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让5G深入行业！5G智慧钢铁白皮书重磅发布
华为创新性提出十大应用场景、5G智慧钢铁四大解决方案旨在加快5G在钢铁行业的应用研究与项目落地，打造“管家式”体验。
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文 | 通信产业报(网) 党博文
经过多年的改革开放和自主创新，我国钢铁行业的信息化、自动化水平已经跻身国际前列，成为离智能化最近的行业，而在国家明确新基建范围后，如何通过包括5G技术在内的新技术改造传统制造业，成为许多钢铁企业思考的问题。
7月28日，华为在2020共赢未来全球线上峰会(BWS Better World Summit 2020)上正式发布《5G智慧钢铁白皮书》（以下简称“白皮书”）。华为常务董事、运营商BG总裁丁耘认为，统一的行业标准是5G ToB行业规模发展的基础，增强通信技术与行业数字化的结合。
据了解，此次发布的《白皮书》共分七大部分，聚焦钢铁行业发展现状与我国5G融合应用发展态势，研究提出未来钢铁信息化的框架设想，并对5G+智慧钢铁十大应用场景（5G+AI钢材表面缺陷检测、5G设备点检与监测、5G无人天车、5G高精度定位、5G高清视频监控、5G+AI智能配煤、5G无人库房、5G智慧照明、5G融合通信、5GAR远程装配）进行深度分析，重磅推出5G智慧钢铁四大解决方案与5G智慧钢铁的三大采购场景，以及一大批钢铁行业实际应用案例，向我们展示出了5G技术推动工业发展的强大能力和行业协同交叉促进钢铁工业智能化发展的美好前景。
“5G作为‘新基建’七大领域之首，是万物互联的新引擎，将为钢铁企业数字化转型、智能制造提供坚实的基础，注入强大的发展动力。”正如王国栋院士在序言中指出，钢铁行业全流程是看不见、摸不到、测不出的“黑箱”，多场、多相共存，多变量、强耦合、大滞后、非线性的特征决定钢铁生产过程本身和钢铁产品质量的突出特征是极强的不确定性，因此，钢铁行业也是对智能化需求最迫切的行业。
“十三五”以来，我国主要钢铁企业装备均达到了国际先进水平，智能制造在钢铁生产制造、企业管理、物流配送、产品销售等方面应用不断加强，关键制造工艺流程的数控化率超过65%，企业资源计划（ERP）装备率超过70%，信息化程度得到了跨越式发展。
据世界钢铁协会最新统计，2019年全球粗钢产量达到18.699亿吨，同比增长3.4％。其中亚洲粗钢产量13.416亿吨，同比增长5.7％；中国的粗钢产量为9.963亿吨，同比增长8.3％，中国占全球粗钢产量的份额从2018年的50.9％上升至2019年的53.3％。
从产量份额到装备水平，中国当之无愧成为全球钢铁大国，然而距离成为钢铁强国，中国还有很长一段距离。
一是发展不均衡。目前我国钢铁工业机械化、电气化、自动化、信息化并存，不同企业发展差异大，宝钢等先进企业已达工业3.0阶段，并向工业4.0探索迈进，但还有大批钢企仍然处于工业2.0阶段。同时钢企内部不同产线间的先进性也差异巨大，个别分厂或产线实现了远程化无人化作业，而绝大部分仍然大量依靠人力。
二是行业基础薄弱。智能制造整体处于起步阶段，智能制造的标准、软件、信息安全基础薄弱，缺少行业标准，共性关键技术亟待突破。
三是投资回报率难以量化，智能化尚未成为主要生产模式。随着人工成本的不断加大，企业员工对作业环境和劳动舒适感尊崇感诉求的不断提升，远程化自动化生产的需求和趋势愈加明显和迫切。
四是核心知识产权掌控不足，原始创新应用比例不高。在研发方面尚未形成以产学研深度融合的技术创新体系，原始创新研发积极性不高，政策扶持力度有待加强。
我国钢铁行业是一个典型的产能集中度低，但区域集中度高的产业。对此，2016年国务院发布《关于推进钢铁产业兼并重组处置僵尸企业的指导意见》明确指出，到2025年，中国钢铁产业前十大企业产能集中度将达60%-70%，兼并重组是今后钢铁行业持续发展、持续经营的必经之路。
同时，《钢铁工业调整升级规划（2016-2020年）》提出，要将创新驱动、智能制造和服务型制造三者有机结合起来，推进钢铁工业有效供给水平的提高。
对此，《白皮书》指出，产业重组、淘汰落后产能，将带来数字化新型钢厂需求；而节能减排、绿色发展将为产线带来智慧升级改造需求；并且，随着智能制造与柔性制造概念的不断深入，将带来企业对5G+云+AI精细化运营的管理需求。
5G作为“新基建”七大领域之首，是万物互联的新引擎，发挥5G技术“增强移动宽带”、“高可靠低时延连接”、“海量物联”这三大优势，推动和支撑边缘计算、云计算、大数据、人工智能、工业互联网、数字孪生等新一代信息技术在钢铁企业落地生根，赋能钢铁行业数字化、智能化转型发展。
《白皮书》提出，钢铁行业要从“制造”向“智造”转型，连接是基础、云是重要载体、工业互联网平台整合数据与应用、人工智能赋能未来，并基于此对未来钢铁信息化的框架提出设想。
连接是工厂数字化的前提，也是实现全要素各环节深度互联的关键，在工厂连接由有线为主向无线为主过渡，由多种接入方式整合为以5G+光纤共存的模式为主，共同打造低时延、高可靠的基础网络。
在云计算方面，随着越来越多企业采用云计算模式部署信息系统，企业上云渐成趋势，推动企业上云，有助于改造提升传统产业、打造经济发展新动能，而通过云端赋能工业互联网，构建基于云架构的工业互联网平台，中国制造将实现数字化蜕变。
当前，智能制造已经成为制造行业发展的必然趋势。国内出现了不少钢铁行业的工业互联网平台，工业互联网平台聚焦设备全生命周期管理、智能化生产、供应链协同及绿色化生产四个应用场景，通过工业互联网平台，以数据为纽带建立产业协同生态圈，打造最具效益的钢铁产业价值链。
而随着钢厂数字化、网络化、智能化水平的提高以及人工智能技术的进步，人工智能技术在钢厂生产中的应用场景逐渐丰富，对实现钢铁企业生产的高效化、协同化、智能化运行，提高钢铁工业信息化和智能化制造水平具有重要的现实意义。
在未来钢铁信息化框架设想上，《白皮书》将钢铁行业核心业务分为L1-L5五层并与工业互联网的体系架构相融合，规划一套端到端的安全防护体系，确保从L1层到L5层的整体信息安全。主要模块包括设备安全、网络安全、安全控制、数据安全、主机安全、平台安全、应用安全和安全态势感知等。
作为通讯技术国际龙头企业和5G技术发展的引领者，华为联合信息行业、装备制造业专家一起，深入到宝武、河钢、湘钢、柳钢等钢铁企业，与钢铁行业的专家深度融合，协同创新，通过信息行业、钢铁行业的交叉合作、产学研用的深度融合，创新性提出十大应用场景、5G智慧钢铁四大解决方案旨在加快5G在钢铁行业的应用研究与项目落地。
在十大应用场景上，《白皮书》从价值层面分为三大板块，即无线替换有线、机器替人、连接未连接，绘制了下一代钢铁行业转型发展、柔性制造和智能制造的宏图，其中5G高清视频监控、5G融合通信、5GAR远程装配为无线替换有线板块；5G+AI钢材表面缺陷检测、5G无人天车、5G+AI智能配煤为机器替人板块；5G设备点检与监测、5G智慧照明、5G高精度定位、5G无人库房为连接未连接板块。
而基于华为对十大应用场景的深度理解，《白皮书》同时发布5G智慧钢铁四大解决方案，从终端、边缘计算、管道、云四大方面诠释了华为如何利用5G赋能钢铁行业。
终端是5G能否在钢铁行业落地及规模复制最关键的要素之一，华为2019年10月发布了业界首款5G模组MH5000，而2020年预计将有超过330种模组陆续商用，届时，以无线路由器、工业网关、内嵌模组终端构成的行业终端产品将满足钢铁行业应用需求。
在边缘计算上，钢铁行业的应用场景分为管理控制类、信息交互类和数据采集类，各类业务对5G网络的性能要求存在差异化，但稳定的低时延是各类应用的共同刚需。
而基于MEC边缘业务平台的分流能力可以把业务导向到本地网络，或者分流到部署在边缘业务平台上的应用中，保障数据不出园区，保障数据安全性，并缓解传输带宽压力，减少时延，提升用户感知。
并且，通过MEC使业务终结到边缘，才能保证低时延+精准时延，MEC按需在边缘部署，实现业务的本地闭环低时延，对于E2E的时延，可以从终端处理时延、空口时延、网络处理时延和应用处理时延进行分解，MEC和应用的共部署可以减低本地数据分流后的处理时延。
《白皮书》指出，在MEC平台选择上，要求MEC围绕“联接+计算+生态”以及极简运维打造“3+1”一体化边缘开放式平台，持续打造面向钢铁行业的边缘差异化竞争力。
在管道方面，从覆盖范围来看，一个典型的钢铁园区包括办公楼宇、生产车间以及园区广覆盖三大场景。
《白皮书》指出，在办公区域，部署5G室分替代现有的有线和WIFI网络，满足日常办公需求。在生产车间，部署5G BookRRU和EM杆站（部分场景也可以用室分覆盖），满足钢铁生产对上行带宽和确定性时延需求。在园区的广覆盖区域，可以通过宏站+杆站优化的方式实现对园区的整体覆盖。
而面对各行各业不同的网络SLA需求（如带宽、时延、安全等），传统的烟囱式网络部署方案无法高效经济地满足垂直行业需求。5G创新性的提出切片方案即通过一张物理网络，实现多张虚拟逻辑网络的功能，满足企业差异化的服务诉求。
云作为工业数字底座承载，使能上层工业应用，是工业互联网解决方案的核心和基础。
5G智慧钢铁解决方案提供平台+智能+敏捷的通用引擎。主要包括通用IaaS、工业PaaS(AI中台、数据中台、技术中台)、集成平台、边云协同等。整个数字底座要提供芯片级的自主可控方案，保障业务的连续性，包括计算、存储、网络、AI、中间件、应用等。
在工业4.0和智能制造的大潮汹涌奔流之际，5G既要与作为垂直行业的钢铁行业密切结合，重塑标准、场景和目标，钢铁行业也要勇于创新，让5G技术融入自身、赋能自身。
据了解，工业互联网给以ISA-95为代表的传统制造体系带来了数字化、网络化和智能化赋能与升级。中国信息通信研究院数据显示，2020年，中国工业互联网产业经济总体规模约为3.1万亿元，据2019年，规模以上工业企业实现营业收入105.78万亿元，其中中国钢铁工业协会会员钢铁企业实现销售收入4.27万亿，占工业企业总营收的4%，可以推算出，钢铁行业2020年工业互联网产业市场规模或将达1240亿。
因此，《白皮书》也将大量篇幅放在了与合作伙伴的合作实践上，其中以宝武、河钢、湘钢、柳钢、首钢的案例最为代表。
以宝武案例为例，通过以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础，以网络互联为支撑，华为携手宝武和中国联通，进行了远程一键炼钢、AR设备检修的5G应用；而宝武与中国电信进行的无人驾驶重载AGV运输车的5G应用示范，通过5G网络+重载AGV运输车实现24小时全自动作业，极大提升生产效率、降低人力成本和安全风险。
这两起在中国宝武宝山基地打造工业互联网5G应用试点示范，进而带动整个行业的转型升级与高质量发展。
而早在2018年12月，与华为就共建“工业互联网平台”的深入合作达成共识的河钢集团在数字化转型也可圈可点。2019年7月18日，河钢、中国移动、华为联合签署“5G+智能制造”战略合作协议，融合新一代信息技术，支撑工业互联网平台建设并在同年12月25日，河钢集团、华为、东北大学三方在深圳举行联合组建“工业互联网赋能钢铁智能制造联合创新中心”签约挂牌仪式，引领钢铁行业工业互联网的顶层设计和标准制定。
利用数字化转型带来快速部署的案例范本则是湘钢，湘钢通信传输主要依赖光纤、WiFi和微波，有线传输在厂区部署会大大妨碍设备的移动，同时增加部署的难度和成本，华菱湘钢与中国移动、华为、天桥嘉成、亮风台通过建设5G行业专网的方式，实现湘钢数据不出厂、流量本地卸载、本地业务优先处理的5G行业应用新模式，并实现5G自动化天车、加渣机器人、高密集视频监控、AR远程装配、AI钢板质检等多个5G智慧钢铁应用。
在柳钢，传统表面缺陷检测方式准确率低，目前业界主流的表面缺陷检测法主要为光学检测，精度、准确率与效率均存在瓶颈，难以达到业务的要求，柳钢集团与中国电信、华为结合5G+AI与端云协同能力，设计了5G端云协同的钢板表面质量智能视觉检测系统，确保高精钢板带的质量检测能力。
并且，在2020年5月，广西钢铁集团有限公司与中国移动广西公司防城港分公司签订《“5G智慧钢铁”战略合作协议》，这也是广西钢铁集团有限公司、中国移动广西公司、华为技术有限公司共同探索5G、云计算、人工智能等技术与工业领域的深度融合，是建设移动5G智能网络工程、5G远程装载机、5G高清视频回传的具体应用。
而在今年上半年，首钢京唐在冷轧酸洗产线智能库区试点5G+安全生产监控、5G+无人天车应用，在中厚板厂验证5G+AI钢板表面质检，在镀锌库开展5G+智慧工厂项目，以及在整个园区内规划5G+智慧安防。未来，首钢京唐也将围绕智慧园区、无人料场、智慧仓储、无人驾驶等智能化无人化项目，逐步打造一张连续深度覆盖的5G智能网络。
像这样鲜活的案例比比皆是，华为通过与合作伙伴的不断团结协作，使得5G赋能钢铁智能制造、转型发展，也已经初战告捷、成果丰硕。
毋庸置疑，5G作为数字经济的驱动力正融入到千行百业，是对行业应用的赋能，更是对数据的技术价值和经济价值的深度挖掘。而由华为联合三大运营商、众多钢企、产业链合作伙伴发行的《5G智慧钢铁白皮书》的出版，也是华为在2020共赢未来全球线上峰会上，华为对“释放网络潜能，激发商业增长”愿景的最好实践。
附《5G智慧钢铁白皮书》全文
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