（CWW）在從“制造”向“智造”轉型的過程中，連接是工廠數字化轉型的前提，也是實現全要素、各環節深度互聯的關鍵。要突破這一關鍵環節，5G技術的應用勢在必行。依托5G技術，鋼鐵行業正在從傳統生產方式向信息化、智能化、自動化轉型。伴隨著5G、AI、云計算等技術融合時代的到來，鋼鐵行業正迎來一場華麗升級。
5G對于鋼鐵行業的價值提升
在鋼鐵生產過程中，原料依次經過焦化燒結、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產工序，形成鐵水、鋼水、鋼坯等半成品和成品，不同車間的關鍵工藝、核心技術、生產環境差異較大。
(資料圖片)
在傳統鋼鐵生產過程中，存在一些亟待突破的難題。如大量物料經天車在不同車間、倉庫和料場間轉移，如何確保運輸安全高效是個難題；隨著工藝質量訴求的提高，如何提升鋼材質量和品控精細度也頗具挑戰；而生產設備基本為重型裝備，如何預警設備的故障風險也是面臨的挑戰。
鋼鐵企業通過在不同動線安裝傳感器收集關鍵數據，而鍋爐、鋼包等常常處于極限高溫和黑盒環境，傳感器必須通過無線傳輸才能實現大量數據的實時傳遞。因此，在鋼鐵行業園區內部署一套下沉獨享的5G虛擬專網是最優解決方案。
上述模式是運營商為時延敏感型行業用戶提供的專網服務模式，通過多頻協同、載波聚合、超級上行、邊緣節點、QoS增強、無線資源預留、DNN、切片等技術的靈活定制，為企業用戶提供一張大帶寬增強、低時延、數據本地卸載的專有網絡，配合MEC、云計算，最大化發揮云邊協同優勢，為企業用戶的數字化應用賦能。
鋼鐵行業5G解決方案重點場景
近兩年，通過不斷地探索，產業界確定了“從生產外圍監控和控制逐步向核心生產控制注入5G能力”的路徑，至今已孵化10余個應用場景，其中應用較為廣泛的典型場景有5G遠控天車/無人天車、“5G+AI”鋼表質檢、“5G+AR”遠程輔助和巡檢、5G高清視頻監控等。
5G遠控天車/無人天車
通過5G專網將天車、工業機器人等進行連接，實現遠程控制。5G專網提供的大帶寬、低時延可高質量滿足業務需求，同時也降低了布線成本。
本場景中視頻回傳單向時延小于25ms，遠控天車PLC單向時延小于25ms，遠控天車高清視頻回傳上行帶寬大約每天車120Mbit/s。具體過程如圖1所示。
圖15G遠控天車/無人天車應用場景
“5G+AI”鋼表質檢
通過“5G端管云+AI”實現鋼鐵表面質量自動檢測。中心訓練平臺完成缺陷檢測模型訓練并推送到5G MEC邊緣云，同時工業相機拍攝的圖像經5G網絡傳輸到邊緣云，隨后進行圖像分析和缺陷判定。檢測圖像還可進一步備份到中心云，以備后續追溯。
鋼表面質檢因鋼材缺陷甄別難度大（氧化鐵皮、渣痕、水痕等非缺陷與裂紋、振痕、壓痕等缺陷相似度很高），需要極小目標檢測（孔洞、壓痕等缺陷在整塊鋼板圖像中數量多、占比小），圖像精度要求極高；同時工業相機圖像要求高保真，壓縮比很小（3~4倍），因此圖像傳輸對帶寬要求很高——表面質檢項目經過4倍壓縮后上行帶寬仍需要540Mbit/s，極限場景可達到2Gbit/s。圖2為“5G+AI”鋼表質檢的應用場景。
圖2“5G+AI”鋼表質檢應用場景
“5G+AR”遠程輔助和巡檢
冶金設備皆為重型裝備，且實際生產中長期保持動態運行，如遇非計劃停機，容易出現財產損失或者重大生產事故。“5G+AR”可大幅降低服務成本，提升復雜場景維護能力和信息傳遞效率，同時可提供預測性維護等行業應用。
5G大帶寬支持無損呈現細節的高清視頻、大體量AR內容和文件資料傳輸下載，上行帶寬要求40Mbit/s；同時為了實現邊緣計算和計算結果的快速返回，雙向時延要求小于40ms。圖3為“5G+AR”遠程輔助和巡檢應用場景。
圖3 “5G+AR”遠程輔助和巡檢應用場景
5G高清視頻產線監控
鋼鐵企業對安全生產具有極高要求，現場工作環境需高清攝像頭實時監控。該場景對于上行帶寬有著極高要求，800萬像素監控視頻的上行帶寬最高達到40Mbit/s。
鋼鐵行業5G解決方案的特點分析
技術難點分析
“5G+鋼鐵”可實現IT、CT、工業運營控制技術的深度融合，推動傳統鋼鐵業務系統智能化。對于運營商而言，建設關鍵在于工程從評審、立項到建設的流程打通，主要存在施工環境復雜、適配風險高、多產品分域部署實施效率低及網絡調優難度大等問題。
1.網絡規劃難度大。
網絡解決方案面臨業務數據隔離、可靠性要求高的挑戰。同時，5G網絡規劃設計從傳統以基站為錨點的思路，轉變為以業務場景和終端部署為參考點的無線網絡規劃思路，面臨多場景和多業務一張網滿足、規劃設計復雜的問題。
伴隨著多場景應用并發，出現了超大上行帶寬、高容量密度、產品選型復雜等問題。如站點密度高，干擾難控制；金屬結構多徑，易遮擋，多衰減；超密終端間距，駐留均衡難；CPE間強干擾，上行容量受影響。
2.網絡建設難度大。
鋼鐵企業內應用區域涵蓋室內外空間和廠房，存在建設難度大的特點。廠房通常面積大、隔斷多、布線難度大，設備須滿足防干擾、耐高溫、防腐等高要求。工業廠區多為封閉式管理，大部分封閉管理區域內部光纜資源、施工隊伍須由業主提供，導致資源調度難、承建方配合難、協調部門多、項目工期長等，協調難度較大。
3.網絡優化難度大。
鋼鐵園區內有多種5G應用需求，業務調優方面貫通了網絡規劃、網絡性能優化、可靠性測試、業務測試優化、小規模商用、SLA檢測及調優、驗收及商用等全流程，面臨網絡從to C小區級到to B連接級指標優化、傳統路測無法測試to B業務性能、to B業務調優難及周期長等多種問題。
運維難點分析
現有的運營商5G虛擬專網項目除了在用戶業務應用區域完成室內外覆蓋之外，還在用戶園區內下沉一套獨享UPF/MEC進行業務分流，這套獨享UPF/MEC存在以下特點。
1.業務存在復雜性，端到端業務流程涉及網元、終端，相對比較復雜。
其中，用戶側終端設備有攝像頭、AGV、PLC、機械臂等，網絡連接有5G模組直接嵌入，也有相當部分設備連接通過5G CPE或者5G網關轉接，增加了故障判斷和運維壓力；在運營商側，無線基站、承載網、核心網的終端多種多樣，運維較為復雜；在用戶側網絡及業務設備方面，一般專網項目都會連入用戶內網最外圍的防火墻，同步提供業務地址到UPF做分流策略，也會與用戶網絡設備做路由等；此外，項目通常使用物聯設備，還涉及運營商物聯網卡及配置，比如為用戶專網定制的園區流量套餐、限定使用區域、機卡綁定等。
2.專業多樣性，即端到端的業務流程涉及多個專業、運營商內外多個部門的聯動。
其中，運營商內部涉及無線優化、承載網、核心網、物聯網、終端公司多個條線部門，運營商外部涉及與用戶側應用、終端提供方的售中聯調及售后運維。項目存在業務復雜和專業多樣等特點，運營商的售后維護部門也為用戶運維提供專業交付標準、售后運維指標。同時，專網項目運維專業性較強，用戶自有IT團隊很難直接承接，因此運營商提供入駐式專業團隊服務，以支撐用戶廠區的業務開展。
業務模式思考
鋼鐵行業5G專網的商業模式還處于探索階段，可針對園區在連接規模、連接類型、容量、SLA等方面的不同要求進行商業模式設計。目前一般由運營商負責投資建設，以服務方式提供給用戶，用戶可以根據項目情況，一次性或者按月、按年定期支付服務費。
專網獨享模式服務可以包括以下內容：一是5G云網服務，包括UPF專網服務、MEC云服務等，可按需選擇；二是號卡流量，物聯網卡有按月、按流量池、園區流量等不同形式套餐，用戶可按需選擇；三是專屬隧道DNN服務，按月提供服務；四是5G覆蓋服務，包括室內室外覆蓋，用戶可按需選擇；五是5G終端對接服務，可提供模組、DTU、CPE、網關等對接模式，用戶可按需選擇。
“十四五”期間，先進鋼鐵企業率先步入工業4.0階段，而對于仍停留在工業2.0階段的大批鋼鐵企業來說，5G、云計算、人工智能等新一代信息技術是機遇也是壓力。此外，在“雙碳”背景下，運營商也需要研究如何以標準化引領支撐我國鋼鐵行業綠色低碳高質量發展。
