各省、自治區(qū)、直轄市及計劃單列市、新疆生產建設兵團工業(yè)和信息化主管部門,各省、自治區(qū)、直轄市通信管理局,各相關單位:

  2019年11月,工業(yè)和信息化部辦公廳印發(fā)《“5G+工業(yè)互聯(lián)網”512工程推進方案》(工信廳信管〔2019〕78號),推動“5G+工業(yè)互聯(lián)網”融合創(chuàng)新發(fā)展。一年多來,在產業(yè)各方共同努力下,“5G+工業(yè)互聯(lián)網”在建項目已超過1500個,覆蓋20余個國民經濟重要行業(yè),在實體經濟數(shù)字化、網絡化、智能化轉型升級進程中發(fā)揮了重要作用。

  為系統(tǒng)總結發(fā)展成效,向更多行業(yè)和企業(yè)應用“5G+工業(yè)互聯(lián)網”提供具有借鑒意義的模式和經驗,我局會同各省(自治區(qū)、直轄市)工業(yè)和信息化主管部門、通信管理局,經地方推薦、企業(yè)報送、專家評審等環(huán)節(jié),總結形成《“5G+工業(yè)互聯(lián)網”十個典型應用場景和五個重點行業(yè)實踐》,具體介紹10個典型場景及5個重點行業(yè)“5G+工業(yè)互聯(lián)網”的實際應用情況。

  現(xiàn)將上述成果文件予以發(fā)布,供產業(yè)各方參考。后續(xù),工業(yè)和信息化部將持續(xù)推動產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,擬于年內再發(fā)布一批“5G+工業(yè)互聯(lián)網”典型場景和重點行業(yè)。

  附件1:“5G+工業(yè)互聯(lián)網”十個典型應用場景和五個重點行業(yè)實踐.pdf

  附件2:一圖讀懂“5G+工業(yè)互聯(lián)網”十個典型應用場景和五個重點行業(yè)實踐.jpg

  工業(yè)和信息化部信息通信管理局

  2021年5月31日

“5G+工業(yè)互聯(lián)網”十個典型應用場景和五個重點行業(yè)實踐

  一、典型場景

 ?。ㄒ唬﹨f(xié)同研發(fā)設計

  場景描述:協(xié)同研發(fā)設計主要包括遠程研發(fā)實驗和異地協(xié)同設計兩個環(huán)節(jié)。遠程研發(fā)實驗是指利用5G及增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實(AR/VR)技術建設或升級企業(yè)研發(fā)實驗系統(tǒng),實時采集現(xiàn)場實驗畫面和實驗數(shù)據(jù),通過5G網絡同步傳送到分布在不同地域的科研人員;科研人員跨地域在線協(xié)同操作完成實驗流程,聯(lián)合攻關解決問題,加快研發(fā)進程。異地協(xié)同設計是指基于5G、數(shù)字孿生、AR/VR等技術建設協(xié)同設計系統(tǒng),實時生成工業(yè)部件、設備、系統(tǒng)、環(huán)境等數(shù)字模型,通過5G網絡同步傳輸設計數(shù)據(jù),實現(xiàn)異地設計人員利用洞穴狀自動虛擬環(huán)境(CAVE)仿真系統(tǒng)、頭戴式5G AR/VR、5G便攜式設備(Pad)等終端接入沉浸式虛擬環(huán)境,實現(xiàn)對2D/3D設計圖紙的協(xié)同修改與完善,提高設計效率。

  基礎條件:企業(yè)具有較為豐富的數(shù)字化研發(fā)與設計經驗、較完善的數(shù)字化管理流程,具備跨地域5G網絡接入能力,以及AR/VR等基礎設施的建設條件。

  (二)遠程設備操控

  場景描述:綜合利用5G、自動控制、邊緣計算等技術,建設或升級設備操控系統(tǒng),通過在工業(yè)設備、攝像頭、傳感器等數(shù)據(jù)采集終端上內置5G模組或部署5G網關等設備,實現(xiàn)工業(yè)設備與各類數(shù)據(jù)采集終端的網絡化,設備操控員可以通過5G網絡遠程實時獲得生產現(xiàn)場全景高清視頻畫面及各類終端數(shù)據(jù),并通過設備操控系統(tǒng)實現(xiàn)對現(xiàn)場工業(yè)設備的實時精準操控,有效保證控制指令快速、準確、可靠執(zhí)行。

  基礎條件:企業(yè)工業(yè)設備已完成自動化改造,具備開放的工業(yè)通信協(xié)議接口,具備穩(wěn)定可靠的5G網絡環(huán)境。

 ?。ㄈ┰O備協(xié)同作業(yè)

  場景描述:綜合利用5G授時定位、人工智能、軟件定義網絡、網絡虛擬化等技術,建設或升級設備協(xié)同作業(yè)系統(tǒng),在生產現(xiàn)場的工業(yè)設備,以及攝像頭、傳感器等數(shù)據(jù)采集終端上內置5G模組或部署5G網關,通過5G網絡實時采集生產現(xiàn)場的設備運行軌跡、工序完成情況等相關數(shù)據(jù),并綜合運用統(tǒng)計、規(guī)劃、模擬仿真等方法,將生產現(xiàn)場的多臺設備按需靈活組成一個協(xié)同工作體系,對設備間協(xié)同工作方式進行優(yōu)化,根據(jù)優(yōu)化結果對制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、可編程邏輯控制器(PLC)等工業(yè)系統(tǒng)和設備下發(fā)調度策略等相關指令,實現(xiàn)多個設備的分工合作,減少同時在線生產設備數(shù)量,提高設備利用效率,降低生產能耗。

  基礎條件:企業(yè)工業(yè)設備支持遠程操控,設備間協(xié)同作業(yè)流程和調度邏輯清晰,生產現(xiàn)場可實現(xiàn)5G網絡覆蓋。

  (四)柔性生產制造

  場景描述:數(shù)控機床和其他自動化工藝設備、物料自動儲運設備通過內置5G模組或部署5G網關等設備接入5G網絡,實現(xiàn)設備連接無線化,大幅減少網線布放成本、縮短生產線調整時間。通過5G網絡與多接入邊緣計算(MEC)系統(tǒng)結合,部署柔性生產制造應用,滿足工廠在柔性生產制造過程中對實時控制、數(shù)據(jù)集成與互操作、安全與隱私保護等方面的關鍵需求,支持生產線根據(jù)生產要求進行快速重構,實現(xiàn)同一條生產線根據(jù)市場對不同產品的需求進行快速配置優(yōu)化。同時,柔性生產相關應用可與企業(yè)資源計劃(ERP)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、倉儲物流管理系統(tǒng)(WMS)等系統(tǒng)相結合,將用戶需求、產品信息、設備信息、生產計劃等信息進行實時分析、處理,動態(tài)制定最優(yōu)生產方案。

  基礎條件:企業(yè)生產設備高度自動化、智能化,生產線可根據(jù)要求進行設備自主組合和參數(shù)自動配置,現(xiàn)場實現(xiàn)5G網絡覆蓋,設備具有5G網絡接入能力。

  (五)現(xiàn)場輔助裝配

  場景描述:通過內置5G模組或部署5G網關等設備,實現(xiàn)AR/VR眼鏡、智能手機、PAD等智能終端的5G網絡接入,采集現(xiàn)場圖像、視頻、聲音等數(shù)據(jù),通過5G網絡實時傳輸至現(xiàn)場輔助裝配系統(tǒng),系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析處理,生成生產輔助信息,通過5G網絡下發(fā)至現(xiàn)場終端,實現(xiàn)操作步驟的增強圖像疊加、裝配環(huán)節(jié)的可視化呈現(xiàn),幫助現(xiàn)場人員進行復雜設備或精細化設備的裝配。另外,專家的指導信息、設備操作說明書、圖紙、文件等也可以通過5G網絡實時同步到現(xiàn)場終端,現(xiàn)場裝配人員簡單培訓后即可上崗,有效提升現(xiàn)場操作人員的裝配水平,實現(xiàn)裝配過程智能化,提升裝配效率。

  基礎條件:企業(yè)具有AR/VR應用基礎,具備設備數(shù)采、設備系統(tǒng)運維管理經驗,現(xiàn)場可實現(xiàn)5G網絡覆蓋,智能終端具備5G網絡接入能力。

 ?。C器視覺質檢

  場景描述:在生產現(xiàn)場部署工業(yè)相機或激光器掃描儀等質檢終端,通過內嵌5G模組或部署5G網關等設備,實現(xiàn)工業(yè)相機或激光掃描儀的5G網絡接入,實時拍攝產品質量的高清圖像,通過5G網絡傳輸至部署在MEC上的專家系統(tǒng),專家系統(tǒng)基于人工智能算法模型進行實時分析,對比系統(tǒng)中的規(guī)則或模型要求,判斷物料或產品是否合格,實現(xiàn)缺陷實時檢測與自動報警,并有效記錄瑕疵信息,為質量溯源提供數(shù)據(jù)基礎。同時,專家系統(tǒng)可進一步將數(shù)據(jù)聚合,上傳到企業(yè)質量檢測系統(tǒng),根據(jù)周期數(shù)據(jù)流完成模型迭代,通過網絡實現(xiàn)模型的多生產線共享。

  基礎條件:企業(yè)對產品/物料缺陷種類有明確定義,具有一定數(shù)量的缺陷樣本用于機器算法模型訓練,現(xiàn)場環(huán)境開闊,具備穩(wěn)定的光源條件及視覺質檢設備安裝條件,現(xiàn)場可實現(xiàn)5G網絡覆蓋,質檢終端具備5G網絡接入能力。

  (七)設備故障診斷

  場景描述:在現(xiàn)場設備上加裝功率傳感器、振動傳感器和高清攝像頭等,并通過內置5G模組或部署5G網關等設備接入5G網絡,實時采集設備數(shù)據(jù),傳輸?shù)皆O備故障診斷系統(tǒng)。設備故障診斷系統(tǒng)負責對采集到的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)和現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)進行全周期監(jiān)測,建立設備故障知識圖譜,對發(fā)生故障的設備進行診斷和定位,通過數(shù)據(jù)挖掘技術,對設備運行趨勢進行動態(tài)智能分析預測,并通過網絡實現(xiàn)報警信息、診斷信息、預測信息、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等信息的智能推送。

  基礎條件:企業(yè)設備具備數(shù)字化、網絡化基礎,具備豐富的設備故障診斷知識和數(shù)據(jù)樣本,現(xiàn)場可實現(xiàn)5G網絡覆蓋,設備具備5G網絡接入能力。

  (八)廠區(qū)智能物流

  場景描述:廠區(qū)智能物流場景主要包括線邊物流和智能倉儲。線邊物流是指從生產線的上游工位到下游工位、從工位到緩沖倉、從集中倉庫到線邊倉,實現(xiàn)物料定時定點定量配送。智能倉儲是指通過物聯(lián)網、云計算和機電一體化等技術共同實現(xiàn)智慧物流,降低倉儲成本、提升運營效率、提升倉儲管理能力。通過內置5G模組或部署5G網關等設備可以實現(xiàn)廠區(qū)內自動導航車輛(AGV)、自動移動機器人(AMR)、叉車、機械臂和無人倉視覺系統(tǒng)的5G網絡接入,部署智能物流調度系統(tǒng),結合5G MEC+超寬帶(UWB)室內高精定位技術,可以實現(xiàn)物流終端控制、商品入庫存儲、搬運、分揀等作業(yè)全流程自動化、智能化。

  基礎條件:企業(yè)AGV、AMR、叉車等物流類設備已完成自動化改造,具備5G網絡接入能力;物流調度系統(tǒng)具備豐富的接口,可實現(xiàn)各種自動化設備的對接。全廠區(qū)實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的5G網絡覆蓋。

  (九)無人智能巡檢

  場景描述:通過內置5G模組或部署5G網關等設備,實現(xiàn)巡檢機器人或無人機等移動化、智能化安防設備的5G網絡接入,替代巡檢人員進行巡邏值守,采集現(xiàn)場視頻、語音、圖片等各項數(shù)據(jù),自動完成檢測、巡航以及記錄數(shù)據(jù)、遠程告警確認等工作;相關數(shù)據(jù)通過5G網絡實時回傳至智能巡檢系統(tǒng),智能巡檢系統(tǒng)利用圖像識別、深度學習等智能技術和算法處理,綜合判斷得出巡檢結果,有效提升安全等級、巡檢效率及安防效果。

  基礎條件:企業(yè)巡檢設備(機器人、無人機等)已完成自動化改造,具備5G網絡接入能力;巡檢環(huán)境無明顯遮擋,實現(xiàn)5G網絡覆蓋,網絡傳輸環(huán)境良好。

 ?。ㄊ┥a現(xiàn)場監(jiān)測

  場景描述:在工業(yè)園區(qū)、廠區(qū)、車間等現(xiàn)場,通過內置5G模組或部署5G網關等設備,各類傳感器、攝像頭和數(shù)據(jù)監(jiān)測終端設備接入5G網絡,采集環(huán)境、人員動作、設備運行等監(jiān)測數(shù)據(jù),回傳至生產現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng),對生產活動進行高精度識別、自定義報警和區(qū)域監(jiān)控,實時提醒異常狀態(tài),實現(xiàn)對生產現(xiàn)場的全方位智能化監(jiān)測和管理,為安全生產管理提供保障。

  基礎條件:企業(yè)具備精益管理基礎,監(jiān)測方法、監(jiān)測指標明確,現(xiàn)場可實現(xiàn)5G網絡覆蓋,各類監(jiān)測終端具備5G網絡接入能力,具備整合各類垂直監(jiān)測系統(tǒng)應用的能力。

  二、重點行業(yè)

  (一)電子設備制造業(yè)

  電子設備制造業(yè)自動化水平高,數(shù)字化、網絡化基礎好,產品迭代速度快,存在降低勞動力成本、減少物料庫存、嚴控產品質量、快速響應客戶差異化要求等迫切需求,發(fā)展智能化制造、個性化定制、精益化管理等模式潛力大。

  華為、海爾、格力、中興等利用5G技術積極實踐柔性生產制造、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質檢、廠區(qū)智能物流等典型應用場景,顯著提高了生產制造效率、降低了生產成本、提升了系統(tǒng)柔性,為電子設備制造行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉型進行了有益探索。

  案例1:華為與中國移動合作,在廣東省松山湖工廠利用5G技術實現(xiàn)了柔性生產制造場景的應用。華為松山湖工廠原有手機生產車間需要布線9萬米,每條生產線平均擁有186臺設備,生產線每半年隨新手機機型的更新需要進行升級和調整,物料變更、工序增減等要求車間所有網線的重新布放,每次調整需要停工2周,以每28秒一部手機計算,一天停工影響產值達1000多萬。通過5G與工業(yè)互聯(lián)網的融合應用,華為松山湖工廠把生產線現(xiàn)有的108臺貼片機、回流爐、點膠機通過5G網絡實現(xiàn)無線化連接,完成“剪辮子”改造,每次生產線調整時間從2周縮短為2天。同時,在手機組裝過程中的點隔熱膠、打螺釘、手機貼膜、打包封箱等工位部署視覺檢測相機,通過5G網絡連接,把圖片或視頻發(fā)送到部署在MEC上的(人工智能)AI模塊中進行訓練,一方面多線共享樣本后縮短了模型訓練周期,另一方面實現(xiàn)了從“多步一檢”到“一步一檢”模式改變,及時發(fā)現(xiàn)產品質量問題。

  案例2:海爾與中國移動合作,在山東省青島市利用5G技術實現(xiàn)了精密工業(yè)裝備的現(xiàn)場輔助裝配場景的應用。青島海爾家電工廠結合海爾卡奧斯工業(yè)互聯(lián)網平臺,打造基于5G+MEC的互聯(lián)工廠,開展了基于AR眼鏡的5G遠程輔助裝配,工人通過佩戴AR眼鏡采集關鍵工業(yè)裝備的現(xiàn)場視頻,同時從后臺系統(tǒng)調取產品安裝指導推送到AR眼鏡上,實現(xiàn)了一邊查閱操作指導一邊裝配的目的。當工人發(fā)現(xiàn)無法自行解決問題時,還可以通過5G網絡聯(lián)系遠程專家,實現(xiàn)實時遠程指導。另外,通過將算力部署在MEC側,降低了AR眼鏡算力要求與眼鏡重量,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地計算,保障視頻數(shù)據(jù)不出園區(qū),一方面解決了以往Wi-Fi連接產生的信號不穩(wěn)定、暈眩感和AR眼鏡偏重的困擾,另一方面也節(jié)省了維修時間和成本。

  案例3:格力與中國聯(lián)通合作,在廣東省利用5G技術部署了機器視覺質檢場景的應用。在格力電器的總裝車間,聯(lián)通以一套獨立MEC為格力打造了工業(yè)虛擬專網,實現(xiàn)生產控制網與生產管理網融合,在模擬場景中基于樣本訓練建立數(shù)據(jù)模型,在需要自動檢測的工位上安裝5G高清攝像頭,與自動化生產線同頻聯(lián)調,在實際生產中利用5G網絡將待檢內容自動拍照,照片視頻流上傳至部署在MEC平臺的機器視覺質檢應用,運用圖形處理單元(GPU)大算力資源與數(shù)據(jù)模型做實時比對分析檢查,實現(xiàn)設備自動識別,檢測結果以毫秒級時延返回現(xiàn)場端,自動化生產線與質檢系統(tǒng)關聯(lián)做出不良品分離操作。5G虛擬專網、MEC平臺與檢測系統(tǒng)深度融合,為機器視覺質檢應用的數(shù)據(jù)傳輸和信息處理提供了強大保障。目前格力已在其總部總裝生產線的空調外觀包裝、壓縮機線序、空調自動電氣安全測試等環(huán)節(jié)中部署了5G機器視覺質檢應用,單車間機器視覺每年可為企業(yè)節(jié)約人工成本160萬元。

  案例4:中興與中國電信合作,在江蘇省利用5G技術實現(xiàn)了廠區(qū)智能物流場景的應用。中興在南京濱江5G智能制造基地,建設5G網絡,自研集成5G模組的AGV載重平臺,在下沉至園區(qū)的MEC端部署AGV調度管理系統(tǒng),與企業(yè)既有的數(shù)字化生產和物流管理系統(tǒng)業(yè)務融合,實現(xiàn)近40臺AGV的自動化調度,以及多車聯(lián)動、調度指令、實時位置、任務完成等信息的穩(wěn)定可靠下達。同時,利用5G網絡的大上行改造,在部分AGV上使用了基于MEC視頻云化的AI障礙物分析技術,實現(xiàn)智慧避障,在控制AGV硬件成本的前提下彈性擴展了AGV的功能。通過5G廠區(qū)智能物流應用,中興南京濱江工廠一方面解決了既有Wi-Fi連接信號不穩(wěn)定問題,使得熱點切換區(qū)域掉線率降低80%以上,另一方面實現(xiàn)了制造基地物料周轉的完全無人化,廠區(qū)內貨物周轉效率提升15%。

 ?。ǘ┭b備制造業(yè)

  裝備制造業(yè)涉及航空制造、船舶制造、汽車制造與工程機械制造等重要領域。其產品結構高度復雜、產品體型偏大,具有技術要求高、生產安全標準嚴格、資本投入大、勞動力密集等行業(yè)特點,對成品件、結構件、化工材料、工藝輔料和標準件等百萬量級生產資源的協(xié)同設計和泛在感知需求較高。同時,面臨“用工荒、高成本”的困境,需要更加精密的裝配加工能力以及質量檢測手段支撐企業(yè)長期發(fā)展,發(fā)展數(shù)字化研發(fā)、網絡化協(xié)同、智能化制造、精益化管理等模式潛力大。

  中國商飛、上海外高橋造船有限公司、三一重工、福田汽車等應用5G技術積極探索協(xié)同研發(fā)設計、設備協(xié)同作業(yè)、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質檢、廠區(qū)智能物流等典型應用,取得明顯成效,為裝備制造行業(yè)的高速發(fā)展注入新動力。

  案例1:中國商飛與中國聯(lián)通合作,在上海浦東新區(qū)開展了“5G+工業(yè)互聯(lián)網賦能大飛機智能制造”項目建設,搭建了5座宏基站和150余套室分小站,實現(xiàn)了協(xié)同研發(fā)設計與現(xiàn)場輔助裝配場景的應用。在協(xié)同研發(fā)設計方面,商飛基于5G網絡服務,通過AR/VR數(shù)據(jù)實時上傳,支持產品研發(fā)實驗階段的跨地區(qū)實時在線協(xié)同與遠程診斷,有效提升了研發(fā)設計環(huán)節(jié)的協(xié)同問題定位和快速研發(fā)迭代能力,壓縮研發(fā)實驗成本達到30%。通過AR/VR提供的可視化、云化數(shù)據(jù)共享能力,整合研發(fā)資源,借助設計軟件實現(xiàn)多地遠程協(xié)同設計和改裝,有效解決研發(fā)過程中問題處理節(jié)奏慢、跨地域聯(lián)合研發(fā)信息共享不及時的問題,充分提高了企業(yè)的研發(fā)效率、破除了信息壁壘,縮短了20%的設計周期。在現(xiàn)場輔助裝配方面,商飛在裝配車間中存在大量飛機線纜連接器裝配工作的工位,通過引入5G+AR輔助裝配系統(tǒng),工人利用AR虛擬信息實現(xiàn)虛實疊加,根據(jù)顯示的指導畫面完成裝配操作。通過5G高速率和低時延特性,讓工人準確、快速地對線纜連接器進行查找和裝配,并保障數(shù)據(jù)的有效性,解決了傳統(tǒng)人工作業(yè)效率低、容易出錯等問題,顯著提高了裝配效率達30%,每工位所需裝配人員由2人減少為1人。

  案例2:上海市外高橋造船有限公司與中國聯(lián)通合作,在上海市開展“5G+工業(yè)互聯(lián)網”在船舶行業(yè)的落地應用,搭建5G專網,融合MEC技術,實現(xiàn)了基于5G的機器視覺檢測場景的應用。使用工業(yè)相機+靶點的測量模式進行大型鋼結構精度測量,通過5G專網及邊緣云,實時回傳、解算現(xiàn)場拍攝圖片,生成點位文件?;?G的視覺精度測量替換了傳統(tǒng)的全站儀離線測量方式,將測量時間從原來的3-4小時,縮短至30分鐘內,測量效率提升了400%。

  案例3:三一重工與中國電信、華為合作,在北京市三一南口產業(yè)園開展了5G工業(yè)互聯(lián)專網項目建設,5G技術與機械制造生產工藝流程深度結合,實現(xiàn)了設備協(xié)同作業(yè)場景的應用。通過5G技術搭建車間自組網,基于大帶寬低時延的5G網絡傳輸了AGV的3D圖像和狀態(tài)信息,利用5GMEC平臺和GPU算力集成能力,降低了AGV單機功能復雜度和成本,采用視覺導航替代傳統(tǒng)激光導航,有效實現(xiàn)多臺AGV協(xié)同控制,提高了AGV的智能化能力和標準化水平,提升生產調度效率,節(jié)約成本80%以上。

  案例4:福田汽車與中國聯(lián)通合作,在山東省濰坊諸城打造超級卡車工廠基地,利用5G網絡,實現(xiàn)了廠區(qū)智能物流場景的應用。在入廠車輛調度環(huán)節(jié),開發(fā)集虛擬電子圍欄、車輛自動識別、車輛探測等多種技術于一體的入廠協(xié)同系統(tǒng),利用5G技術將廠區(qū)車輛泊位狀態(tài)等信息實時傳遞到各種智能顯示終端及信息系統(tǒng),在物流收貨時保管員掃描司機應用程序(APP)上的電子發(fā)運單二維碼,通過5G網絡實現(xiàn)無紙化收貨。

  (三)鋼鐵行業(yè)

  鋼鐵行業(yè)主要包括鐵前、煉鋼、鑄鋼、軋鋼、倉儲物流等環(huán)節(jié)。鋼鐵行業(yè)生產流程長、生產工藝復雜,當前主要面臨設備維護效率低、生產過程不透明、下游需求碎片化、綠色生產壓力大等痛點,發(fā)展智能化制造、精益化管理等模式潛力大。

  華菱湘鋼、鞍鋼、寶鋼、馬鋼等應用5G技術積極探索遠程設備操控、機器視覺質檢、設備故障診斷、生產現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景,覆蓋鋼鐵生產全流程,取得了提質降本增效、綠色發(fā)展的顯著效果,推動了產業(yè)升級及行業(yè)轉型。

  案例1:華菱湘鋼與中國移動合作,在湖南省依托5G技術實現(xiàn)天車、加渣機械臂的遠程設備操控場景的應用。天車的操控通常需要兩人協(xié)同操作,作業(yè)效率低,工作環(huán)境差。通過天車遠程操控,利用5G超大上行與下載速率,為操作員提供第一視角的高清視頻,操作人員可在遠程操控室實時操控天車卸車、吊運裝槽、配合檢修等作業(yè),保障遠程操控精準度和實時性,兩人協(xié)同變?yōu)橐蝗瞬倏匾慌_或多臺天車。另外,加渣機械臂和控制系統(tǒng)可以通過5G網絡互通,利用5G手機遠程一鍵啟動,自動運行,降低工人在高溫鍋爐旁作業(yè)風險,提升作業(yè)安全性。疫情期間通過5G+AR遠程輔助的應用,助力完成90%生產線裝配,車間生產總效率提升20%。

  案例2:鞍鋼與中國移動合作,在遼寧省開展了“基于5G的機器視覺帶鋼表面檢測平臺研發(fā)與應用”項目建設,實現(xiàn)了機器視覺質檢與生產現(xiàn)場監(jiān)測場景的應用。在機器視覺質檢方面,通過部署工業(yè)相機拍攝高清圖片、采集質檢數(shù)據(jù),利用5G網絡將采集到的冷軋現(xiàn)場4K/8K等高清圖像數(shù)據(jù)回傳至操作室平臺,通過平臺的視覺AI分析能力對圖像進行處理分析,完成帶鋼表面缺陷的實時檢測;同時,帶鋼軋制速度極高,通過帶鋼表面的反光斑馬條紋反饋帶鋼的平整度,用于帶鋼生產質量的實時檢測,為張力輥等調節(jié)提供依據(jù)。方案部署完成后,帶鋼常規(guī)缺陷檢出率達95%以上,在線綜合缺陷分類率超過90%,提高成材率的同時減少了帶鋼缺陷造成的斷帶和傷輥換輥停機時間。在生產現(xiàn)場監(jiān)測方面,煉鐵廠皮帶通廊粉塵大、光線昏暗、過道狹窄,人員作業(yè)危險性高,存在嚴重安全隱患。通過在皮帶通廊部署4K高清攝像監(jiān)控系統(tǒng),覆蓋皮帶通廊出入口與皮帶作業(yè)重點區(qū)域,利用5G網絡實時回傳人員目標及動作、環(huán)境、原料、皮帶檢測等信息至云平臺,實現(xiàn)人員作業(yè)安全檢測、作業(yè)調度信息化、施工作業(yè)的安全管理、環(huán)境中可能出現(xiàn)的跑氣、冒水、漏液等情況檢測,保障現(xiàn)場工作人員的安全。通過現(xiàn)場采集的圖片分析,檢測準確率達99.99%以上。同時對攝像頭進行單獨分析,判斷攝像頭是否存在大量粉塵覆蓋,及時進行鏡頭清理,每年可節(jié)省皮帶維修費約100萬元。

  案例3:寶鋼與中國聯(lián)通合作,在廣東省湛江市開展“流程行業(yè)5G+工業(yè)互聯(lián)網高質量網絡和公共服務平臺”項目建設,利用5G技術實現(xiàn)了連鑄輥、風機等設備故障診斷場景的應用。采集連鑄輥編碼、位置、所處區(qū)段受到的熱沖擊溫度、所處區(qū)段的夾緊力與鑄坯重力的合力等數(shù)據(jù),通過5G網絡實時傳輸至設備故障診斷等相關系統(tǒng),采用人工智能和大數(shù)據(jù)技術對不同區(qū)段的連鑄輥的壽命進行預測,減少了現(xiàn)場布線的工作量,提高了壽命預測的準確率。同時,采集風機振動、電流、電壓、溫度、風量等運行數(shù)據(jù),通過5G網絡實時傳輸至設備故障診斷等相關系統(tǒng),實現(xiàn)生產作業(yè)過程中風機設備運行情況的在線監(jiān)控,提前預警設備故障,通過對風機設備的在線監(jiān)控,員工點檢負荷率明顯下降,點檢效率提升81%。

  案例4:馬鋼與中國聯(lián)通合作,在安徽省依托5G技術實現(xiàn)了生產現(xiàn)場監(jiān)測場景的應用。在生產現(xiàn)場部署4K高清攝像監(jiān)控系統(tǒng),通過5G網絡實時將生產現(xiàn)場人員著裝和行為動作等高清視頻回傳至后臺系統(tǒng),系統(tǒng)結合深度AI學習視覺技術,識別生產現(xiàn)場人員未佩戴安全帽、現(xiàn)場操作行為不規(guī)范等問題,進行抓拍記錄、實時告警,實現(xiàn)對人員生產行為智能監(jiān)管。解決了人工監(jiān)管客觀性不足、成本高等問題,預防不規(guī)范行為導致的各類安全事故,避免事故造成重大人身傷害、設備損失。

  (四)采礦行業(yè)

  安全生產是采礦行業(yè)的紅線。在露天礦環(huán)境中,因礦山石墜落易引起開采人員傷亡,多層重疊采空區(qū)常出現(xiàn)塌方、滑坡、瓦斯爆炸、沖擊地壓等事故風險。在井工礦環(huán)境中,存在高溫、高濕、粉塵等惡劣的工作環(huán)境,工人長時間高強度井下作業(yè)對健康造成較大威脅,發(fā)展智能化制造、網絡化協(xié)同、精益化管理等模式潛力大。

  新元煤礦、千業(yè)水泥、龐龐塔煤礦、鮑店煤礦等利用5G技術積極實踐遠程設備操控、設備協(xié)同作業(yè)、無人智能巡檢、生產現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景,成效顯著。

  案例1:新元煤礦與中國移動合作,在山西省開通5G煤礦井下網絡,建成井下“超千兆上行”煤礦5G專用網絡,實現(xiàn)了遠程設備操控場景的應用,取得5G網絡設備隔爆認證。5G技術實現(xiàn)了對掘進機、挖煤機、液壓支架等綜采設備的實時遠程操控,實現(xiàn)了對爆破全過程的高清監(jiān)測與控制,解決了傳統(tǒng)人工作業(yè)操作危險系數(shù)大、勞動強度高的問題,改善一線工人的工作環(huán)境,大幅降低安全風險,顯著提升采掘效率。利用5G技術實現(xiàn)綜采面無人操作,解決了井下設備運行過程中線纜維護量大、信號經常缺失等問題,有效降低危險作業(yè)區(qū)域安全事故發(fā)生率。

  案例2:千業(yè)水泥與中國移動合作,在河南省焦作市開展“千業(yè)5G礦山綠色智能及礦產資源綜合利用”項目建設,實現(xiàn)了設備協(xié)同作業(yè)場景的應用。項目搭建5G網絡,融合北斗高精度定位、車聯(lián)網技術、純電礦卡能量回收技術,實現(xiàn)了無人礦車的自動駕駛和協(xié)同編隊、作業(yè)區(qū)域內車輛的集群調度,實現(xiàn)1人操控多臺設備、運輸車完全無人化操作,有效解決礦區(qū)安全駕駛問題,設備作業(yè)效率提升10%以上。

  案例3:龐龐塔煤礦與中國聯(lián)通合作,在山西省開展“5G+智能礦山”項目建設,實現(xiàn)了無人智能巡檢場景的應用。項目在井下變電硐室和水泵房的排水、供電等設備遠程集中監(jiān)控的基礎上,增加安裝5G模組的巡檢機器人,通過5G網絡進行硐室4K高清視頻回傳、機器人監(jiān)測數(shù)據(jù)回傳和機器人實時控制,5G技術支撐實現(xiàn)運輸機、皮帶等設備的無人巡檢,降低運輸環(huán)節(jié)的人工成本,提高巡檢效率,實現(xiàn)了井下固定崗位無人值守和無人巡檢,減少了井下作業(yè)人員,提升了作業(yè)安全性。

  案例4:鮑店煤礦與中國聯(lián)通合作,在山東省濟南市開展“礦用高可靠5G專網系統(tǒng)及應用”項目建設,實現(xiàn)了生產現(xiàn)場監(jiān)測場景的應用。項目研發(fā)建設礦用高可靠5G專網系統(tǒng)及應用,針對極端嚴苛的煤礦生產控制場景,通過5G+機器人、5G+視覺識別等手段對設備狀態(tài)、氣體濃度、綜合環(huán)境進行實時監(jiān)測,實時回傳至調度指揮中心,提升危險環(huán)境下的安全生產管理能力,提高了安全生產的預測效率和管理水平。

  (五)電力行業(yè)

  電力行業(yè)主要涉及發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個環(huán)節(jié),存在安全管理困難大、環(huán)保要求高、信息孤島、設備實時監(jiān)管難、精細化管理難等痛點,面臨向“清潔、低碳、高效、安全、智能”的轉型挑戰(zhàn),發(fā)展智能化制造、精益化管理等模式潛力大。

  中核集團、國家電網、南方電網等利用5G技術,實踐在發(fā)電環(huán)節(jié)的現(xiàn)場輔助裝配、輸電環(huán)節(jié)的無人智能巡檢、配電環(huán)節(jié)的設備故障診斷、用電環(huán)節(jié)的生產現(xiàn)場監(jiān)測等典型應用場景,取得了明顯成效。

  案例1:中核集團與中國移動合作,在福建省福清開展5G+核電項目建設,實現(xiàn)了現(xiàn)場輔助裝配場景的應用。在“華龍一號”六號機組的裝配建設現(xiàn)場,通過5G專網+AR等技術,工人佩戴AR眼鏡在專家遠程指導下成功裝配設備組件,解決了因疫情等因素導致專家無法到現(xiàn)場等問題,有力推動了專家資源共享和輔助裝配效率的提升。

  案例2:國家電網與中國電信合作,在山東省青島市開展“5G+北斗智能巡檢無人機”項目建設,實現(xiàn)了無人智能巡檢場景的應用。項目新建5G獨立組網(SA)網絡,完成了5GSA專網的圖傳模塊的研發(fā),引入北斗服務,實現(xiàn)無人機巡檢數(shù)據(jù)安全、實時、可靠回傳。解決了傳統(tǒng)輸變線路巡檢耗時長、耗人多、工作環(huán)境惡劣的問題,改善一線工人的工作環(huán)境,大幅降低安全風險。同時,采用圖像智能識別技術,實現(xiàn)無人機自主巡檢、圖像實時傳輸、缺陷智能識別、輔助決策輸出等功能,解決了困擾無人機巡檢操作難、回傳難、分析難的問題,大尺寸缺陷識別準確率達99%、小尺寸識別準確率達40%,工作效率提升百倍以上。

  案例3:南方電網與中國移動合作,在廣東省廣州市開展了“5G+智能電網”項目建設,實現(xiàn)了設備故障診斷場景的應用。在配網差動保護應用中,利用電力專用5G用戶前置設備(CPE)進行高精度網絡授時,通過5G網絡低時延特性,采集配電網電流相量數(shù)據(jù),傳輸至配電自動化主站,及時掌握線路情況,并進行在線監(jiān)測和診斷,發(fā)現(xiàn)故障區(qū)段后,依靠配電自動化主站進行故障隔離和供電恢復,解決了傳統(tǒng)配電自動化故障發(fā)現(xiàn)時間長、故障隔離區(qū)域大的問題,將故障隔離時間大幅縮短,最大程度減少故障停電范圍和時間。

  案例4:國網北京市電力公司與中國聯(lián)通、中國電科院合作,在北京市開展了“5G虛擬測量平臺”項目建設實現(xiàn)了生產現(xiàn)場監(jiān)測場景的應用。用電環(huán)節(jié)通過5G虛擬測量平臺,以12.8K的采樣率,對電能質量進行監(jiān)測。利用5G大帶寬、低時延技術特點,將儀表的分析部分云化部署,前端只保留采集裝置,解決了傳統(tǒng)采集裝置功能復雜、成本高的問題,將儀表設備成本降低90%。有效解決了電力運行監(jiān)測成本行業(yè)性難題,有力推動了電能質量監(jiān)測的規(guī)模部署。項目已在服貿會、石景山、延慶冬奧測試賽中廣泛應用。

image.png

b5c2c11af2b84ae7b035eb5addae7e44.jpg