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5G如何助力鋼鐵智造?

2021-11-16 08:34:00

  顧廷權(quán)
  OT(運(yùn)營技術(shù))與ICT(信息通信技術(shù))加速融合為OICT是大勢所趨,必將給鋼鐵行業(yè)傳統(tǒng)的運(yùn)營管理與控制系統(tǒng)帶來顛覆性變革,逐步取代傳統(tǒng)OT技術(shù)及其組網(wǎng)形態(tài),并通過全連接、虛擬化(數(shù)字化)、云化和閉環(huán)控制等實(shí)現(xiàn)資源全局優(yōu)化。同時,鋼鐵行業(yè)因具有流程連續(xù)化、重資產(chǎn)、信息密集、高能耗、高排放、工況環(huán)境惡劣、高危險性、強(qiáng)干擾、無線通訊信號屏蔽點(diǎn)多面廣等特點(diǎn),也對“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”提出了更加嚴(yán)苛的要求。
  目前鋼鐵運(yùn)營管控系統(tǒng)通常由5級構(gòu)成:L0——感知與執(zhí)行設(shè)備級,L1——基礎(chǔ)自動化控制級(PLC),L2——過程計算機(jī)控制系統(tǒng)級(PCS),L3——制造執(zhí)行系統(tǒng)級(MES),L4——企業(yè)資源規(guī)劃級(ERP)。
  從微觀上看,鋼鐵行業(yè)的OT,可以理解為操控,比如操控一臺設(shè)備,涉及基礎(chǔ)自動化電氣控制級PLC(可編程邏輯控制器)/DCS(分散控制系統(tǒng))/工控機(jī)(L1);從中觀上看,可以理解為運(yùn)行,比如運(yùn)行一條生產(chǎn)線,涉及L1和過程計算機(jī)控制級PCS(過程控制系統(tǒng))(L2)。感知與執(zhí)行設(shè)備級L0和L1、L2,是目前比較通行的對OT范疇的狹義理解。狹義的OT將是5G無線連接進(jìn)入鋼鐵行業(yè)核心制造環(huán)節(jié)的主戰(zhàn)場,也是充分發(fā)揮5G關(guān)鍵特性和體現(xiàn)其核心價值的主陣地(如表所示)。
  5G賦能鋼鐵制造流程L1級——由現(xiàn)有的“電子+電氣”架構(gòu)逐步向新型的“計算+通信”架構(gòu)演進(jìn),較短掃描周期(20毫秒以上,約能夠覆蓋基礎(chǔ)自動化控制70%以上的場景)邏輯(控制功能)與參數(shù)自動控制功能逐步向邊緣云側(cè)遷移,真正實(shí)現(xiàn)一條產(chǎn)線上各個設(shè)備之間橫向集成與數(shù)據(jù)自動流動,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整條產(chǎn)線“小閉環(huán)優(yōu)化控制”。泛在云化控制等將逐步取代傳統(tǒng)PLC、DCS以及工控機(jī)等,實(shí)現(xiàn)實(shí)時操作系統(tǒng)、工控開發(fā)環(huán)境、5G時間敏感與確定性網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一開放協(xié)議等核心技術(shù)安全可信。
  5G賦能鋼鐵制造流程L2級——逐步由現(xiàn)有的各個產(chǎn)線L2系統(tǒng)獨(dú)立架構(gòu)向多產(chǎn)線共享系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn),過程控制功能逐步向邊緣云側(cè)遷移,真正實(shí)現(xiàn)上下游產(chǎn)線之間橫向集成、L1與L2級之間縱向集成和數(shù)據(jù)自動流動,實(shí)現(xiàn)L1與L2之間、上下游產(chǎn)線之間“中閉環(huán)優(yōu)化控制”。
  從宏觀上看,OT則可以理解為運(yùn)營,比如運(yùn)營一家鋼企,涉及制造執(zhí)行管控層(L3)、企業(yè)資源規(guī)劃層(L4)以及商務(wù)智能等?,F(xiàn)階段不宜將所有數(shù)據(jù)都上中心云,端側(cè)和邊緣云(根據(jù)國際數(shù)據(jù)公司IDC預(yù)測,將有超過50%的數(shù)據(jù)在邊緣側(cè)處理)應(yīng)該分擔(dān)起必要的數(shù)據(jù)處理、存儲和分析計算等功能。
  當(dāng)前,5G在廣義OT層面的主要應(yīng)用場景包括工序(如煉鋼、熱軋、冷軋等)遠(yuǎn)程控制與集中操控、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、能效與排放監(jiān)控、人機(jī)物安全監(jiān)控等。5G賦能鋼鐵制造流程L3級,可以真正實(shí)現(xiàn)L1~L3之間、上下游工序之間“大閉環(huán)優(yōu)化控制”。
  筆者認(rèn)為,為了支撐鋼鐵智慧制造,實(shí)現(xiàn)鋼鐵運(yùn)營、管理、研發(fā)、制造、營銷等全流程資源優(yōu)化,非常有必要建立“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng),為各類要素之間的智能互聯(lián)互通互操作、數(shù)據(jù)自動流動提供綜合解決方案,實(shí)現(xiàn)任何人在任何時間、任何地點(diǎn)都可以投入工作。“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的技術(shù)發(fā)展方向主要包括硬件與系統(tǒng)軟件通用化、有線通信無線化、通信協(xié)議統(tǒng)一開放化、通信實(shí)時確定化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化、運(yùn)營管理與控制功能云化等,將變革傳統(tǒng)鋼企的商業(yè)規(guī)則和經(jīng)營模式,形成客戶驅(qū)動鋼企直接滿足其需求的生態(tài)圈。
  (作者系華為5GtoB鋼鐵行業(yè)首席專家)
  《中國冶金報》(2021年11月16日 04版四版)

 

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯:宋玉錚

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