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在我国钢铁行业转型中,钢厂建设一张覆盖广、性能高、低碳的数字网络,无疑是实现企业数智化的关键。笔者不久前获悉,昆钢(武钢集团昆明钢铁股份有限公司)在安宁工业园区草铺新区,打造了一张覆盖整个厂区,且可承载视频监控、传感等业务的F5G全光工业网(光纤到机器)。据悉,该F5G网络方案提供多个独特价值,支撑昆钢视频监控系统,如炉口火焰观测摄像头,未来还可以支撑生产制造以及办公等业务开展,创造出更多经济价值。我们疑惑,昆钢草铺新区在网络建设之初,面临怎样的挑战?如何在短短时间,建成一张高性能的F5G网络?该F5G网络到底为昆钢员工们带来怎样的价值?01迈入工业4.0,工厂网络建设面临挑战1939年成立的昆钢经过多年发展,已由单一钢铁制造企业逐步发展成为产业多元的大型企业集团,业务包括钢铁冶金、水泥建材、煤焦化工等,是中国企业500强之一。近年来,昆钢提出“延伸产业链、循环经济、科技引领、绿色发展”的发展模式,推动新型钢铁生产基地建设。2019年,昆钢开始进行安宁工业园区草铺新区项目建设,建设面积约4952.3亩,本期厂区规划8条生产线。随着项目建设推进,昆钢发现需要建设一张可承载炼钢厂车间工业视频、室外视频监控等业务的数字网络。对此网络,昆钢草铺新区梳理了需求:一是网络设备灵活部署,尽可能减少设备部署空间、支持长期演进;二是网络架构简单,要求绿色、低碳、节能;三是适应复杂的车间环境、达到工业级设备要求;四是网络技术超前、符合工业信息化发展政策;五是提供高带宽、低时延的数据通道。可见,昆钢对这张网络要求极高。回顾可知,过去许多企业采用传统以太网建设工厂园区网络。但设计人员发现,当前用传统以太网建网方式在昆钢部署网络,面临挑战。首先,网络设备不灵活。传统网络扩容、调整复杂耗时,无法满足柔性制造需求。同时,传统网络往往挂接在机器手臂上,不仅容易发生故障,且在维修时,面临网络故障难定位的困境。园区交换机往往采用串行组网方式,如果中间交换机环网,往往影响后面交换机工作。其次,网络部署复杂,且可靠性差。智能制造需要借助AI等技术,对厂区生产进行分析、判断、决策等操作,对网络可靠性要求严苛。传统布网方式,由于车间设备数量多、种类杂、移动性高,导致网络布线复杂,容易造成安全隐患;生产线车间,更需要在机柜安装汇聚交换机,不仅面临取电难题,且对车间换机要求高;网线由于是采用传统铜线,会受到100m传输距离限制,需要经常调整设备和新布放线缆。最后,网络演进复杂。传统网络在网线升级时,对走线槽空间要求高,且升级成本高;网线生命周期短,带宽升级时,需要更换介质,更换周期长;网络升级时,往往需要更换整框有源设备。以传统铜线为例,不仅面临带宽瓶颈,导致不能适应未来业务增长带来的带宽增长,还需要经常更换老旧网线。此外,如今绿色节能成为趋势,传统网络部署方案,无法满足工厂节能减排需求。02昆钢选择F5G技术:打造高性能园区视频网络对于上述挑战,昆钢该怎么办?我们看到,昆钢草铺新区将园区视频监控业务的承载网络,确定为F5G方案。你可能要问,相比传统以太网,F5G有什么优势?据悉,F5G基于光纤介质,具有无源特性,网络层次简单,使用户能节省更多的网络建设成本;与铜缆网相比,可减少维护运行费用,并彻底避免了电磁干扰;在相同业务量下,F5G设备体积更小,占用中心局的空间更少,且具备节能优势。那么,昆钢草铺新区是如何构建这张高性能F5G网络?我们看到,昆钢选择与华为合作。因为华为在F5G网络建设方面拥有丰富经验。在具体落地中,华为充分发挥F5G全光网络优势,将一张无源光网络部署到厂区、园区,为昆钢草铺新区8条生产线,提供业务实时监测,助力昆钢草铺新区智慧工厂建设。据悉,针对车间工业视频可靠性要求高,此次组网采用Type-C保护(OLT双PON口,ONU双PON口),ONU设备选用华为OptiXstar系列工业光终端,部分产品支持PoE++功能,可为摄像机供电,为室外视频监控提供大带宽、低时延的视频回传能力。与此同时,部署在车间的该ONU设备,除了对厂区的摄像头提供数据通道和供电,实现厂区场景可视化,提高生产效率,更可摆脱电源限制,传输距离可达40KM,降低安全事故的发生。此外,在网络运维方面,昆钢草铺新区采用华为eSight网管,实现设备全可管、业务全可控、实时监测设备运行情况,可实现智能化运维,提升生产效率。整体上看,昆钢部署的F5G网络,实现厂房0机柜的架构革命、10年不换线的介质革命以及“1”人“1”厂房的极简运维,为智能制造构筑网络基石。03以F5G为基石:昆钢获得多维度意外之喜再好的网络,也要为人服务。昆钢草铺新区新建的F5G网络,为工作人员带来实实在在的价值,甚至多个应用带来“人无我有”的独特价值。应用场景一:FG网络承载水渣行车工业摄像头昆钢草铺新区将水渣行车的工业摄像机,接入到F5G全光网络,实现车辆精准控制,解决了行车司机长期接触水渣蒸汽中有毒有害气体等问题。在安全生产方面,通过全光网络部署的摄像机,增加电子围栏,确保钢厂行车运行期间,一旦有人进入作业区域,行车立即停止,保证了人员安全。应用场景二:F5G网络承载炉口火焰观测摄像头。工作人员通过摄像头基于F5G传送来的视频,观测火焰的力度、亮度和色差,判断炉罐内钢的温度以及磷含量,再调整插入到转炉中的氧枪角度,提升铁水、废钢的氧化反应效率。但是在这个过程当中,如果视频和操作没有配合上,就会对整个炼炉的质量产生影响。从工人使用场景角度看,F5G网络带来两大独特优势。一是低时延。F5G网络可以保障视频300ms的超低时延,与工作人员眼皮抬起来的速度相当。这样一来,在远处的工作人员,可以及时调整氧枪角度。二是安全可靠性,在远程操作后,网络的安全可靠性非常重要。传统交换机出现过环路,F5G网络能很好应对组网可靠问题。从钢厂经济效益角度看,据悉,F5G炉口火焰观测摄像头的部署带来诸多经济价值,通过大数据对于钢料的跟踪,每吨钢产生的钢渣量减少了40公斤。而且,通过数字化的手段,昆钢及时调整生产流的定重,保障最终成批轧制钢材的废钢最少,每个月钢筋可以增加成材率(指合格产品重量与投入原料重量的百分比)。据计算,每个月增加800-1000吨合格产品,一年是1万吨,一吨产品价值5000元,经济效益就是5000万元。此外,该视频监控还让物质流和信息流相匹配,实现热送力提升了1/3。观察:昆钢F5G实践,是钢铁行业数智化重要尝试昆钢与华为在草铺新区打造的F5G网络,承载昆钢工业视频和室外视频监控等业务,为昆钢数智化转型打造了坚实基础,实现光联机器、一纤通达;通过光纤下沉,实现绿色可持续全光制造网络,助力国家“双碳”战略达成。后续双方或将用F5G网络承载办公网、生产网,实现一网承载多业务,助力昆钢草铺新区智慧工厂建设。所以说,昆钢F5G实践,为钢铁重工业蜕变奠定了基础,树立了行业标杆,是一次重要的尝试。点击下方名片,关注我们↓↓↓《海峰看科技》侧重科技通信技术和产业分析,定位解读延伸,深度思考。《黄海峰的通信生活》侧重科技通信资讯和数码产品体验,定位快速、有趣。往期推荐+华为丁耘详解“为场景找技术”:携伙伴深化数字化转型+特斯拉Optimus?达闼