“5G-A赋能钢铁智能制造”是如何炼成的？

钢铁是怎样炼成的？《钢铁是怎样炼成的》里如此形容——“钢是在烈火和急剧冷却里锻炼出来的，所以才能坚硬和什么也不怕”。

当5G和AI的浪潮来袭，炼钢这个硬核的传统制造业典范会和新技术碰撞出怎样的火花？

6月27日，世界移动通信大会（MWC上海）揭晓了2024亚洲移动大奖，上海电信联合宝钢股份厚板事业部等打造的“5G确定性网络在智能制造中的应用”项目荣获2024年亚洲5G行业创新奖。该项目探索了利用5G-A新特性“5G确定性网络”打造可预期、可规划、可验证、有确定性能力的钢铁行业智慧专网，并在此基础上研发出新型控制架构技术，便捷实现钢铁制造中多工序协同动态过程的控制。

在宝钢股份生产基地，工业力量和5G智慧深度融合，迸发出了新质生产力的澎湃力量。

突破：一次“0”到“1”的实践

走进上海市宝山区富锦路885号，似乎每一寸空间都弥漫着钢铁的独特气息：整齐划一的深蓝色工服、热火朝天的生产车间……

在这里，机器的轰鸣声与金属碰撞发出回响，一条条表面泛着橘红色光芒的钢板缓缓通过轧机，完成“轧”这一重要工序。这些“新鲜出炉”的钢板温度高达900多摄氏度。

让宝钢股份中央研究院高级主任研究员王全胜颇感自豪的是，全套生产流程正在一套由宝钢自研的钢铁生产控制体系的指挥下有序进行。

“我们等不及了，所以就联合了国内的优势技术力量，融合5G、AI等，搭建了一套技术自立自主的钢铁生产控制体系。”王全胜透露，催生新型钢铁生产控制体系的原因主要有两个。

其一，宝钢生产线在生产一些高精尖的钢铁产品时，有一些特殊的生产控制措施，在现有的自动化系统中不容易实施，亦不能达到期望的效果。

其二，最近十几年来，中国的科技行业进步巨大，在与工业控制相关的信息通信技术领域，以5G为代表的技术已经处于世界领先水平，但国内钢铁行业自动化的基础软硬件皆由国外专业电气公司开发，采用的技术体系封闭保守，导致国产新技术难以应用在钢铁生产实践中。

如今，展现在眼前的这套宝钢自研的国产钢铁生产控制体系，融入了5G、AI等新技术，比国外系统更加先进。

“通过5G确定性网络实现了宝钢工业控制系统从‘0’到‘1’的开拓性实践，该技术成果整体技术达到了国际先进水平，其中，5G在轧钢控制中的应用处于国际领先水平，标志着宝钢智能控制技术发展进入了一个新阶段。”上海电信工业和服务业大客户部总经理汤凯锋表示，上海电信工业BD团队和宝钢股份厚板事业部等一直在探索如何打破国外工业控制软件的垄断，安全、自主、可控地重构自己的工业控制体系。

赋能：5G和AI“双管齐下”

在车间现场，屏幕上一串串跳动的数字十分显眼。据介绍，这些数字表示5G的时延，毫秒级时延意味着工艺拥有极高精度。“比如，我们生产一张平的钢板，如果时延变得较大，就意味着相应的控制周期有了波动，产品的厚度就不均匀了。”王全胜说。

5G在钢铁生产领域的应用范围很广，一张广域的5G专网覆盖并支撑着宝钢的更多技术创新。例如，5G可以缩短生产线建设或改造的工程周期；5G可以减少设备维护员工的日常电缆巡检，特别是在一些安全风险较高区域的日常巡检中，能够从根本上改善生产劳动安全状况；另外，5G网络可以“一网多用”，承载生产线摄像头、声音、震动传感器等多路生产信号。

除了5G，AI也在5G低延时、高带宽的无线网络底座上大显身手。轮廓检测设备的高分辨率相机将轧后钢板的图像进行实时采集，结合AI图像拼接和边缘检测算法提取钢板轮廓信息，最终得到生产所需的轮廓特征因子，提供前向的轧制工艺优化，同时对后续钢板的在线剪切提供指导意见。借助AI自适应功能，其可持续对算法进行优化迭代，以提升决策精度。

“我们希望轧出来的钢板是规规矩矩的矩形，但是有的时候边角是圆的，可能还有斜的，或者弯的。AI设备可以自动检测出钢板形状，进而影响后续‘怎么切’的环节，完成对钢板质量形态的精细化‘补救’。”宝钢厚板事业部电气设备高级主任工程师郑勇说，以前没有AI辅助的时候，唯有依靠人工判断。

领跑：“轧钢专家”和“通信专家”共创

想要敢为天下先，在钢铁生产控制体系乃至整个生产流程的更多场景大胆应用5G和AI技术，这个由5G-A赋能的钢铁智能制造系统是怎样炼成的？

上海电信工业和服务业大客户部解决方案经理宋恒国介绍，上海电信和宝钢股份各有分工，简单来说，就是先进网络与钢铁应用的互相奔赴，“上海电信技术团队主要聚焦5G确定性网络，保证这张网络是足够可靠的；宝钢侧重于新型控制架构应用本身。”

“我们将原先工厂常见的串行控制结构，即从现场设备到PLC、SCADA，再到MES、ERP等控制结构融合成云和端的两层结构，即端侧为现场设备，云侧将PLC、SCADA、MES、ERP集中地进行云化部署。”汤凯锋说，这样做带来两个好处：其一，将原先一个个封闭的、垄断的环节进行融合，使得数据交互和控制更为安全、自主、可控；其二，在生产过程中难免会有工艺的误差，因为原来是分布式的结构，后道环节不清楚前道环节是否产生了误差，现在都虚拟化集中在云侧，如此一来，数据交互更为便捷和迅速，即使出现误差也可以通过算法及时校正，使得精度控制更为准确。

在该项目中，除了利用5G“做功”，还应用了5G-A的最新技术特性，如超级时频折叠技术、双发选收技术、乱序递交技术等。

以超级时频折叠技术为例，一般人们日常生活中使用的5G网络以下载应用为主，时隙配比为7:3，即70%下行、30%上行；超级时频折叠技术就是将两个时隙合并，即一个70%用于下行，30%用于上行，另一个30%用于下行，而70%用于上行，通过这样的折叠确保单位时间内的上行带宽大幅提升，以满足工业场景的个性化需求。

在宝钢厂区，5G网络设备的部署方式也很有讲究。“我们会根据业务类型对上海电信的网络提出要求，比如时延要达到多少毫秒，速率需要达到多少，上海电信团队则会实地勘察，结合具体的使用场景以及工业控制系统的特点，给出更有针对性的网络部署方案。”王全胜介绍，5G基站主要部署在厂区，电气室内则增加了专用的5G UPF等单元，使用宝钢厂区部署的5G新型网络，把UPF与新型控制架构服务器连接起来，构成一套完整、安全的5G专用网络，所有生产数据都会留在5G专网之内。

对于今后的发展，宝钢股份设备部通信技术组组长陆爽表示，2024年，宝钢宝山基地将完成全量下沉5G核心网，以及无线数据采集平台的建设，为5G工业应用奠定数据传输基座。此外，随着 5G-A技术的正式商用，宝钢也将进一步探索更高带宽、更低时延的数据传输在工业控制领域的实际应用。

汤凯锋表示，上海电信在5G通信产业链中扮演着关键的角色，其主要的表现就是更广、更前、更深。更广即覆盖更广，目前，上海电信已部署超1.3万个5G-A基站，预计年内部署规模超过2万站；更前即技术引领，如联合合作伙伴，攻克了WiFi与5G融合组网、用户精准溯源等关键技术难题；更深指的是应用落地，如与合作伙伴一起，共同开展标准制定、验证试点、商用推广等，以推动整个产业链的发展。