鋼鐵是怎樣煉成的？《鋼鐵是怎樣煉成的》裏如此形容——“鋼是在烈火和急劇冷卻裏鍛煉出來的，所以才能堅硬和什麼也不怕”。
當5G和AI的浪潮來襲，鍊鋼這個硬核的傳統制造業典範會和新技術碰撞出怎樣的火花？
6月27日，世界移動通信大會（MWC上海）揭曉了2024亞洲移動大獎，上海電信聯合寶鋼股份厚板事業部等打造的“5G確定性網絡在智能製造中的應用”項目榮獲2024年亞洲5G行業創新獎。該項目探索了利用5G-A新特性“5G確定性網絡”打造可預期、可規劃、可驗證、有確定性能力的鋼鐵行業智慧專網，並在此基礎上研發出新型控制架構技術，便捷實現鋼鐵製造中多工序協同動態過程的控制。
在寶鋼股份生產基地，工業力量和5G智慧深度融合，迸發出了新質生產力的澎湃力量。
突破：一次“0”到“1”的實踐
走進上海市寶山區富錦路885號，似乎每一寸空間都瀰漫着鋼鐵的獨特氣息：整齊劃一的深藍色工服、熱火朝天的生產車間……
在這裏，機器的轟鳴聲與金屬碰撞發出迴響，一條條表面泛着橘紅色光芒的鋼板緩緩通過軋機，完成“軋”這一重要工序。這些“新鮮出爐”的鋼板溫度高達900多攝氏度。
讓寶鋼股份中央研究院高級主任研究員王全勝頗感自豪的是，全套生產流程正在一套由寶鋼自研的鋼鐵生產控制體系的指揮下有序進行。
“我們等不及了，所以就聯合了國內的優勢技術力量，融合5G、AI等，搭建了一套技術自立自主的鋼鐵生產控制體系。”王全勝透露，催生新型鋼鐵生產控制體系的原因主要有兩個。
其一，寶鋼生產線在生產一些高精尖的鋼鐵產品時，有一些特殊的生產控制措施，在現有的自動化系統中不容易實施，亦不能達到期望的效果。
其二，最近十幾年來，中國的科技行業進步巨大，在與工業控制相關的信息通信技術領域，以5G爲代表的技術已經處於世界領先水平，但國內鋼鐵行業自動化的基礎軟硬件皆由國外專業電氣公司開發，採用的技術體系封閉保守，導致國產新技術難以應用在鋼鐵生產實踐中。
如今，展現在眼前的這套寶鋼自研的國產鋼鐵生產控制體系，融入了5G、AI等新技術，比國外系統更加先進。
“通過5G確定性網絡實現了寶鋼工業控制系統從‘0’到‘1’的開拓性實踐，該技術成果整體技術達到了國際先進水平，其中，5G在軋鋼控制中的應用處於國際領先水平，標誌着寶鋼智能控制技術發展進入了一個新階段。”上海電信工業和服務業大客戶部總經理湯凱鋒表示，上海電信工業BD團隊和寶鋼股份厚板事業部等一直在探索如何打破國外工業控制軟件的壟斷，安全、自主、可控地重構自己的工業控制體系。
賦能：5G和AI“雙管齊下”
在車間現場，屏幕上一串串跳動的數字十分顯眼。據介紹，這些數字表示5G的時延，毫秒級時延意味着工藝擁有極高精度。“比如，我們生產一張平的鋼板，如果時延變得較大，就意味着相應的控制週期有了波動，產品的厚度就不均勻了。”王全勝說。
5G在鋼鐵生產領域的應用範圍很廣，一張廣域的5G專網覆蓋並支撐着寶鋼的更多技術創新。例如，5G可以縮短生產線建設或改造的工程週期；5G可以減少設備維護員工的日常電纜巡檢，特別是在一些安全風險較高區域的日常巡檢中，能夠從根本上改善生產勞動安全狀況；另外，5G網絡可以“一網多用”，承載生產線攝像頭、聲音、震動傳感器等多路生產信號。
除了5G，AI也在5G低延時、高帶寬的無線網絡底座上大顯身手。輪廓檢測設備的高分辨率相機將軋後鋼板的圖像進行實時採集，結合AI圖像拼接和邊緣檢測算法提取鋼板輪廓信息，最終得到生產所需的輪廓特徵因子，提供前向的軋製工藝優化，同時對後續鋼板的在線剪切提供指導意見。藉助AI自適應功能，其可持續對算法進行優化迭代，以提升決策精度。
“我們希望軋出來的鋼板是規規矩矩的矩形，但是有的時候邊角是圓的，可能還有斜的，或者彎的。AI設備可以自動檢測出鋼板形狀，進而影響後續‘怎麼切’的環節，完成對鋼板質量形態的精細化‘補救’。”寶鋼厚板事業部電氣設備高級主任工程師鄭勇說，以前沒有AI輔助的時候，唯有依靠人工判斷。
領跑：“軋鋼專家”和“通信專家”共創
想要敢爲天下先，在鋼鐵生產控制體系乃至整個生產流程的更多場景大膽應用5G和AI技術，這個由5G-A賦能的鋼鐵智能製造系統是怎樣煉成的？
上海電信工業和服務業大客戶部解決方案經理宋恆國介紹，上海電信和寶鋼股份各有分工，簡單來說，就是先進網絡與鋼鐵應用的互相奔赴，“上海電信技術團隊主要聚焦5G確定性網絡，保證這張網絡是足夠可靠的；寶鋼側重於新型控制架構應用本身。”
“我們將原先工廠常見的串行控制結構，即從現場設備到PLC、SCADA，再到MES、ERP等控制結構融合成雲和端的兩層結構，即端側爲現場設備，雲側將PLC、SCADA、MES、ERP集中地進行雲化部署。”湯凱鋒說，這樣做帶來兩個好處：其一，將原先一個個封閉的、壟斷的環節進行融合，使得數據交互和控制更爲安全、自主、可控；其二，在生產過程中難免會有工藝的誤差，因爲原來是分佈式的結構，後道環節不清楚前道環節是否產生了誤差，現在都虛擬化集中在雲側，如此一來，數據交互更爲便捷和迅速，即使出現誤差也可以通過算法及時校正，使得精度控制更爲準確。
在該項目中，除了利用5G“做功”，還應用了5G-A的最新技術特性，如超級時頻摺疊技術、雙發選收技術、亂序遞交技術等。
以超級時頻摺疊技術爲例，一般人們日常生活中使用的5G網絡以下載應用爲主，時隙配比爲7:3，即70%下行、30%上行；超級時頻摺疊技術就是將兩個時隙合併，即一個70%用於下行，30%用於上行，另一個30%用於下行，而70%用於上行，通過這樣的摺疊確保單位時間內的上行帶寬大幅提升，以滿足工業場景的個性化需求。
在寶鋼廠區，5G網絡設備的部署方式也很有講究。“我們會根據業務類型對上海電信的網絡提出要求，比如時延要達到多少毫秒，速率需要達到多少，上海電信團隊則會實地勘察，結合具體的使用場景以及工業控制系統的特點，給出更有針對性的網絡部署方案。”王全勝介紹，5G基站主要部署在廠區，電氣室內則增加了專用的5G UPF等單元，使用寶鋼廠區部署的5G新型網絡，把UPF與新型控制架構服務器連接起來，構成一套完整、安全的5G專用網絡，所有生產數據都會留在5G專網之內。
對於今後的發展，寶鋼股份設備部通信技術組組長陸爽表示，2024年，寶鋼寶山基地將完成全量下沉5G核心網，以及無線數據採集平臺的建設，爲5G工業應用奠定數據傳輸基座。此外，隨着 5G-A技術的正式商用，寶鋼也將進一步探索更高帶寬、更低時延的數據傳輸在工業控制領域的實際應用。
湯凱鋒表示，上海電信在5G通信產業鏈中扮演着關鍵的角色，其主要的表現就是更廣、更前、更深。更廣即覆蓋更廣，目前，上海電信已部署超1.3萬個5G-A基站，預計年內部署規模超過2萬站；更前即技術引領，如聯合合作伙伴，攻克了WiFi與5G融合組網、用戶精準溯源等關鍵技術難題；更深指的是應用落地，如與合作伙伴一起，共同開展標準制定、驗證試點、商用推廣等，以推動整個產業鏈的發展。
