据库连接、网络连接等运行状态的查询，以及设备异常报警等功能，便于故障排查和诊断。

此外，宝钢今年还计划引入毫米波技术，借助5G-A大带宽优势实现千兆大上行，可支持多个工业相机实时生成的高清图片的处理，包括压缩、上传、解压缩、分析、返回终端显示等流程。

场景三：5G-A PIoT（无源物联）自动盘点，物料管理更轻松

在工厂海量物料管理方面，宝钢计划引入5G-A PIoT方案，借助5G-A网络优势，实现终端标签无需电源和高功耗元器件，可通过搜集环境能量来驱动自身电路。

在物料管理方面，5G-A PIoT技术，通过部署基站收发设备、无源标签等，成功实现物料准确盘存、移动后分钟级状态更新、资源最优匹配等核心功能。

在宝钢基地有大量的库房，5G-A PIoT基站覆盖距离提升至200米；通过采用多站联合收发+标签能力增强，使室内复杂场景下识别率从90%提升到99%，可大幅提升物料出入库、物料盘点效率。

点评：

5G-A照进钢铁行业，未来可期

钢铁行业数字化转型是我国发展战略重点。工信部原材料司司长常国武在中国钢铁工业协会第六届会员大会上表示，2024年，工信部将印发【原材料行业数字化转型工作方案】和【钢铁行业数字化转型实施指南】，加速钢铁行业数字化转型。

在5G-A商用元年、钢铁等传统行业还在观望的时候，宝钢先行一步，携手中国电信和华为打造5G-A全连接工厂，助力自身数字化转型同时，为员工、行业、国家带来价值。

对员工而言 ，借助5G-A网络高可靠、大带宽、低时延等能力，宝钢加速无人起重机和AI质检等场景落地，使钢铁工人远离危险环境，提高工人工作安全性和舒适性。

对企业而言 ，钢铁企业采用的云化新型控制架构系统，可每年降低钢铁行业控制架构成本以及人力成本。在钢铁行业竞争激烈的当下，企业通过数字技术创新，实现企业降本增效，解决卡脖子问题，可在未来的竞争中屹立不倒，获得更多收益。