5G+工业互联网钢铁冶金行业应用解决方案

微信扫码，打开到小程序

5G+ 工业互联网 钢铁冶金行业应用解决方案 一 行业背景 二 5G 新基建与工业互联网 三 5G 应用 四 案例分析 I 3 > 粗钢产量再创历史新高 (9.96 亿吨 ) 钢材进出口双双下降 (>10%) > 钢材价格窄幅波动 (5 .9%)↓ 进口铁矿石价格大幅上涨 (34.3%) 个 > 经济效益大幅下滑 (30.9%)↓ 2019 年中国各省市粗钢产量前十 0.00 5000.00 10000.00 15000.00 20000.00 25000.0030000.00 河北 江苏 辽宁 7362 山东 6357 山西 6039 湖北 3612 河南 3299 广东 3229.12 安徽 3222.47 四川 2733.31 ■ 产量 ( 万吨 ) 2020 年是“十三五”规划的收官之年，钢铁 发展面临复杂多变的形势。全行业将按照中 央经济工作会议要求，坚持以供给侧结构性 改革为主线，巩固钢铁去产能成效，提高钢 铁行业绿色化、智能化水平，提质增效，推 动钢铁行业高质量发展。 4 2019 年，钢铁行业继续深入推进供给侧结构性改革，巩固去产能成果，加快结构调整、转型升级，推动全行 业 高质量发展，行业运行总体平稳。 钢铁企业分析 2019 2020 oM ey 2 24157.70 12017.10 生产设备智能化 程度低 钢铁冶金企业目前生产设备智能化参差不齐，国有大型企业以及大型民企设备智能化水平相对较高，但是管理 智能化水平普遍低下，专家系统，神经网络技术， Al 等技术应用较少 协同生产弱 钢铁冶金企业生产设备数字化基本已经实现，但是生产过程中各种设备形成数据孤岛，没有打通各设备以及各 系统之间数据融合，数据价值无法有效挖掘 人员密集型 目前大部分巡检以及生产现场日常工作对于人力依赖度较高，钢铁冶金企业员工数多，同时由于环境恶劣，对 于年轻人吸引力不足，导致招工难 能耗污染大 生产工艺过程复杂，涉及的设备数量多达上百台，能耗大，同时在冶炼过程中会产生高炉副产品 (CO/CO2/ N2/H2/CH4/ 炉渣 / 炉尘 / 工业废物等 ) 给环境造成污染 现场网络管理能 力差 目前企业生产内容大部分仍然是基于 WIFI 、光纤、工业 PON 以及 4G 网络，因此出现多张网络并存，导致 网络 运维难度大，同时生产现场环境恶劣，存在高温高磁等干扰，使得出现有线难部，常规无线信号差 钢铁冶金行业具备生产流程长、生产工艺复杂、供应链冗长等特征，钢铁冶金企业面临生产设备智能化程度低、协 同生产弱、人员密集型、能耗污染大、现场网络管理能力差等痛点，导致钢铁冶金行业大而不强。 行业痛点分析 5 > 随着中国制造 2025 的深入，钢铁行业信息 化 需要已大量涌现，目前主要集中在生产过程 智能化、研发协同化、矿山调度、物流智能 化以及质检等方面。 > 在数字车间、智能工厂、机器视觉、远程控 制等方面融合了以 5G 应用为代表的多种技 术 > 新技术的涌现带动了流程性智能制造、 网络 协同制造、大规模个性化定制、远 程运维等 智能制造新模式，势必改变整个行 业的生产 模式 通过智慧制造，提高生产率，降低劳动强度，推广绿色、环保、节能的生产方式成为全行业的共识， 正以工艺优化为切入点，加速向设备运维智能化、生产工艺透明化、供应链协同全局化、画报清理清 洁化等方向数字化转型。 钢铁行业生产信息化，数字化，智能化需求 优化产业结构，由高速发展转 为高质发展 利用 5G 新技术，推进钢铁冶 金 行业的信息化，智能化升 级 加快废钢产业发展，减少铁矿 石对外依赖 保持行业去产能高压，严格控 制产能 优化产业空间布局，大重组， 大搬迁，大调整 降低能耗，绿色环保 钢铁冶金行业数字化发展趋势 制 新 · 改 变 世 界 O00 6 建设目标 以 5G 网络为基础，打造炼铁智能制造，核心是实现“智慧决策 - 智慧操控 - 智慧作业” , 三者之间相辅相成。其中 , 智慧操控是抓手和纽带，通过智慧决策支撑智慧操控，并倒逼现场的智慧作业，最终形成三者之间的联动，实 现 全 面 的 智 能 制 造 、 绿 色 制 造 ，即 炼 铁 生 产 由 “ 经 验 化 ” 向“ 数 字 化 ” 、“ 智 能 化 ”的 逐 步 转 变 。 " 四个一律 " 操作室一律集中离开现场 设备运维监测一律远程 危险重复简单工作一律用机器 人取代 服务环节一律上线 智慧操控 基于数据化、智能化 , 通过交互式数据分 析、智能在线工序应 用等为合理生产操作 模式提供参考 智慧决策 基于贯通“铁烧焦料 " 炼铁全流程的一 体 化管控，为提高 整个 铁前的系统性、 匹配 性提供辅助决策 智慧作业 生产现场少人化 、无人化的设备 运行与运维 7 一 行业背景 二 5G 新基建与工业互联网 三 5G 应用 四 案例分析 I 8 ① 政府工作报告 ② 十九大报告 ③ 2 0 1 9 年 中 央 经 济 工 作 会 议 2017 年 3 月两会期间，李克强总理在 2017 年 10 月，习总书记在 我国发展现阶段投资需求潜力仍然巨 《政府工作报告》中专门提及 " 第五代 十九大报告中提出建设 " 科 大，要发挥投资关键作用，加大制造 移动通信技术 (5G)" 对于国家未来发展 技强国、质量强国、航天强 业技术改造和设备更新， 加快 5G 商 的重要性；在国务院发布的《 " 十三五“ 国、网络强国、交通强国、 用步伐，加强人工智能、工业互联网、 国家信息化规划》中，十六次提到了 数字中国、智慧社会 " 。 物联网等新型基础设施建设。 "5G" 。 5G 将引发民生、科技、金融、制造、贸易、军事，外交、安全等方面的改变。因此各国都将 5G 的发 展作 为国家策略来考虑。我国 5G 策略： 5G 领先： 5G+X,X+5G, 是网络强国的重要契机； 5G 领先策略 = 网络领先 + 上游产业领先 + 下游应用领先 + 资 本领先 5G 成为国家战 略 9 移动通信技术的颠覆 网络传输速率及安全性的不断提升 网络性能和信息技术的革命性升 发 展阶 段 数据 - 指导改府与企业科学决策 智箱 - 劳动力密集转向科技主导 数据 · 智能 - 力第三产业创造更多商机 第四代 提升数字世界 第三代 第二产业是经济主引 全要素全产业储全价值弱升级 加强产业协作实现联合创新 从制造大国向制造强国转型 中国造 2025 的新诠释 总书记 · 推动 5G 网络加快发展 工信部《关于推动 SG 加快发展的通知 ) 打通新经济图 uRLLC 以移动互联网应用为主 产业布局灵活性 4G 时 间 ◆ 传统基建方便了人与人的连接。公路、机场的修建给区域带来繁荣的商业，其特征是资金投入大，能有效拉动固定资产投 资和就业； “要致富、先修路”这句话体现了道路等基础设施建设对于经济社会发展的重要作用。 ◆ 新基建”发力于科技端的基础设施建设。而数字化新基建解决了数据的连接、交互和处理问题，实现人与人、人与物、物 与物的全面互联。 5 G 、大数据、人工智能等形成庞大的数据网络效应，将给产业升级带来更大的空间，推动形成新业 态 和 商 业 模 式 。 为什么是 5G 引领新基 建 ? 低时延 人与人、人与物、物与物全互联，实 现全连接，形成庞大的数据网络效应 4G- 移动互联 5G- 万物互 联 数字化时代的高速公露 引领和带动新基础设施建设 2020 全面走向商用 80 年代 90 年代 2000-2010 2010-2020 2020 之后 疏解城市人口 发展卫星城市 促进区域协作 连通物理世界 5G 第 五代 移动通信技术 20Gbpsi 384Kbps 2G 第二代 移动通信技术 新增短信通信应用 2G 实现多媒体应用 3G 语音通信应用 模拟 (1G) 优化能结构 节约能源保护环填 可持续发展战路 21Mbpsi 3G 1Gbps! 4G 5G 为新基建先导 1G 第一代 移动通信技术 高 低 mMTC 海 量 联 结 彩铃 / 音乐图片 / 彩信视 频 物理与数宇世界的纽带 新 其 业 的 其 石 eMBB 大带宽 移动通信技术 移动通信技术 e w n 10 单位：亿元 21315 14194 8383 2017 2018 2019 2020E 我国工业互联网产业经济规模总体情况 2020 年，我国工业互联网产业经济在数字经济及国民经济中所 占 比重分别约达 7.5% 和 2 . 9%, 继续上升。 工业互联网产业规模 31370 11 一 行业背景 二 5G 新基建与工业互联网 三 5G 应用 四 案例分析 12 I 01 目标： 5G+ 工业互联网钢铁冶金新基建示范 02 路径： “ 一云” +“ 两网 "+" 六大工业 底 座” +“N 个应用” 03 一云：行业云 两网： 5G 园区专网 + 北斗综合专网 04 六大工业底座：综合位置服务、融合通信、全场景 云监控、边缘协同控制、数据安全、边缘物联 5 大类 N 个应用：企业生产管理类、环保 / 安全 / 应急 类、指挥调度协作类、生产设备管理类、数字仓储 物流类 钢铁冶金行业 5G 工业互联网建设总体思 路 13 5G 钢铁冶金专网解决方案 14 一 序号 网络性 能 对比项 5G WiFi6 备注 1 安全性 双向鉴权、认证、加密 √ √ 5G 空口安全性高，所有流量都要经过运营商， WiFi WPA3 协议安全有保障。 2 与公众网络数据分离 √ × 5G+ME C 实现 3 企业数据本地分流 √ √ 5G+ME C 实现 4 授权频率不易被攻击 √ × WiFi 工作在公共频段，容易被攻击 5 时延 业务超低时延保障 √ √ 5G 延时 10ms,WiFi650ms 6 稳定可靠 性 电信级 99.999% 的可靠 性 保障 √ × WiFi 经常丢包、抖动 7 网络安全容灾备份 √ × 5G 多种容灾措施保障网络安全 8 无线频率干扰 √ × WiFi 易出现频率干扰 9 覆盖 连续连片覆盖范围 √ × WiFi 大面积室外覆盖能力弱 ( 发射功率不超过 30 带 dBm, 室外覆盖范围 500 米以内。 10 业务 业务连续性 √ × WiFi 站点切换会断业务 11 海量连接 高密度终端接入 √ × WiFi 不支持海量终端接入 口 WIFI6: 即 802.11ax, 在速率方面做了提升，可支持最高 9.6Gbps 速率，安全性有一定提升，但大规模室外覆盖能力弱，无法满足 超 低 延 时。 5G 专网和 WiFi6 的对 比 China un com 中国联 通 创 · 改变世界 北 章 2 0 2 2 年 ★ 音 方 合 作 饮 件 e w n BEING 2022 钢铁冶金云 传统数据报文 工厂 / 园区网 业 务 服 务 器 - " 言 ") 核心网 5G 工业专网 聚合网 工厂 / 园区 5G 基站 / 北斗差分 摄像头 控制箱 AGV 车 一云两网：钢铁冶金云 +5G 工业专网 + 工业高质量 外网 采用 5G 专网由园区独立运营，使得各类安全策略权限均由企业设置等级，全权管控，达到了最高的安全等级和控制管理。 5G 工业专网全面替代现有 Wifi 无线及部分 IP 有线网络 16 预测性维护 质量智能分析预测 智能排产 / 产能预测实时控制 / 决策支持 制造执行 MES 巡检机器人 智能仪表 大型机械 特种车辆 智能设备 企业内办公 RFID 终端机 北斗专网 北京 2022 年冬具合首方音作饮 作 二 cl china ui unlcom 中 国 联 通 创 新 · 改 变 世 要 IT 网 CT 网 本地数据报文 三 传感器 回传网 运营商 O MEC BEJe 2022 钢铁冶金智慧底座平台建设 cl china 创 新 · 改 变 世 要 BEJe 2022 : 二 17 北章 2022 年 音 方 合 作 饮 作 e w n 基于“ 5G+ 北斗 + 惯导” 一体化综合位置服务，为园区提供人和物的室内外导航、定位等服务。 综合位置服务 地理信息管理 位置时间管理 空间位置服务 6 大工业底座之一：综合位置服务底 座 5G+X 定位基站 厘米级、分米级、米级定位技术 地基增强技术 成本较高、提供室外厘米级 高精度定位 UWB 成本较高、面向产业用户提 供室内、分米级高精度定位 蓝 牙 成本较低、面向消费者提 供室内、米级低精度定位 定位 基站 5G+ 北斗 / 蓝牙 / UWB 实现 5G 室分和多种定位技 术 位置 服务 平台 定 制 终 端 天线工参 采 集 设 备 ■■■ 5G+ 北斗 + 惯导船 用高精度 模组 设备接入管理 定位信息解算 5G+ 北 斗 通信定位 模组 China un com 中国联 通 BEING 2022 Ooo 创 改 变 世 界 18 6 大工业底座之二：融合通信底座 为生产业务实现生产调度、应急指挥、实现语音 / 视频 / 专网 / 即时消息多业务联动。 通过软交换技术实现 生产调度、应急指挥 、视频会议、多方会 商、实时对讲等业务 , 实 现 语 音 / 视 频 / 专 网 / 即时消息多业 务 联动，助力大型 企业 更加敏捷的协 同和高 效的调度和指 挥。 安全 核心文换机 ( 外网 ) A 外霭 中 地 件 安全设备国 视频 防流设备 ! 防汛设备 4 视频 高空难望 1 高空滩望 2 语音 raa 桃心文越 ( 南 入文 M 大 A 主机 端 企 业 ! 入文 电 大 r 大 企业 14 北章 2022 年 音方合作饮作 e w n 园区企业值班室 直连可视电话 NVR 大 诺音 广 27 China un com 中国联 通 创 · 改 变 世 界 BEING 2022 Ooo 专网经遥 …… 视频 M 大主 机 e" 大楼互联网 企业 2 19 广 Ooo 北章 2022 年 音 方 合 作 饮 作 e w n 智能化云监控 ■ 实时回传 ■ 智能分析 ■ 智能运维 ■ 联动控制 20 高清 解码器 大屏 视 频 云 无 人 机 园 区 其 他 安 防 / 消 防 系 统 联 动 6 大工业底座之三：全场景云监控底座 为园区的安防、消防、生产安全提供 360° 实时人工智能监控。 畜 红外入侵 电 子 围 栏 门 禁 系 统 机器人 物流监控 车牌、轨迹、 安防、收费 IP 网络 ((g 》 ) 4G/5G/IP 调度管理中心 分厂 监控终端 生产监控 火焰、烟雾、危 险源、环境监测 员管理 别、在岗在位 工程作业 危险作业监管 人证匹配监管 智能头盔 工业 PAD China un com 中国联通 BEING 2022 关键设备 作业现场 人员操作 现场监控 监控终端 管理区 监控终端 个人 APP 监控终端 4G/5G/IP 公 共 广 播 ((q 》 ) 创 改 变 世 界 可视化管理 设备运维 检 5G 工业物联 + 控制协 同 设备接入 设备 管 理远程运维 数字孪生 数据库 网络管理 片 6 大工业底座之四：边缘协同控制底座 为园区的生产设备作业实现协同控制、智能调度。 通过人工智能、边缘计算 、云化 PLC 等技术，在 5G 专网内部实现对工业 现场 设备的远程集中操 控，设 备间、工序间的 柔性操作 联动和协同优 化，实现工 业生产协同 控制、智能调 度，进而 助力企业实现少 人化、 无人化管理和运营 OQO e w n 数据采集 数据 及机构化 存储 可视化 分 析 行业主题 PLC 控 制 控制 协同运动控制 控制协同 网络 接入 · 已有行业终端 5G 工业便携式巡检产品 5G 工业定位终端产品 China un com 中国联通 BEJIMc 2022 工业协议解 析服务 安全 入侵检测 移动蜂窝网 5G/4G/ NB OT 网穿 透 及安