基于“5G+大数据”技术的钢铁企业智慧工厂建设

基于“5G+大数据”技术的钢铁企业智慧工厂建设

高继包忠峰梁焰

中国船舶集团有限公司第七〇四研究所

摘要：以快速、精确的方式传递信息，为企业的发展提供精确的数据与决策，降低成本，提高质量，为企业的可持续发展奠定坚实的基础。文章分析了当前钢铁企业以5 G+智能制造的方式进行生产，并在行业中起到了相应的作用，并对于相关的建议进行分析，希望可以提供相应的参考。

关键词：5G+大数据；钢铁企业智慧工厂；建设

5G的来临使钢铁企业认识到了当前的发展机会，也认识到了“5G+智能制造”的紧迫感。目前钢铁企业公司主要由铁、钢、轧三个环节组成。“5G+智能车间”的建成，将以“铁区”为起点，以整个厂区为起点。文章分析了基于“5G+大数据”技术的钢铁企业智慧工厂，希望提供一定的参考作用。

一、5G+钢铁产业的创新与整合

（一）整合的网络

5G与钢铁业融合，打造三网融合、全面感知融合、IT与OT融合的产业专用网。三网合一：钢铁企业的生产网络一般由生产网、园区办公网和视频网三个部分构成，以确保各个生产过程的正常和有效运作。当前钢企智能化生产对5G网络体系结构的创新提出了以下要求：5G无线网络与现场产业网络相互重叠，一套网络将钢企基地、集团总部、生产设备全部联网，并将生产网络、视频网络、办公网络三网合一，对钢企业务进行统一承载，促进生产网络、视频网络、办公网络数据直达企业数据中心。产品网分区：本地区的流量可以分为对系统稳定性和延迟的需求较高的网速以及数据收集服务。以URLLC为代表的工业控制应用了低时延迟的分层，以保证低延迟的通讯；为了确保大量的节点间的数据传输，数据收集服务中使用了大规模的互联技术；若有大型的上端程序，例如机械视觉质量检验，则可以考虑另外配置一个大的频段技术。视频网路分割：影像网路是以影像资讯为基础，协助以影像处理等资料的AI处理作业；这些业务的最大特征是带宽大、业务连续化，对带宽保证、低时延等都有很高的需求。办公网路的分块：以IT资讯为主导的办公室网路，其需求是联通可及，且与外界广域网路有更多资讯互动，因而网路的安全需求也更高[1]。

全方位的感知整合：5G技术与传统的有线电视网相结合，形成全方位的互联，全方位地感知关键地区和生产环节。5G的多源异构产业数据收集网能根据不同的通信方式进行数据的收集与转换，同时还能将大量的、多元的、海量的信息集中在一起，形成工业设备的数采、远程控制、AI机器视觉；支持AR服务等重要的业务，并能解决相关的业务要求[2]。针对目前我国钢铁工业中的一些重要生产环境，例如远距离管理等，对终端延时和网络可靠性要求高，提出了以UPF+MEC向园区为中心的方式建设5G专网，为用户提供高带宽、低时延的网络服务。MEC系统是在接近服务范围内的一个节点，为系统性能的保证提供了较小的延迟性能，极大地改善了用户的使用和数据的安全[3]。

（二）整合新的平台

基于5G+产业网络的智能钢铁解决方案，基于云网络，结合AI、大数据等创新技术，搭建云边协同、边缘智能的体系融合平台，通过平台建设形成钢铁行业的数据标准规范，并在集成数据平台的基础上，构建满足矿井行业需要的多种智能化应用。综合数据系统包括基础数据、生产运行数据、经营数据和数据系统几个不同部分。5G+大数据按照通信协定进行数据的收集和传输，并在高性能的实时数据库中进行汇总；同时，将各类野外资料进行标准化，将其转化为可加工的统一格式，并将其统一上载至大数据云平台；该系统能够实现对各种类型的数据进行分级分类存储、分析建模和数据挖掘，从而实现从数据源到数据的转化，实现了以大数据为基础的调度决策、安全风险分析、设备健康诊断等功能；如预报、数据分析等，可以有效地克服数据集成困难、智能化分析水平低下等问题。

智能化应用系统集成了远程监控系统、智能质检系统、后台MES、ERP系统，以达到安全生产无人化、运营管理精细化、环境监管数字化，满足钢铁智慧产线升级改造和智能化、绿色化生产要求。为了适应网络的高带宽和延迟，5G+MEC技术实现了云边界协同和边界智能：云边界协同是指在边缘云和核心云之间建立密切的协同关系，实现资源协同、数据协同、智能协同；应用管理、业务管理、业务协同，满足不同领域的不同业务场景要求。

二、规模化发展策略建议

在政策和工业的带动下，近几年，我国钢铁行业在5G融合创新方面的研究成果卓著，促进了整个行业全流程融合的发展，促进了行业的全连接、无人化、绿色化等方向发展。今后要做的，就是要根据国家政策的要求，利用政策的优势，将5G+工业网络推广到整个钢铁行业[4]。

一是产业场景的零散性是其发展的一个重要特点，因此必须把重点放在企业的中心需求上，建立一个可以迅速重复的产业模型。一方面，由于钢铁业企业数量庞大，企业规模、市场能力、信息化水平、远景远大，在推进5G技术在钢材工业中的推广中，以全面、充分的调研为依据，密切注意企业的个性化需求，进行信息化能力调整；而对于已部署的用户来说，若该系统的部署能充分回应公司的需求，并针对其发展难点，从而为以后的应用提供有力的示范作用；这就形成了一个良性的循环。在这一过程中，对钢铁工业进行了归纳和提炼，构建了面向钢铁工业的5G网络模型，并在钢铁领域部署、维护和推广5G技术。

二是高层次的制造过程，增加了数字化的困难，必须按照实际情况进行科学的计划，有条不紊地进行推广和复制。正如前面提到的，钢铁行业是一个具有高度复杂性的生产过程，其中存在着不同的经营要求和不同的空间环境。在经营模式的选取上，要对企业的难点和需求作出反应，并按照循序渐进的发展思路，由次要的业务流程逐渐走向主要的商业过程。例如：园区物流；视频监控、AR辅助装配、点检等领域，逐渐走上AI钢表面质量检测、钢包位置检测、钢包位置跟踪等主要生产环节，这不仅能让钢企用户迅速应用5G网络，增强对5G承载更多应用的信心，也可以在充分保障生产安全的基础上；不断提高公司的信息技术。当前需要充分利用多年的手机通讯技术，同时兼顾到各种空间环境的实际情况。

三是5G技术发展的关键在于建设生态系统，必须要协同各方，共同推进5G生态系统的重构。在钢铁工业中推进5G融合创新，既要尊重现有的生态系统，也要面对5G技术与应用的新特性，以共同发展为基础，推进产业生态系统的优化与重组。此外，还应考虑在通信行业中，选择具有较强网络实力的设备制造商、施工方等基础电信企业，以促进和实施信息化理念。各合作伙伴的优势互补与真诚合作是保证工程顺利进行的重要因素。

结束语：

信息的快速、精确的传递，为企业的发展提供精确的数据与决策，降低成本，提高质量，为企业的可持续发展提供强有力的保证。荣程集团以5G为基础，以智能制造为基础，以“5G+大数据”的方式，为钢铁行业带来新的发展趋势。

参考文献：

[1] 姚林,王军生. 钢铁流程工业智能制造的目标与实现[J]. 中国冶金,2020,30(7):1-4.

[2] 宗涵,苗俊跃,范新库,等. 冶金设计院如何助推钢铁企业实施智能制造[J]. 冶金自动化,2019,43(3):1-6.

[3] 金亚飚. “工业智慧水网”的研究和探索[C]. //中国钢铁产业链绿色发展国际峰会论文集. 2018:201-205.

[4] 朱旋,吴第春. 冷轧厂在建设"智慧工厂"的探究与研究[J]. 电脑迷,2018(30):184-186.