5G+工业互联网助力鞍山钢铁生产数字化升级

2021-05-27 作者:中兴通讯 马恒
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5G+工业互联网助力鞍山钢铁生产数字化升级

发布时间:2021-05-27  作者:中兴通讯 马恒  阅读量:

鞍山钢铁集团公司是具有悠久历史的大型钢铁联合企业,为中国钢铁工业的发展壮大做出了卓越贡献。2010年5月,鞍山钢铁集团公司和攀钢集团有限公司联合重组,成立鞍钢集团。在十四五开局之年,鞍钢集团面临生产、通信设备老化,信息化和自动化生产技术滞后等一系列问题,迫切需要借助新技术提升生产效率、降低生产成本、提升管理水平。国家相关政策也驱动国内钢铁企业加快转型升级步伐,以推进国家钢铁产业战略落地。 

鞍钢集团数字化转型升级路径 

在数字化转型过程中,鞍钢集团紧紧把握钢铁智能制造升级路径的四个方面:第一,钢铁业务驱动,钢铁流程的生产、质量、能源、设备、物流等业务需求驱动智能制造建设;第二,信息技术支撑,利用新兴ICT融合信息技术与传统自动化、数字化、网络化技术进行集成,支持智能制造发展;第三,以物联网平台为核心实现多维数据融合,将传统控制系统数据、工序数据、专业属性数据进行融合,充分发挥数据价值;第四,系统功能协同,传统五级控制架构朝纵向单业务云边端协同、多业务横向协同发展,实现系统高效。

随着我国5G技术的成熟和商用,“5G+工业互联网”为传统制造业智能化转型提供了最优解。特别是钢铁生产领域,因其流程长、工艺复杂、场景多样化、经济体量大的特点,成为5G应用场景落地的主要战场。5G的特性切合了钢铁企业智能制造转型的无线网络应用需求,其高性能、低时延的特点也满足了远程集控、数据采集、机器视觉、AR运营维护等垂直领域的数据传输要求。“5G+边缘工业互联网平台”则是孵化智能应用,助力智能制造的重要信息基础设施。 

业务创新,网络先行 

2020年,作为中国移动第一个4.9GHz频段外场试点场所,辽宁移动鞍山分公司在鞍钢厂区建设了64个公网基站,其中首次部署多个4.9GHz基站和MEC边缘云资源池,遍布园区的基础设施为5G工业场景业务创新提供了坚实的通信基础。

2021年,鞍山移动将进一步加速在多个区域部署商用的4.9GHz基站,全方位满足鞍钢总部和各分厂业务对带宽和可靠性的严苛要求。通过新型的5G专网建设,鞍钢集团将打通OT域与IT域的连接,实现物联网和互联网融合的新型工业互联网,更好服务地于工业现场。 

成功试点5G+工业互联网三大业务场景 

2019年起,鞍钢集团信息产业有限公司携手中兴通讯、鞍山移动,利用5G新基建基础设施,在信息技术支撑和物联网多维数据融合方面进行了实践,成功试点5G+工业互联网三大业务场景。 

热轧生产线5G电机生命周期管理

鞍钢冷热轧产线有各种辊道电机需要维护,可通过5G终端和网络传输采集模拟量或数字量数据,同时通过新建MEC,实现数据分流,将采集数据上传至工程师站。工程师站将数据处理后上传云平台,分析采集的数据,输出设备评估和故障预测,延长设备使用寿命,提升生产效率。

本项目系统应用在热轧厂1780生产线400台辊道电机上。在电机24小时不间断工作中,传感器通过采集辊道电机电流、振动、温度等运行时的状态参数,利用无线网络传送到精钢云平台。系统采用过程检测、人工智能和大数据技术,借助高速信号采集、分布式建模和专家诊断能力优势,提供基于数据建模、多元统计等过程监测方式,实现电机生命周期管理。系统上线后该生产线避免紧急停机、故障维修次数下降20%,通过管控系统提升机组作业率5%,每年节约维修费用约10万元,每年产值增加收入8750万元。 

冷轧车间5G机器视觉带钢表面质量缺陷检测

该系统主要应用于工业生产线上的质量检测。生产线工业相机(后续内置5G模组)+MEC边缘计算服务器,MEC将用户面数据流分流至鞍钢云平台“精钢云”;信令流通过MEC连接SA核心网。通过多条产线共享缺陷库,提升检出率和识别率,提升工作效率,后续可推广至铝板、钢板、造纸等行业的质量检测。

本项目应用在冷轧厂4#线酸轧机组,上下两侧各安装工业相机3台,利用工业相机拍摄高清图像,每秒拍摄图片120张,生成完整图片40张,合成后的高清图像通过5G网络上传到精钢云平台,满足生产线4米/秒的高速运转速度。在云平台侧采用图像处理软件、图像拼接合成软件、缺陷检出及识别分类算法软件执行计算,利用采集到的共享数据及机器学习模型、共享缺陷识别库、优化缺陷类别库自动判定带钢表面缺陷超出产品质量许可范围的钢卷。

方案解决了图像同步自适应、光照强度自适应、带钢跟踪自适应等多项技术难题。通过部署带钢表面质量缺陷检测,目前此生产线常规缺陷检出率达95%以上,常规缺陷识别率最高可达98%,设备稳定运行率99%。对带钢缺陷的实时检出,可降低可控重复缺陷的持续产生,减少产品表面质量人工判定易产生的异议,每条生产线每年提高经济效益400万元,可避免停机和伤辊等事故发生,每年降低成本300万元。 

炼焦厂5G机器视觉皮带通廊安全监测

基于5G的机器视觉皮带通廊安全系统是视频监控系统与自动控制系统的结合,通过视觉分析给出控制建议,实现整体自动化,保障设备运行期间的安全和稳定。

本项目应用在炼焦厂皮带通廊,在100米皮带通廊部署摄像监测系统,覆盖皮带头尾部、皮带通廊出入口、皮带作业重点区域,共计16个4K高清摄像头。高清视频通过5G网络回传到精钢云平台,通过人员目标检测及动作检测、原料检测、皮带检测等内容,搭建机器视觉全监控平台,提升现场设备管控能力,保障现场工作人员安全。通过现场采集的图片分析,误检从9204张减少到15张,未出现漏检图片,检测准确率为99.99%以上。该系统每年可节省皮带维修费100万元。

 

2021年1月,鞍钢集团全球首发一键式5G工业专网+智慧炼钢生产控制场景,并接待了工信部、发改委、市政府和移动集团等多批领导的视察。后续鞍钢集团将联合中国移动、中兴通讯,在物联网平台业务赋能工业应用、AR远程运维等多个5G场景进行规模商用试点,力争将5G创新应用从盆景向风景转化,最终向商业闭环的前景不断推进。

 

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