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引言:

湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司（簡稱“湘鋼”）是國內(nèi)線、棒材和寬厚板專業(yè)生產(chǎn)優(yōu)鋼企業(yè)之一，擁有煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋材等一整套工藝裝備。其中，進口高速線材軋機、寬厚板煉鋼、精煉和軋機均達到國際先進水平。湘鋼資產(chǎn)總額達到420億元，營業(yè)收入超過600億元，是湖南省單體規(guī)模最大、綜合實力最強的國有企業(yè)。

2019年6月，國家工信部向三大運營商正式頒發(fā)5G牌照，標志著我國正式進入5G時代。5G作為跨時代技術(shù)，相較于4G網(wǎng)絡，不僅可以提供更極致的用戶體驗和更大的網(wǎng)絡容量，還將開啟萬物互聯(lián)的時代，同時滲透至千行百業(yè)，因此人們賦予5G前所未有的期待。據(jù)華為Wireless X Labs發(fā)布的《5G時代十大應用場景》白皮書所述，AR/VR的關(guān)注度高居首位，尤其在工業(yè)、教育等行業(yè)有著巨大的發(fā)展前景，遠程專家指導、操作培訓、遠程教學等場景已經(jīng)逐步在全國各地進行試點落地，并且已經(jīng)被階段性驗證可有效解決企業(yè)的痛點需求。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟，產(chǎn)品進一步的更新迭代，相信AR/VR在未來會被更廣泛的應用。

一、項目概況

1.    項目背景

5G網(wǎng)絡技術(shù)的出現(xiàn)，以及人工智能技術(shù)和產(chǎn)品的逐步成熟，為智慧鋼廠建設提供了一個強大的技術(shù)支撐。為此中國移動與湘鋼于2019年9月簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，截至2020年4月，已完成五米板廠、新棒材廠的5G網(wǎng)絡覆蓋，部署了20個5G基站，實現(xiàn)了5G天車遠程操控、5G無人天車、5G加渣機械臂、5G視頻高清回傳4個5G創(chuàng)新應用場景。

2020年初，在已經(jīng)取得的成果基礎上，中國移動與湘鋼進一步擴大了5G創(chuàng)新應用場景的合作，其中便包括針對設備維修而打造的跨國AR遠程專家指導場景。湘鋼的新棒材廠計劃于2020年4月底投產(chǎn)，為此湘鋼從德國和奧地利進口了大量的高端軋機設備。但是受到“新冠”疫情的影響，德國和奧地利的設備廠家無法到現(xiàn)場對設備進行指導安裝，導致大量設備閑置。因此，中國移動提出了利用5G、AR技術(shù)搭建跨國AR遠程專家指導系統(tǒng)，實現(xiàn)歐洲專家與湘鋼現(xiàn)場的跨國實時通訊，遠程指導湘鋼現(xiàn)場進行設備的安裝、維修、調(diào)試等工作。

2. 項目目標

通過本項目的建設，實現(xiàn)5G技術(shù)與湘鋼設備運維環(huán)節(jié)的融合，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎，以關(guān)鍵研發(fā)環(huán)節(jié)智能化為核心，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎，全面提升設備安裝調(diào)試、維修維護的效率，縮短設備停機時間，提升企業(yè)生產(chǎn)效率。

湘鋼希望通過本項目的實施，探索5G技術(shù)在制造領域的應用，構(gòu)建5G技術(shù)示范應用，為鋼鐵制造企業(yè)及其他高端制造產(chǎn)業(yè)提供范例，助力國家智能制造戰(zhàn)略落地。

二、項目實施概況

為解決受疫情影響導致的歐洲設備廠家無法進行現(xiàn)場支持的問題，中國移動為客戶私有化搭建跨國AR遠程專家指導系統(tǒng)，設備廠家可在歐洲直接觀看到現(xiàn)場的實時情況，遠程指導現(xiàn)場工人完成相關(guān)工作。目前跨國AR遠程專家指導系統(tǒng)已交付客戶使用并穩(wěn)定運行7個月之久，不僅為客戶節(jié)省了大量的技術(shù)支持成本，同時提升了設備日常的運維效率。

1. 系統(tǒng)軟件架構(gòu)及業(yè)務功能

（1）系統(tǒng)軟件架構(gòu)

跨國AR遠程專家指導系統(tǒng)主要分為三部分：終端層、網(wǎng)絡層、平臺層。終端層（AR眼鏡）放置在湘鋼設備現(xiàn)場，供現(xiàn)場維修工人使用。網(wǎng)絡層提供高質(zhì)量的傳輸網(wǎng)絡，用于連接湘鋼現(xiàn)場及歐洲設備原廠。平臺層提供多樣化的業(yè)務能力，以滿足現(xiàn)場維修工人及歐洲技術(shù)專家的使用需求。

1)   終端層：本案例中采用的是分體式雙目AR眼鏡，采用高精度、工業(yè)級攝像頭，分辨率最高可達1080P。視場角（FOV）達45度，續(xù)航時間長達4小時。除此之外，遠程專家指導系統(tǒng)還支持其他不同型號的AR眼鏡，包括手機、平板電腦等移動終端；

2)   網(wǎng)絡層：支持4G、5G、Wi-Fi等網(wǎng)絡的接入。受限于AR產(chǎn)業(yè)5G模組尚不成熟，本案例中借助CPE設備，將5G信號轉(zhuǎn)換成Wi-Fi信號，實現(xiàn)AR眼鏡的網(wǎng)絡接入；

3)   平臺層：可為客戶提供用戶管理、設備管理、業(yè)務統(tǒng)計等通用管理功能，此外，還可提供音視頻通訊、畫面標注、文件傳輸?shù)葮I(yè)務功能；

圖1  系統(tǒng)架構(gòu)圖

（2）業(yè)務功能

1)   畫面標注：歐洲專家在接收到的畫面上進行畫面標注（可一鍵暫停通訊畫面進行標注，或在通訊過程中的實時畫面上進行標注），通過在任意位置添加特定的指示信息（如：箭頭、圓圈等），并同步呈現(xiàn)在現(xiàn)場工人的AR眼鏡上，輔助專家完成遠程指導工作。

2)   高清音視頻通訊：支持1080P、720P高清視頻通話，現(xiàn)場工人第一視角畫面可借助AR眼鏡的變焦調(diào)節(jié)能力，保證細節(jié)的清晰展現(xiàn)。

3)   共享白板：開啟共享白板功能后，畫面將從實景畫面切換至空白的面板上，歐洲專家可在此白板上進行隨意圖寫，圖寫內(nèi)容也將同步呈現(xiàn)在現(xiàn)場工人的AR眼鏡上。

4)   文件傳輸：在通訊的同時，歐洲專家可傳輸文檔、圖片、視頻等多種類型的文件，現(xiàn)場工人可借助這些文檔輔助自己完成設備檢修工作，提高協(xié)作效率。

5)   多方通話：支持一對一、一對多、多對多等各種場景，客戶可自由選擇接入通訊的終端設備類型。

2. 實施方案

（1）場景描述

基于部署的跨國AR遠程專家指導系統(tǒng)，現(xiàn)場維修工人可通過佩戴AR眼鏡向歐洲專家發(fā)起音視頻通話，實時采集并分享現(xiàn)場第一視角畫面。同時，歐洲專家可基于現(xiàn)場采集到的畫面，通過語音指導、畫面標注、共享白板等功能，指導現(xiàn)場工人完成設備的安裝調(diào)試、維修維護等工作。

（2）網(wǎng)絡部署方案

圖2  網(wǎng)絡拓撲圖

受限于跨國網(wǎng)絡出境防火墻的限制，跨國AR遠程專家指導系統(tǒng)的部署方案分為兩部分：湘鋼主業(yè)務平臺及香港POP點。

l  湘鋼主業(yè)務平臺：部署有產(chǎn)品的核心業(yè)務能力，以及音視頻的處理及轉(zhuǎn)發(fā)等配套能力。

l  香港POP點：部署有音視頻的處理及轉(zhuǎn)發(fā)等能力，主要負責與海外用戶間的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。

其中，湘鋼現(xiàn)場的AR眼鏡及歐洲登錄的PC終端分別通過5G、4G網(wǎng)絡連接至本地互聯(lián)網(wǎng)，再基于SD-WAN技術(shù)的跨國虛擬專網(wǎng)進行互聯(lián)互通。

（3）方案優(yōu)勢

1)   業(yè)務模式優(yōu)勢：利用AR眼鏡遠程通訊的方式替代傳統(tǒng)的現(xiàn)場支撐，既節(jié)省專家側(cè)的差旅成本，又可以提升設備維護效率。此外，對于設備廠家而言，AR遠程專家指導系統(tǒng)可充分復用技術(shù)專家資源，從而減少專家儲備不足的痛點；

2)   5G網(wǎng)絡優(yōu)勢：相較于4G網(wǎng)絡通訊，5G網(wǎng)絡可滿足24幀、1080P高清畫面?zhèn)鬏敚鉀Q4G網(wǎng)絡通訊條件下存在的畫面卡頓、延遲等問題；

3)   SD-WAN虛擬專網(wǎng)優(yōu)勢： SD-WAN虛擬專網(wǎng)可解決跨國出境防火墻的限制問題，提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡通訊能力，且相較于跨國專線，建設成本更低，開通速度更快；

（4）部署時間安排

三、下一步實施計劃

中國移動將自身定位為網(wǎng)絡運營商與系統(tǒng)集成商，結(jié)合5G網(wǎng)絡優(yōu)勢，通過“自研+合作”的模式，整合行業(yè)資源、取長補短。為客戶提供一站式“AR+”服務，覆蓋企業(yè)生產(chǎn)、運營的諸多環(huán)節(jié)。

中國移動將于2020年底完成AR遠程輔助公有云平臺的自主研發(fā)。這個平臺最大的特點就是聚焦構(gòu)建AR產(chǎn)品中臺能力（AR Cloud）：

1）通過開放的SDK服務，可實現(xiàn)與第三方品牌AR眼鏡的無縫對接（預計年底完成至少5款不同品牌硬件的引入）；

2）AR Cloud作為PAAS能力，賦能上層AR應用開發(fā)環(huán)境（AR Studio），研發(fā)人員可基于客戶的定制化需求進行快速開發(fā)。

中國移動將以工業(yè)行業(yè)作為主要拓展領域，并逐步面向金融、交通行業(yè)提供端到端解決方案。同時充分利用中國移動在全球各地的云網(wǎng)資源優(yōu)勢，逐步開通歐洲、北美等地的POP接入點，將AR業(yè)務在全球范圍內(nèi)進行推廣。

四、項目創(chuàng)新點和實施效果

1. 項目先進性及創(chuàng)新點

（1）技術(shù)先進性

本項目結(jié)合5G的大帶寬、低時延等特性，與AR技術(shù)相結(jié)合，解決以往在4G網(wǎng)絡通訊條件下圖像清晰度低、高清圖像傳輸速率慢、AR頭動響應時延大、渲染分辨率低、畫面疊加效果傳輸時延長等痛點。

本項目基于遠程音視頻通訊能力，結(jié)合AR眼鏡，在不影響工人正常作業(yè)的前提下，實現(xiàn)專家遠程指導，節(jié)省現(xiàn)場支撐成本，提升設備維護效率。

（2）商業(yè)模式先進性

AR遠程專家指導系統(tǒng)支持公有云及私有云方式部署，其中，本項目屬于交鑰匙工程，即客戶通過一次性支付的方式購買所需的軟硬件產(chǎn)品并進行本地私有化部署。同時，受益于AR遠程專家指導產(chǎn)品標準化程度較高，不會因為客戶生產(chǎn)工藝不同而產(chǎn)生大量二次開發(fā)的工作，因此，客戶同樣可以選擇公有云服務的方式，硬件通過一次性購買，軟件服務則按照月租/年租的方式進行付費。相較于私有化部署的方式，公有云服務可縮短項目交付周期，并且可在周期內(nèi)享受免費的軟件升級，進一步降低客戶的投入成本。

（3）可復制推廣性

本項目結(jié)合5G、AR等技術(shù)，在湘鋼的高端進口軋機設備車間進行了落地應用，驗證了此場景在典型離散制造企業(yè)的可落地程度。并且由于AR遠程專家指導系統(tǒng)標準化程度較高，未來可以在離散行業(yè)進行推廣應用，具備良好的可復制推廣性。此外，公有云模式提供標準化的業(yè)務功能，客戶可根據(jù)自身需求在線訂購，進一步提升產(chǎn)品的可復制推廣性。

2. 實施效果

據(jù)客戶反饋，每年由于進口設備的安裝調(diào)試、維修維護工作而需要請求海外支撐的次數(shù)在7-8次，單次所需的差旅成本在10萬左右。因此，即使在不考慮設備故障導致生產(chǎn)暫停的條件下，每年僅設備維護而產(chǎn)生的差旅費用至少需要70萬元。而本項目的實施成本不足百萬，且永久交付給客戶使用，因此，客戶從第二年起，每年便可節(jié)省70萬元的差旅成本。此外，設備的安裝調(diào)試、維修維護周期也得到了較大程度的縮短。當設備發(fā)生故障后，歐洲專家從接收請求到現(xiàn)場解決問題，普遍需要至少1周的時間，而借助跨國AR遠程專家指導系統(tǒng)，現(xiàn)場工人可在第一時間獲取設備原廠專家的技術(shù)支持，當天便可解決問題并恢復生產(chǎn)。

綜上所述，中國移動為湘鋼打造的跨國AR遠程專家指導系統(tǒng)，不僅可以為客戶節(jié)省差旅支撐成本，同時還可以提升設備檢修維護效率，變相地提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)降本增效。