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带你读《扬帆远航 5G 融合应用实践精编》第三章钢铁行业3.1行业概述

简介: 《扬帆远航 5G 融合应用实践精编》第三章钢铁行业3.1行业概述(一)

钢铁是国民经济的中流砥柱,是国家的命脉,是国家生存和发展的物质保障。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。钢铁行业生产流程长、生产工艺复杂,当前主要面临设备维护效率低、生产过程不透明、下游需求碎片化、绿色生产压力大等痛点,发展智能化制造、精益化管理等模式潜力大。马鞍山钢铁、湛江钢铁、南京钢铁等积极探索5G技术在钢铁生产、园区物流、安全保障等方面的融合应用,取得了提质降本增效、绿色发展的显著效果,推动了产业升级及行业转型。


(一)行业基本情况

 

按照国国民经济行业分类(GB/T47542017)标准,钢铁行业属于黑色金属冶炼和压延加工业(代码31)。钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和   黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业,包括金属铁、铬、锰等   的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等细分行业,是国家重要的原材料工业之一。

钢铁行业具有典型的长流程、长时滞、工况复杂多变、多元系统交叉、数据耦合性高的生产特点,工艺和系统数据解析难度大,长期面临环保、产能过  剩、效益低下等问题,行业转型升级早已成业内共识。钢铁企业实现“跨工 序、跨区域、远距离、大规模集控”的网络化生产是一种新的发展趋势,可实现各生产单元互联互通,并打破区域和工序间的传统边界,实现无边界协同生产。钢铁行业的未来工厂是全面的数字化工厂,可实现供应链协同、生产过程智能化、数字化研发、智慧物流、数字化监测、绿色环保、一键销售等。

 

 

(二)行业需求

钢铁行业是国民经济的重要基础性支柱产业,具有流程连续化、重资产、劳动密集型、信息密集型、工况环境恶劣、高危险性、强电磁干扰、无线通信信号屏蔽点多面广等特点。因此,钢铁行业对工业互联网有特殊性与严苛性的要求。随着钢铁行业工艺技术的日臻完善,当前工艺突破带来工业生产效率提升的可能性变得越来越小,为适应新的生产和市场需求,利用新一代信息技术来提升工业用户从设计、生产到运维等全生命周期的精细化管理,降低整体的人力成本、资源消耗,全面提升生产和运营效率越来越受重视。

第一,钢铁行业存在大量的危险场景和恶劣环境,重体力及重复性劳动较多,监测技术手段落后,对设备管理人员的经验素质要求较高,同时现场也需要大量的点检人员,影响工作效率和生产效率,对于智能制造的需求十分迫切。第二,目前钢铁工厂的内网中仍有大量的现场设备采用电气硬接线直联控制器的方式连接,无线通信只是在部分特殊场合才使用,造成工业系统在设   计、集成和运维各个阶段的效率都受到极大制约,进而阻碍了精细化控制和高等级工艺流程管理的实现,因此对海量数据传输的高性能、高可靠需求强烈。第三,随着5G与传统工业的深度融合,更多机器和设备实现互联,工业互联网应用需要采集各类设备和机器的数据,实现多种数据的集中,工业大数据   的集中也意味着风险的高度集中;同时,随着工业互联网业务、平台、设备、用户的多样性不断丰富,传统的网络安全边界加速瓦解,传统的边界安全架构无法满足工业互联网时代的安全需求;为了实现管理和控制的一体化,实现   生产和管理的高效率、高效益,将ITInformationTechnology,信息技术)/OT

OperationalTechnology,运营技术)进一步深度融合,在拓展了工业控制系统发展空间的同时,也带来了大量数据和业务的安全性问题,还可能影响工业设备的功能安全,影响工业生产的连续性,甚至影响环境安全和人身安全,因此对工业网络与工业数据安全的要求进一步提升。

 

(三)5G解决行业痛点

 

5G技术可将企业的“人、机、料、法、环”进行充分互联,进一步赋能钢铁制造,实现钢铁行业智能设备互联、智能化生产、智慧化运营及绿色发展。

在智能设备互联方面,通过5G进行设备的连接,可以减少项目建设过程中线缆的设计和施工,5G大带宽、低时延、大连接特性可以有效突破传统无线技术的瓶颈;在智能化生产方面,钢铁行业结合5G与工业互联网平台,进行全生产要素的连接,颠覆原有生产操作和组织模式,对钢铁工艺流程进行   再造和优化,可提高生产效率和产品质量,充分赋能钢铁智能化生产;在智   慧化运营方面,企业运营过程中会涉及生产资料、生产设备、物流资源、产   品等要素的连接和管控,利用5G   技术能够将企业运营的关键要素接入工业互联网平台,提升企业综合运营效率和用户的产品体验;在绿色发展方面,钢

铁企业可利用5G大连接特性采集各生产环节的能源消耗和污染物排放数据,找出问题严重的环节,并进行工艺优化和设备升级,降低能耗成本和环保成本,实现清洁低碳的绿色化生产。

 

 


(四)5G行业规模化应用分析与总结

当前 5G+   智慧钢铁应用呈现从采集监控类业务向实时控制类业务梯次发展的局面。基于大带宽特性的5G移动巡检业务较为成熟,可实现应用复制推广, 未来无人机巡检、机器人巡检等新型运维业务将支撑监控、作业、安防向智能 化、可视化、高清化升级。远程一键炼钢、自动出钢、无人堆取料机、无人化 行车等控制类业务,由于具备较高的安全性和可靠性要求,目前还处于探索验 证阶段,未来随着网络安全架构、终端模组等问题的逐步解决,控制类业务将 会进入高速发展期。超低排放、水流量监测等大连接类应用,后期会随着相关 标准的完善而得到进一步发展。

当前5G+钢铁行业规模化应用仍面临四大问题。一是5G网络建设面临多方问题。相比于4G网络,5G基站部署密度大,钢铁企业厂房金属结构多,若要覆盖室内区域,需要部署较多的室分,建网综合成本高。同时钢铁工厂存在大量的危险场景和恶劣环境,且建筑物多为钢铁结构,对信号的屏蔽性强,增加了基站建设、信号覆盖的难度。二是5G技术生态有待发展。现阶段5G针对钢铁行业特殊场景的防爆、防高温、防高粉尘等需求的应用模组与终端的研发相对滞后,工业级5G模组、终端市场还未成熟,模组与工业硬件产品的整合有待研究;5G技术在PLC系统中还未大规模使用,5G技术与工业以太网协议融合的支持力度不足。三是钢铁行业缺乏5G标杆示范案例。目前钢铁行业已经投入使用的5G应用场景不多,未对全工序、全业务域场景充分探索与研究,价值场景有待挖掘。四是建网标准和商业模式不明确。5G在钢铁行业缺乏建网参考架构和标准,与园区已有网络融合的规范未明确,需要企业和运营商共同探索。



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