5G-A如何照進鋼鐵行業？揭秘寶鋼先行之路

2024-03-02碼農

2024年，中國5G商用進入第五個年頭，成效顯著。尤其在工業制造領域，據工業和資訊化部數據顯示，全國「5G+工業互聯網」的計畫數已經超過8000個，5G由生產現場監測、廠區智慧物流等 外圍輔助環節 ，深入到遠端裝置操控、裝置協同作業等 核心控制環節 。

比如剛剛在彌漫熾烈的火光熔爐中的鐵水和鋼水，瞬間又在高速旋轉的軋輥裏幻變成厚重的厚板、輕盈的薄板和修長的長材，但都帶著濃重金屬味道，具有典型流程制造特征的鋼鐵行業，也在擁抱5G、雲等技術，開出絢麗的數位之花。

面向未來，鋼鐵行業希望在數位化轉型之路上再進一步。此時，5G-A技術成為必選項。5G-A是5G演進技術，是5G產業進入下半場的關鍵。那鋼鐵行業如何借助5G-A新技術，加速數位化轉型行程？

我多年持續關註鋼鐵行業數位化轉型，發現寶山鋼鐵股份有限公司（以下簡稱寶鋼）攜手中國電信和華為公司，打造燈塔級全連線工廠：基於5G-A專網，向綠色鋼鐵「智」造轉型，實作高架起重機遠端控制、堆垛取料機遠端控制、5G加渣機器人、多載AGV自動驅動、鋼表面品質檢測等套用的升級，完成多個場景「智」變。

鋼鐵企業數位化之路崎嶇不平

寶鋼是全球最具競爭力的鋼鐵企業之一，其寶山基地占地21平方公裏，是國家4A級工業旅遊景區，近年來堅持精品發展、綠色轉型和智慧升級，是鋼鐵行業的引領者和代表性企業。

為了響應國家數位中國戰略、保持市場領先地位，提高核心競爭力、增強核心功能，寶鋼很早就開啟自身數位化轉型。但在數位化轉型過程中，寶鋼仍面臨諸多挑戰。

挑戰一：傳統工業控制方案無法滿足業務靈活性需求

寶鋼各條軋鋼產線使用的關鍵控制器主要采用國外各大廠商產品，種類繁多，對供應商依賴性強，導致在備件、升級、可延伸性以及維護等方面面臨很多挑戰。

比如，在寶鋼生產線數位化轉型過程中，傳統工業控制方案存在布線成本高、運維復雜，難以面向未來雲邊結構智慧制造體系演進，無法滿足具體鋼種規格的線上控制個人化、精細化調整最佳化需求。這也影響了寶鋼的行業競爭力提升。

挑戰二：鋼表面檢測環境惡劣，效率還低

鋼鐵行業是國民經濟的基礎性、支柱性產業，影響著交通、制造等方方面面。因此，鋼鐵行業設定眾多產品質檢環節，確保高品質生產。

傳統檢測方式檢測裝置安裝繁瑣，需要專業的隊伍，申請特定時間安裝相機、布署路線、偵錯現場伺服器，一般一條產線安裝部署偵錯上線穩定需要半年時間。後續檢查、維修裝置也需要申請特定時間邀請專業隊伍實施，時間、人員成本及效率不可控。

同時如需升級檢測演算法時需要人工在每個產線側伺服器手工匯入，因產線安全要求很高，如需更換路線，只能在限制時間內實施，操作復雜的話，需要分多次進行操作，時間效率成本非常高。

此外，鋼鐵生產環節往往處於高溫、粉塵、危害性瓦斯等惡劣環境，檢測人員需直面眾多安全風險。

挑戰三：物料管理困難，難以做到一目了然

前文已介紹，寶鋼作為全球領先鋼鐵企業，園區面積大，擁有生產線近3000條。園區物料管理一直依賴人工，成本高，效率低，無法做到一目了然。

為此，寶鋼在物料管理方面積極嘗試新方案。業界采用的RFID技術（電子標簽），雖能實作物料管理數位化，但存在作用距離短（約十幾米）、使用者安全性低、辨識率低等缺點。這些缺點讓寶鋼物料管理始終無法突破。

5G鋼鐵已有多年發展，寶鋼與中國電信、華為公司也踐行了不少5G初階段套用。但面對一些場景對網路在大上行、確定性等方面的極高要求，5G稍顯不足。相比5G，5G-A在上下行速率、低時延確定性、連線規模和低功耗等方面更具優勢。

三大場景開出鋼鐵「智」花

5G-A能否助力鋼鐵行業直面四大挑戰？我們看到，寶鋼透過建設1張5G-A專網，在多個場景澆灌出鋼鐵「智」花。

場景一：基於現代ICT的新型工業控制架構，築牢寶鋼數位化之基

寶鋼基於5G-A專網兩大創新技術，成功開發了雲化新型工業控制架構系統。

一方面 ，寶鋼在空口側透過5G-A超級時頻折疊技術，將TDD半雙工頻譜折疊成類FDD全雙工空口，可讓專網兼顧TDD大頻寬和FDD低時延優勢，大幅降低端到端網路延時，同時，基於雙發選收等技術，可進一步提升網路可靠性，滿足產線套用需求。

另一方面 ，寶鋼部署了邊緣計算平台基於原生5G LAN+雙發選收創新，提升網路效能。其中，借助5G LAN技術，實作二三層網路互通，省去AR路由器，簡化網路架構。

此外，寶鋼中央研究院開發了新型工業控制演算法，執行在華為歐拉即時作業系統環境，可實作低迴圈排程，滿足寶鋼生產線生產控制需求。據悉，2024年上半年厚板廠將上線新型控制架構系統雲化方案。

場景二：5G-A大上行，讓鋼表面檢測更高效

鋼鐵表面檢測場景主要透過工業相機即時對產線鋼材表面進行拍攝，采集高畫質圖片上傳至數據中心解析分析。近期，為滿足鋼板輪廓檢測場景需求，寶鋼攜手中國電信、華為完成了基於5G+MEC的雲表檢系統部署，采用高分辨率線掃描成像系統，連續繪制鋼板高畫質影像，透過5G網路上傳至MEC邊緣雲平台，雲平台上部署的視覺輪廓辨識演算法提取鋼板邊緣輪廓線座標數據，辨識鋼板的有效寬度，結合系統預期鋼板資訊進行預判，實作鋼板的產線分流和線上切割最佳化，提升現場生產效率。

基於5G+MEC的雲表檢系統可提供關鍵裝置（如相機、光源等）、資料庫連線、網路連線等執行狀態的查詢，以及裝置異常報警等功能，便於故障排查和診斷。

此外，寶鋼今年還計劃引入公釐波技術，借助5G-A大頻寬優勢實作千兆大上行，可支持多個工業相機即時生成的高畫質圖片的處理，包括壓縮、上傳、解壓縮、分析、返回終端顯示等流程。

場景三：5G-A PIoT（無源物聯）自動盤點，物料管理更輕松

在工廠海量物料管理方面，寶鋼計劃引入5G-A PIoT方案，借助5G-A網路優勢，實作終端標簽無需電源和高功耗元器件，可透過搜集環境能量來驅動自身電路。

在物料管理方面，5G-A PIoT技術，透過部署基站收發裝置、無源標簽等，成功實作物料準確盤存、移動後分鐘級狀態更新、資源最優匹配等核心功能。

在寶鋼基地有大量的庫房，5G-A PIoT基站覆蓋距離提升至200公尺；透過采用多站聯合收發+標簽能力增強，使室內復雜場景下辨識率從90%提升到99%，可大幅提升物料出入庫、物料盤點效率。

點評：

5G-A照進鋼鐵行業，未來可期

鋼鐵行業數位化轉型是中國發展戰略重點。工信部原材料司司長常國武在中國鋼鐵工業協會第六屆會員大會上表示，2024年，工信部將印發【原材料行業數位化轉型工作方案】和【鋼鐵行業數位化轉型實施指南】，加速鋼鐵行業數位化轉型。

在5G-A商用元年、鋼鐵等傳統行業還在觀望的時候，寶鋼先行一步，攜手中國電信和華為打造5G-A全連線工廠，助力自身數位化轉型同時，為員工、行業、國家帶來價值。

對員工而言 ，借助5G-A網路高可靠、大頻寬、低時延等能力，寶鋼加速無人起重機和AI質檢等場景落地，使鋼鐵工人遠離危險環境，提高工人工作安全性和舒適性。

對企業而言 ，鋼鐵企業采用的雲化新型控制架構系統，可每年降低鋼鐵行業控制架構成本以及人力成本。在鋼鐵行業競爭激烈的當下，企業透過數位技術創新，實作企業降本增效，解決卡脖子問題，可在未來的競爭中屹立不倒，獲得更多收益。