5G大鍊鋼鐵,癥結在哪?

5G在工業領域遭遇“水土不服”,有問題也有對策

5G給我們打開了一扇新世界的大門,同時也帶來一系列待解的難題。

時至今日,距離去年5G商用牌照發放已有一年半的時間,然而,5G相關的落地應用目前還較為有限,甚至有觀點表明“5G產業發展的進度不及預期”。

對此,雷鋒網曾向行業人士求證,圍繞着5G先鋒應用領域之一的工業互聯網了解到更多實際情況。

5G應用除了受到5G整體發展情況的限制,另外還在落地實踐中,遭遇了來自工業企業的網絡化水平,設備的5G化、網絡補盲、成本等方面因素的層層阻隔。尤其一些高溫、高粉塵、高強度的工業現場更給應用的落地帶來不少挑戰……那麼,事實真就如此糟糕嗎?

即便是這樣,我們發現仍然有少數的5G+工業互聯網應用正在迎難而上,在試點應用階段逐步摸索出可行的模式。雷鋒網近日對話到第二屆中國工業互聯網大賽的“5G+智慧鍊鋼隊”,了解到鞍鋼集團自動化有限公司(簡稱“鞍鋼自動化”)在和中興通訊、中國移動(遼寧)聯合打造“5G+智慧鍊鋼系統”時是如何化解這方面的難題,以及如何將5G應用從試點轉為大規模應用成為可能,帶領5G技術衝出『囹圄』。

談及5G行業整體發展現狀,中興通訊李金華表示:“儘管我國在全球範圍內處於領先地位,國家層面推進的力度也很大,但是整個5G行業還在持續地發展過程中,國內的5G芯片還面臨着“卡脖子”的困境。同時,國內企業在5G芯片方面的自研進度,考慮到一些產品標準凍結時間的早晚和產品迭代能力等情況,我國產品導入到市場的時機還需要一定的時間。”

此外,他認為在國內整個工業互聯網應用方面,很多傳統的工業企業其底層的網絡化技術水平原本就不高,再加上還要推動5G的落地應用,這種情況下,實際上是將“兩步並成一步走”,既要幫助工業企業完成網絡化,還得在網絡化基礎上尋找他們能做的應用。

第一批吃螃蟹者

11月21日,在2020中國5G+工業互聯網大會上,工信部新聞宣傳中心聯合其它單位發布《中國5G+工業互聯網發展報告(2020年)》。報告指出,全國5G基站建設近70萬個,應用於工業互聯網的5G基站共有3.2萬個。

5G與人工智能、大數據、雲計算、AR/VR等技術相結合,全面賦能工業互聯網的核心環節,形成多個典型場景,服務航空、礦業、港口、醫療、冶金、汽車、家電、能源电子、交通等十多個重點行業。

鞍鋼集團作為冶金這一重點行業的典型代表,其鍊鋼廠是如何將5G與智慧鍊鋼系統進行深度融合?

雷鋒網了解到,鍊鋼廠的工作環境是很複雜的,轉爐廠房及設備高達六十多米,工作溫度高達1700多攝氏度,灰塵特別大,現場到處都是傳感器等各種的工業布線,這對設備的防塵、防干擾,以及在高熱的環境下穩定地工作提出一系列的挑戰。

同時,鍊鋼行業又有其特殊性。國內的鞍鋼、寶鋼等央企,尤其是在面向軍工和港珠澳大橋這些特殊應用,其鋼材生產過程會有很多技術的壁壘在裏面。因此,各家鍊鋼廠不願意把自己的信息進行共享或者是放到雲端。而民營鋼廠,由於生產的是普通的鋼鐵建材,更能單純地聚焦於生產運營過程的“降本增效”。

就鞍鋼集團來講,他們是以鞍鋼自動化的“精鋼雲”為雲平台,以鞍鋼股份鍊鋼總廠數據集控平台作為邊緣服務器,加上鍊鋼總廠三分廠五號線轉爐聲吶、吊車、攝像頭、氧槍、副槍、料倉等5G終端設備,聯合了中興通訊、中移動(遼寧)一起打造了4.9GHz頻段5G工業專網構成雲、邊、端協同架構的“5G+智慧鍊鋼系統”。

這個4.9GHz頻段5G工業專網,使得工業互聯網中5G應用的部分與To C的5G網絡是分開的,這樣可以避免To C和To B網絡之間的干擾,使其網絡質量更穩定。

同時,由於對工業Know-How的私密性、安全性有着更高要求,鞍鋼集團的工業數據被要求是不能出廠的,這就意味着他們的數據無法跟整個To C的用戶或其它工廠一起共享。其工業數據作為工廠中最寶貴的資產,通過5G MEC技術,結合邊緣UPF去實現數據不出廠,讓所有業務流的數據都流向鞍鋼集團的廠內,以此保證智慧鍊鋼系統整體的數據安全。

中興通訊李金華表示:“5G技術在智慧鍊鋼的場景中,最主要的是能助力智慧系統更便利地去實施,使設備布放的成本減少,後續維護成本降低。比如原本一些非得用有線通訊而工業現場卻不太具備實施條件的場景,可以考慮通過5G進行無線連接。”

在該智慧鍊鋼系統中,中興通訊打造了一款能夠把5G基站的外置天線引出來的CPE客戶終端設備,在它的外面做到 IP65 防塵、防水、防震等級。同時,他們還測試了現場工業環境對於頻率的干擾情況,使用相應的抗干擾技術,通過犧牲一定速率去解決設備工作的穩定性。此外,還得保證在發熱狀態下依然讓設備平穩地工作。

而5G切片技術,則相當於給智慧鍊鋼系統整個應用提供了一個精確的QS保障,能夠使它區別於5G其它的TO B業務,再根據To B業務的不同,在不同的QS等級這樣的情況下去保證應用的平穩運行。

5G遭遇的“水土不服”

儘管5G在具體的工業現場非常有用,延遲更低,能連接更多的設備,通過雲端就可以獲取到更多的工業數據並進行實時控制,但是也會遇到一些難題。

鞍鋼自動化翟寶鵬表示:“比如原來的這些儀錶和設備的廠家,他們生產的儀錶和設備都是原來型號的產品,那麼在我們去連接5G網絡時就會出現問題,那麼,如何把這些設備和5G網絡連接起來就成了我們現在要研究的事情。”

鞍鋼自動化、中興通訊和中國移動(遼寧)三家一起聯手,通過一些研發部門的合作去開發新型的控制、新型的閥門和新的設備,並在這些方面進行更深度的合作,然後去解決設備5G化的問題。

另外,對於鍊鋼廠而言,還有一個不得不面對的問題,那就是工業現場設備林立以此帶來的5G信號的金屬屏蔽難題,這使得在較為複雜的工業現場總是存在一些5G網絡覆蓋的盲區。這不僅是針對鍊鋼廠,對於石油化工等其它金屬設備林立的工業現場也是如此,比如石化盈科曾在自家石化工廠嘗試落地5G應用時就曾碰到類似難題。

中興通訊李金華表示:“鍊鋼廠的鍊鋼爐中液體倒出來產生的瞬間高溫等這些挑戰,實際上都能通過布網的力度等技術手段進行規避。5G的帶寬能力是非常大的,4.9G上傳速率能達到750兆,但實際上,5G的上傳速率僅達到30兆就能滿足工業場景的實際需求。因此,可以在犧牲一部分速率的情況下,通過一些技術手段把這些問題進行一些規避。”

他透露,針對工業現場金屬設備林立帶來的信號屏蔽,他們一般使用兩種方式解決。首先,對於常規的廠房,主要是增設室外宏基站對現場實現5G網絡全覆蓋。而當金屬的信號屏蔽比較大的時候,則會在室內單獨設立分佈式皮基站。儘管這種方式的皮基站覆蓋範圍和發射功率比較小,但皮基站的擺放比較靈活,通過對現場實際情況進行勘查后總能得到一個最優解。

關鍵所在:5G的成本

今年5月,中國移動與中國廣電簽署5G共建共享合作框架協議,雙方將在700MHz 5G網絡建設、運行維護等方面開展合作。中國移動正全面實施“5G+”計劃,構建了滿足行業客戶需要的“優、專、尊”5G專網解決方案。

“就福建省省內來看,5G從2019年就開始商用,從5G基站覆蓋來看,現在我們已經實現了福建省九地市主城區和百強縣城區的連續覆蓋。”據中國移動(福建)池上升透露:“在廈門遠海碼頭就應用5G+SA專網模式,實現了5G基站在遠海碼頭的全覆蓋,並通過部署邊緣計算MEC網關,滿足遠海行業應用的安全性和低時延高可靠性需求,完成了AGV自動駕駛小車、5G智能理貨、5G港機遠控、5G無人集卡、司機行為管理等多個行業應用方案的部署,打造了5G+智慧港口全業務場景示範應用。”

“在福建省內,中國移動在5G應用的推進方面,先是對接龍頭企業,再逐步去推中小企業。”

5G是工業互聯網的關鍵使能技術,工業互聯網則是5G的主要應用方向。兩者作為“新基建”中最受矚目的核心要素,雷鋒網了解到,現在不管是中國移動等電信運營商還是各類相關企業,都在思索5G到底能與工業互聯網產生怎樣的“乘數效應”,同時也有行業人士透露,應用5G網絡時所產生的高成本成為一個行業痛點。

比如前面我們提到設備的5G化,如何對5G網絡進行補盲,在5G商用的初期階段,儘管可以使得一些問題得到初步的解決,但也帶來更大的難題。

針對5G的各種研發成本,設備製作成本比較高,雷鋒網了解到,主要是因為5G設備小批量生產,甚至是手工製作的。另外,有一些通訊協議和通訊設備還沒有固化下來,比如採用哪個標準的協議、接口,甚至是哪個標準的模塊/模組等,還在探索中艱難前行。

鞍鋼自動化翟寶鵬表示:“在推進‘5G+智慧鍊鋼系統’過程中,鞍鋼自動化、中興通訊和中國移動(遼寧)三家正在探索一些更適用於推廣的成本價格,以及應用效果更好的合作形式,形成一些標準化的設備和標準化的協議,繼而推動相關設備的降價。”

當5G技術在鍊鋼這個垂直領域進行落地時,雷鋒網了解到,5G通訊設備,特別是基礎設施建設成本很高,5G運營公司與客戶都較難接受。鞍鋼自動化與中興通訊、中國移動通過戰略合作,採用長期服務模式密切合作,共同推進5G的工業化進程。通過創新合作模式等方式,去共同分擔幾家企業的投入壓力。

鞍鋼自動化翟寶鵬透露,目前5G通訊終端設備還處於研發與試驗推廣期,5G通訊終端設備的批量化生產還需要一段時間。因此,和4G通訊終端設備相比5G通訊終端設備的價格還比較高。鞍鋼自動化與設備廠商积極推進5G通訊終端設備的設計、標準制訂及推進批量化生產,同時也希望國家加大對5G通訊終端設備研發與推廣應用的支持和鼓勵力度,推進通過工業測試、成熟穩定的5G通訊終端設備快速進入量產階段,降低5G通訊終端設備價格。

雷鋒網了解到,5G在鍊鋼廠的推廣問題,實際上是市場和客戶的接受度問題,究其根本就是投入與產出的問題。單獨推行5G通訊設施是不能提高鍊鋼廠的效益,因此鍊鋼廠是不願意接受的。

目前,鞍鋼自動化通過聯合中國移動、中興通訊對5G與鍊鋼生產工藝的結合進行深入挖潛,盡可能地利用5G、雲計算、大數據、人工智能、機器視覺等新一代信息通訊技術與鍊鋼廠的生產相結合,將生產工藝與技術模型化,形成精鋼雲端工業APP,從提高生產效率、提升產品質量、降低生產成本、提高鋼材售價等多維度共同解決鍊鋼廠生產、設備、技術、銷售等鋼廠智慧化與企業高質量發展等問題。

中興通訊李金華表示:“隨着行業的發展,隨着我們5G終端模組成本的下降,以及我們整個產業鏈的協調發展之後,5G應用的投入成本會快速下降,下降之後我們能應用的場景就會越來越多,這個是整個產業鏈協同推動發展的結果。”

就現階段,至少在鞍鋼集團旗下鍊鋼廠,他們聯合中興通訊、中國移動一起打造的5G應用,已從試點階段逐漸轉向大規模複製,正處於過渡的階段……

【本文作者郭仁賢,由合作夥伴微信公眾號:雷鋒網授權發布,文章版權歸原作者及原出處所有,轉載請聯繫原出處。文章系作者個人觀點,不代表立場。如內容、圖片有任何版權問題,請聯繫(editor@zero2ipo.com.cn)處理。】【其他文章推薦】

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