5G智慧冶金測試床
引言/導讀
中移(上海)信息通信科技有限公司（中國移動上海產(chǎn)業(yè)研究院）是中國移動通信集團的全資子公司，自2018年11月在浦東正式掛牌成立以來，立足上海、輻射全國，面向交通、工業(yè)能源、金融三大行業(yè)方向開展深入行業(yè)技術、平臺、產(chǎn)品、解決方案研發(fā)，以信息化、智能化為杠桿培育新動能，儲備通用行業(yè)信息化能力，支撐中國移動在5G時代的垂直行業(yè)的市場開拓和發(fā)展。公司積極布局垂直行業(yè)關鍵ICT產(chǎn)品和解決方案，打造開放共享的新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，致力成為工業(yè)能源、金融、交通領域產(chǎn)業(yè)智能的賦能者、行業(yè)技術的創(chuàng)新者。
2019年9月，中國移動與湘鋼簽署信息化戰(zhàn)略合作協(xié)議，達成全面合作意向，雙方聯(lián)合開展共建智慧工廠；2019年12月，與湘鋼正式簽署湘鋼全廠專網(wǎng)建設和技術應用服務框架協(xié)議，明確獨家建設；2019年12月，簽署第一個商務結算協(xié)議（五米板分廠），合同金額第一年258萬，已實現(xiàn)天車、視頻監(jiān)控、機械臂等場景下5G創(chuàng)新應用；后續(xù)將分階段完成湘鋼全廠5G+MEC工業(yè)級專用網(wǎng)絡的建設任務，并已啟動無人碼頭、高精度定位、不規(guī)則料堆監(jiān)測等5G創(chuàng)新應用孵化，逐步實現(xiàn)智慧工廠各類應用落地。
關鍵詞
5G、AR、OCR、無人天車
測試床項目承接主體
發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式
中移（上海）信息通信科技有限公司
郝晨陽：haochenyang@cmsr.chinamobile.com;18810370503
皮婷婷：pitingting@cmsr.chinamobile.com;13810506925
合作公司
中國移動通信集團湖南有限公司 湘潭分公司
湘潭鋼鐵集團有限公司
測試床項目目標
湖南湘潭鋼鐵有限公司（簡稱湘鋼）是中國南方千萬噸級的精品鋼材生產(chǎn)基地，具備年產(chǎn)鋼1200萬噸生產(chǎn)規(guī)模，擁有鋼鐵全流程的先進技術裝備和生產(chǎn)工藝，但在效率提升和降低能耗方面都遇到了瓶頸，同時鋼鐵廠的高溫高危環(huán)境也讓年輕人不愿意進入鋼鐵廠工作。
為進一步提升生產(chǎn)力、降低能耗、改善工作環(huán)境，并提高員工的工作幸福感和獲得感，中移上海產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)手中國移動湖南移動共同打造5G智慧工廠項目，充分利用5G、AI、大數(shù)據(jù)、云計算等ICT（Information Communications Technology）技術進行全流程、全業(yè)務的數(shù)字化升級，打造鋼鐵行業(yè)的智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，助力企業(yè)實現(xiàn)“讓設備開口說話、讓機器自主運行、讓職工尊嚴工作、讓企業(yè)高效發(fā)展”的目標，打造世界一流的鋼材綜合服務商。
測試床方案架構
測試床應用場景
場景1：5G+AI鋼板編碼視覺識別應用
目前湘鋼涂漆線鋼板出入口的鋼號多由人工確認，存在錯號的風險，一旦錯號將會導致質量異議等一系列后續(xù)連鎖問題。建立一個可靠的視覺識別系統(tǒng)，高精準的自動辨別鋼號，不僅能避免由于錯號導致的后續(xù)問題，還能降低人員疲勞度。
機器視覺是基于人工智能技術開發(fā)的產(chǎn)品，已廣泛應用于身份認證、身份識別、行為識別等領域。用視覺傳感器代替人眼對周圍環(huán)境或者特定目標拍照或者拍攝，獲得相應的數(shù)字圖像或數(shù)字視頻信息，然后利用圖像處理和視頻處理技術，分別對圖像或視頻進行處理，以便達到提取特征、檢測目標、識別目標等目的。
場景2：5G+ AR跨國遠程裝配
通過5G+SDWAN國際網(wǎng)絡，連接位于德國、奧地利的后端與家資源實現(xiàn)AR協(xié)同裝配，已完成奧地利布朗鋸設備和德國Kocks軋機及探傷仦設備的安裝，大大縮短了設備裝配交付周期及國外專家的人力成本支出。全國32套同型號設備，僅湘鋼在疫情期間通過此方案完成了設備安裝不投產(chǎn)，被央視十三套作為“復工復產(chǎn)”示范項目進行與題報道。
場景3：5G無人天車
5G無人天車方案面向鋼鐵企業(yè)的原材料、鋼坯、鋼材的入庫、出庫、調(diào)庫等環(huán)節(jié)，利用5G網(wǎng)絡、自動控制、視頻/圖像識別等技術，通過在天車多角度加裝高清攝像頭等設備，進行傳統(tǒng)天車的5G改造，構建一套天車遠程控制及無人化運行的服務平臺，實現(xiàn)工作人員在操作間對天車的遠程操控，實現(xiàn)天車的無人化運行、多天車的協(xié)作式運行，幫助鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)物料、成品的高精度智能搬運，提升企業(yè)的經(jīng)營效率。
系統(tǒng)由“操控端+5G網(wǎng)絡 +天車”三部分組成，操作人員可在遠程操控臺上實時操控天車進行卸車、吊運裝槽、配合檢修等作業(yè)。同時高達1.2Gbps的下載速率，為操作員提供第一視角的高清視頻，保障遠程操控精準、實時操控性。
測試床架構
測試床方案
本測試床利用5G技術的高速率、低時延、高可靠、網(wǎng)絡切片和移動邊緣計算等特性，利用5G+MEC技術構建生產(chǎn)園區(qū)的全連接無線網(wǎng)絡，為產(chǎn)線部署5G+AI鋼板編碼視覺識別應用、5G+AR跨國遠程裝配應用和5G無人天車應用。
方案重點技術
5G：5G技術在低時延、工廠應用的高密度海量連接、可靠性、以及網(wǎng)絡移動性管理等方面具備顯著優(yōu)勢，為移動設備的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸提供了強有力的保障，打破了傳統(tǒng)工業(yè)有線傳輸?shù)慕d。因此，5G的發(fā)展可以真正實現(xiàn)信息化和工業(yè)化的深度融合。
機器視覺：機器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個分支。通過機器視覺產(chǎn)品將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。
增強現(xiàn)實：通過將工廠內(nèi)設備信息和虛擬世界信息進行“無縫”集成，從而把原本在現(xiàn)實中難以觀察到的信息（溫度，產(chǎn)品編號，故障代碼等），通過設備建模，模擬仿真后再與真是場景疊加，將虛擬的設備信息實時應用到真實世界，讓工人直觀的觀察到設備的實時運行狀態(tài)。
天車5G無人天車應用系統(tǒng)由6個模塊組成，包括天車控制模塊、視頻監(jiān)控模塊、語音交互模塊、安全防護模塊、中控操作模塊、通信模塊。
天車控制模塊以PLC為核心，負責接收和處理來自遠程和本體的操作指令及各傳感器信號，驅動天車各個執(zhí)行機構（大車、小車、起升機構、吊具機構等）完成相應的動作。
視頻監(jiān)控模塊采集現(xiàn)場視頻信息，傳輸至遠程控制室并實時顯示，作為天車操作人員識別生產(chǎn)現(xiàn)場狀況和控制天車運行作業(yè)的主要信息來源。
語音交互模塊包括IP尋呼電話、揚聲器、VOIP網(wǎng)絡電話機、網(wǎng)絡壁掛音箱、IPPBX、功放擴音器等。
安全防護模塊包括共軌天車防撞、地面防碰撞、防誤操作、系統(tǒng)應急安全與急停、天車狀態(tài)監(jiān)控等。
中控操控模塊包括操控臺、操控軟件等軟硬件，通常設置在中控室或集中管控中心，以實現(xiàn)天車遠程操控。
網(wǎng)絡通訊模塊由各類交換機、無線設備、5G網(wǎng)絡基站等、光纖/網(wǎng)線、光纖收發(fā)器、光電轉換等設備構成。
方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進性
本測試床利用5G技術的高速率、低時延、高可靠、網(wǎng)絡切片和移動邊緣計算等特性，與人工智能技術進行有機的結合，為產(chǎn)線部署5G+AI鋼板編碼視覺識別應用、5G+AR跨國遠程裝配應用和5G無人天車應用。其中，5G+AR跨國遠程裝配應用結合5G技術，助力湘鋼首次實現(xiàn)AR跨國遠程裝配，實現(xiàn)三個國家專家工人的實時5G+AR通訊，被央視十三套作為“復工復產(chǎn)”示范項目進行專題報道。
全國首個5G+MEC在工業(yè)生產(chǎn)領域投產(chǎn)使用：湘鋼園區(qū)已成功上線并接入園區(qū)MEC（UPF），真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)不出園區(qū)，端到端業(yè)務時延降低61%，從26ms降至9.9ms，成為5G專網(wǎng)與工業(yè)生產(chǎn)深度融合的關鍵性技術節(jié)點指標。
全國首創(chuàng)5GToB智慧運營中心：全國首創(chuàng)在5GToB領域搭建NSMF、CSMF及園區(qū)自管理平臺，形成面向工業(yè)園區(qū)5G網(wǎng)絡、終端、應用的綜合型智慧運營中心，實現(xiàn)多樣化業(yè)務場景支撐、實時性業(yè)務流程監(jiān)測和精細化SLA運維質量保障三大核心保障能力。
全球首例遠控天車熱容災方案：創(chuàng)新性的構建和疊加EoGRE隧道，實現(xiàn)遠控天車5G網(wǎng)絡和微波網(wǎng)絡的毫秒級倒換，實現(xiàn)了基于鏈路SLA指標（時延、抖動和丟包率）觸發(fā)網(wǎng)絡倒換的容災方案，極大提高了天車遠程操控業(yè)務的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
全國首次規(guī)模實現(xiàn)5G傳感器數(shù)據(jù)回傳：通過5G邊緣智能網(wǎng)關提供的豐富工業(yè)接口，實現(xiàn)工業(yè)場景下多類型傳感器數(shù)據(jù)的采集和協(xié)議轉換，在生產(chǎn)區(qū)域一站式解決密集工業(yè)IoT設備無線接入問題。
方案安全風險控制
網(wǎng)絡及安全資源：核心-接入兩層組網(wǎng)、三平面物理隔離。TOR交換機包括業(yè)務TOR、存儲TOR、管理TOR、硬件管理TOR。EOR包括業(yè)務和存儲共用EOR，以及管理EOR。安全設備需配置異構防火墻設備，出口層應盡量復用現(xiàn)有各承載網(wǎng)絡設備。
數(shù)據(jù)安全：提供本地加密透傳管道，防止公網(wǎng)非法訪問企業(yè)內(nèi)網(wǎng), 構建企業(yè)5G私網(wǎng),保證數(shù)據(jù)安全。
測試床實施部署
測試床實施規(guī)劃
時間 | 任務 | 具體工作 | 輸出內(nèi)容 |
2020.1-2020. 2 | 需求分析 | 與合作方溝通確認示范項目具體需求 | 示范方案、網(wǎng)絡建設需求表 |
2020.5-2020.6 | 方案制定 | 完成網(wǎng)絡建設方案，完成端到端業(yè)務解決方案 | 網(wǎng)絡建設方案 端到端業(yè)務解決方案 |
2020.11-2020.12 | 業(yè)務驗證方案 | 完成業(yè)務驗證方案 | 業(yè)務驗證方案 |
2020.12 | 網(wǎng)絡建設 | 完成網(wǎng)絡建設，并達到業(yè)務需求指標 | 試點網(wǎng)絡 |
2021.11 | 業(yè)務部署 | 完成業(yè)務部署，具備業(yè)務示范能力，進行初步業(yè)務示范 | 業(yè)務示范 |
2021.12 | 業(yè)務驗證 | 完成業(yè)務驗證，進行業(yè)務示范，完成業(yè)務示范總結 | 業(yè)務示范 業(yè)務示范總結 |
測試床實施的技術支撐及保障措施
本測試床由中移（上海）產(chǎn)業(yè)研究院提供技術支撐，并聯(lián)合行業(yè)客戶進行應用場景落地及驗證。
測試床實施的自主可控性
本測試床網(wǎng)絡及平臺方案由中移（上海）產(chǎn)業(yè)研究院及湘潭移動自主完成，終端部分由上海產(chǎn)業(yè)研究院與戰(zhàn)略合作伙伴合作完成，具有自主可控性。
測試床預期成果
測試床的預期可量化實施結果
1、 軟件應用平臺
2、 項目相關終端硬件
3、 應用測試報告
測試床的商業(yè)價值、經(jīng)濟效益
在打造湘鋼5G智慧工廠的過程中，創(chuàng)新性構建了“1+1+N”模式的5G+智慧鋼鐵垂直行業(yè)解決方案，助力智能化、數(shù)字化的中國鋼鐵企業(yè)轉型，實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)“讓設備開口說話、讓機器自主運行、讓員工尊嚴工作、讓企業(yè)高效發(fā)展”的目標。
降低運營成本方面：無人天車應用將吊車操作人員從噪音、粉塵和有害氣體的環(huán)境中解放出來，實現(xiàn)讓員工更有“尊嚴”的工作。另外，通過5G遠程操控，由原來4班3運轉，每個班次6人，優(yōu)化至每個班次4人，人工效率提升33%，有效工作時間也同步提升。智慧湘鋼項目通過5G智慧湘鋼項目遠程天車、加渣器械臂、高清視頻回傳、AI識別、AR遠程裝配等應用等落地，湘鋼實現(xiàn)低增值、純值守、環(huán)境惡劣的崗位替換，運營成本降低20%。
提升產(chǎn)能方面：實施鋼鐵企業(yè)5G智慧工廠建設項目，可提升產(chǎn)品質量，節(jié)能降耗，目標為提升企業(yè)運行效率，降低企業(yè)運營成本，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低產(chǎn)品不良品率，提高能源利用效率，實現(xiàn)低增值崗位的無人化和崗位精簡，提高勞動生產(chǎn)率。實施5G智慧湘鋼項目以來，產(chǎn)能從1萬7千噸提升至2萬5千噸。人均年產(chǎn)能從550噸提升到了1000噸。智慧湘鋼項目實施以來，為湘鋼累計創(chuàng)效2.6億元。
測試床的社會價值
中國移動5G+智慧鋼鐵垂直行業(yè)解決方案，深度契合了鋼鐵企業(yè)的自動化、信息化、智能化改造升級的需求，將先進的5G+MEC網(wǎng)絡，轉換成確定性的業(yè)務實現(xiàn)能力，贏得了多家鋼鐵企業(yè)和其他工業(yè)制造行業(yè)的高度關注，廣獲好評，目前已在湖南漣鋼、衡鋼以及甘肅蘭石集團復制推廣。中國移動打造的5G智慧湘鋼項目為中國移動5G集團級龍頭示范項目，被集團授牌5G智慧工廠示范基地，被湖南省工信廳評為5G典型應用場景，在2019年國際通信展上受到工信部苗圩部長的充分肯定。同時還入選了GSMA2020年度中國5G垂直行業(yè)應用案例，入選了第四屆全國設備管理與技術創(chuàng)新成果，全球疫情期間部署的5G+AR國際遠程裝配應用被央視專題報道。
基于5G智慧鋼鐵項目實現(xiàn)的天車遠程操控、5G+AR國際遠程裝配等創(chuàng)新行業(yè)應用，一方面切實解決了鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中遇到的痛點、難點，另一方面也進一步驗證了5G網(wǎng)絡可以切實落地于工業(yè)生產(chǎn)制造中，網(wǎng)絡安全可靠性進一步得到了驗證。未來，以工業(yè)級5G專網(wǎng)衍生出的5G行業(yè)應用將會是信息化與智能制造深度融合的全新藍海市場。
測試床初步推廣應用案例
中國移動5G+智慧冶金垂直行業(yè)解決方案，深度契合了冶金企業(yè)的自動化、信息化、智能化改造升級的需求，贏得了多家鋼鐵企業(yè)和其他工業(yè)制造行業(yè)的高度關注，廣獲好評，目前已在湖南漣鋼、衡鋼以及甘肅蘭石集團復制推廣。
測試床成果驗證
測試床成果驗證計劃
以“5G+AR跨國遠程裝配”為例，驗證內(nèi)容和標準如下：
序號 | 驗證項 | 驗證標準 |
1 | 顯示屏分辨率 | AR雙目智能眼鏡提供的視頻通訊分辨率應大于等于1080P |
2 | 支持WIFI和全網(wǎng)段SIM卡，支持GPS/北斗/藍牙功能 | 需要支持WIFI、全網(wǎng)段SIM卡、GPS、北斗、藍牙功能 |
3 | AR眼鏡識別分別率 | AR雙目識別需要大于等于200萬像素，實時通信畫面至少支持720分辨率 |
4 | AR眼鏡操作系統(tǒng) | AR眼鏡需要兼容Android6.0以上 |
5 | 多終端、多系統(tǒng)運行 | 系統(tǒng)可運行在智能眼鏡、智能手機、PC電腦等終端設備，可在Android、iOS、Windows多平臺系統(tǒng)之上進行可視化遠程視頻通信，系統(tǒng)兼容性好。 |
6 | 支持3G/4G/WIFI等各種無線網(wǎng)絡上運行 | 支持3G/4G/WIFI等各種無線網(wǎng)絡上運行，現(xiàn)場視頻可在1秒內(nèi)呈現(xiàn)在遠程專家面前，系統(tǒng)支持動態(tài)調(diào)整視頻碼率以適應不同的網(wǎng)絡狀況。 |
7 | 遠程專家在前端用戶實時回傳的視頻畫面上 | 遠程專家在前端用戶實時回傳的視頻畫面上，使用鼠標點選指定位置或部件，即可將標記信息發(fā)送到前端智能眼鏡屏幕同樣位置上，使用這種清晰明確的交互方式，將有效提高前后方協(xié)調(diào)工作效率和溝通便捷性。 |
8 | 遠程專家可以將技術資料文件打開以共享桌面的方式，將專家電腦上顯示內(nèi)容推送給前端人員觀看。 | 遠程專家可以將技術資料文件打開以共享桌面的方式，將專家電腦上顯示內(nèi)容推送給前端人員觀看。此種方式非常適合文件資料比較大時，在前端打開資料不好找到所需的內(nèi)容時，由專家找到相關內(nèi)容，共享給前端查看。 |
9 | 多人接入等基礎功能 | 遠程專家可以邀請其他專家加入視頻通信中，出差中的專家可在移動客戶端上進行視頻連線，共同討論解決方案，指導前端人員排除故障。移動端不但能觀看視頻，還可以實時語音通話、指示標記，遠程拍照設備等。 |
測試床成果驗證方案
可實地使用 “5G+AR跨國遠程裝配”應用，按照驗證計劃進行功能驗證。
與已存在AII測試床的關系
本測試床和之前已經(jīng)審批的測試床無關聯(lián)。
測試床成果交付
測試床成果交付件
軟件應用平臺項目相關終端硬件應用測試報告
測試床可復制性
本測試床深度契合了冶金企業(yè)的自動化、信息化、智能化改造升級的需求，贏得了多家鋼鐵企業(yè)和其他工業(yè)制造行業(yè)的高度關注，可復制在冶金行業(yè)智能化升級的需求中。
測試床開放性
中國移動充分發(fā)揮自身包容性，秉持合作共贏的心態(tài)，本測試床整合各類優(yōu)質合作伙伴能力，如：測試床中的AR眼鏡等終端硬件，均來自中國移動合作伙伴。
其他信息
測試床使用者
湖南省湘潭市岳塘區(qū)湘潭鋼鐵有限公司
測試床知識產(chǎn)權說明
中國移動享有本測試床的全部知識產(chǎn)權，負責項目的研發(fā)測試。湖南湘鋼擁有使用權，包括AR眼鏡、天車控制平臺。其中，數(shù)據(jù)模型屬于雙方共有。
測試床運營及訪問使用
平臺部署在中國移動IDC/云計算資源池上，并為湖南湘鋼相關人員提供訪問權限。
測試床資金
約900萬元。
測試床時間軸
時間 | 任務 | 具體工作 | 輸出內(nèi)容 |
2020.1-2020. 2 | 需求分析 | 與合作方溝通確認示范項目具體需求 | 示范方案、網(wǎng)絡建設需求表 |
2020.5-2020.6 | 方案制定 | 完成網(wǎng)絡建設方案，完成端到端業(yè)務解決方案 | 網(wǎng)絡建設方案 端到端業(yè)務解決方案 |
2020.11-2020.12 | 業(yè)務驗證方案 | 完成業(yè)務驗證方案 | 業(yè)務驗證方案 |
2020.12 | 網(wǎng)絡建設 | 完成網(wǎng)絡建設，并達到業(yè)務需求指標 | 試點網(wǎng)絡 |
2021.11 | 業(yè)務部署 | 完成業(yè)務部署，具備業(yè)務示范能力，進行初步業(yè)務示范 | 業(yè)務示范 |
2021.12 | 業(yè)務驗證 | 完成業(yè)務驗證，進行業(yè)務示范，完成業(yè)務示范總結 | 業(yè)務示范 業(yè)務示范總結 |
聲明
本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點、建議，不構成法律建議，也不應替代律師意見。本報告所有材料或內(nèi)容的知識產(chǎn)權歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外），并受法律保護。如需轉載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權許可。未經(jīng)授權許可，任何人不得將報告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉載、匯編、轉讓、出售等方式使用，不得將報告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡方式傳播，不得在任何公開場合使用報告內(nèi)相關描述及相關數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關法律責任。
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