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从“尝鲜”到“钢花四溅”,5G+工业互联网应用落地有讲究

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细如发丝的玻璃光纤被飞速裹上层层钢丝和塑料保护层后,有序地通过飞光纤光缆股份有限公司光缆车间内的5G机器视觉质检,千分之一厘米的检测精度不会放过光纤护层上任何一个鼓包和拉伸瑕疵。在武汉钢铁有限公司冷轧厂4#镀锌线上,操作员在中控室用鼠标轻轻一点,一台捞渣机器人干劲十足地挥动着机械臂,带动下方的捞渣斗慢慢伸入锌液池内,按照设定的路线和速度,缓缓捞出浮起的锌渣……

近日,记者来到武汉5G+工业互联网现场调研时,感受到5G和工业制造擦出的别样火花。不仅在钢铁和电子设备制造业,“5G+工业互联网”已经深度应用在20大典型应用场景所在的22个国民经济重点行业中。随着应用从生产制造外围环节向内部关键环节加速延伸,数据要素的流通确权、生产安全等今后一阶段产业面临的共性化难题值得关注。

已在20个应用场景、22个重点行业深度应用

走进武汉钢铁有限公司,在管控中心、热轧操控中心和2250毫米热连轧生产线上,记者看到,“智慧大脑”实现从原料进厂到成品出厂全流程可视管理、全生命周期增值服务,从铁水入场到轧制成材全程无人操作;机器人忠实而“虔诚”,在3D岗位上干劲十足。“现在高炉作业现场的巡检工、调试工已经从作业现场解放出来,坐到操控中心,用手机、电脑就能把活干了。”武汉钢铁有限公司热轧操控中心一位“90后”工程师告诉《中国电子报》记者。

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不光是把作业人员从生产一线解放出来,5G、AI等新一代信息技术从外围操作环节向关键生产环节渗透,是两年来武汉钢铁有限公司应用工业互联网取得的重大突破。据了解,从2020年初开始,武钢有限公司开始采用“一键式”钢铁智慧制造。今年5月,武钢有限公司又与湖北联通在厂区内建成开通了49个5GC核心网配套基站,基本覆盖厂区内户外公共区域。将核心网和承载网全下沉到企业园区,5G+无人行车、5G+智能铁水调度、5G+无人机巡线已应用地炉火纯青。

在日前举办的2021中国5G+工业互联网大会上,工信部发布了第二批“5G+工业互联网”典型应用场景和重点行业实践,涉及到生产单元模拟、精准动态作业、生产能效管控、工艺合规校验、生产过程溯源、设备预测维护、厂区智能理货、全域物流监测、虚拟现场服务、企业协同合作等十大应用场景,和包括石化化工行业、建材行业、港口行业、纺织行业、家电行业在内的5大重点行业。

此次发布的5大重点行业加上今年5月工信部发布的第一批“5G+工业互联网”重点行业,可以看出,应用已从先导性应用领域,逐渐向国民经济各个重点领域不断扩展;从5个局部场景到10个深度场景层层递进,体现出应用已逐渐触达生产环境最核心领域。

“去年大家还在分享宁波港等港口‘尝鲜’5G+工业互联网的典型案例,但到了今天,全国已经有包括天津港、镇江港在内的30多个智慧港口展开工业互联网应用,应用场景也从最初的‘龙门吊’扩展到了无人集卡等场景。” 华为技术有限公司轮值董事长胡厚崑在大会发言时欣喜地说。

作为为工业互联网提供坚实网络基础设施的电信运营商,中国移动董事长杨杰指出了工业互联网发展过程中的三个特点。一是产业体系更加完善。网络、平台、数据、安全等全产业链体系逐步健全,由电信运营商、生产制造企业、平台服务提供商、工业应用提供商等组成的产业生态快速壮大。二是服务领域更加广泛。从个别典型领域向钢铁、机械、电力等数十个国民经济的重点行业加速扩散,高端领域竞争力逐步提升。三是应用环节更加深入。从生产辅助环节向生产的核心环节逐步渗透。5G的全连接工厂,机器视觉检视、精准远程操控等应用场景已经具备了规模复制的条件。

工业数据共性标准研制迫在眉睫

工业数据是工业制造企业的“无形资产”,是工厂产品服务全生命周期运维和业务优化升级的命脉。

中国工程院院士邬贺铨在大会演讲时指出,工业互联网的赋能主要体现在工厂收集数据、分析数据、自主决策等方面。5G的高带宽、低时延、广连接的优势打通了数据采集到传输的全过程,使得数据发挥着越来越重要的生产要素作用。

在胡厚崑看来,数字化转型其实就是一种数据驱动下的转型,不仅要求工厂取得出、算得快,还要能用得好。但当前我国的工业设备种类繁多,源头数据格式不一致,互联协议也不统一,这会导致数据采集的成本高、周期长,而且整合分析非常难。因此要让数据规范化,解决数据标准化的问题。

“以华为工厂为例,我们做印刷电路板,印刷机有36个参数,其中对质量有关键影响的有六七个参数,即便要对这六七个参数进行采集,过去也是非常困难的。因为印刷设备的厂家很多,往往一个生产厂房里面有十几种设备,大家的接口协议都不一样。过去为了采集这些数据,完成设备的连接就需要两三个月的时间”胡厚崑介绍,“那么在华为怎么办呢?我们在华为内部构建了统一的数据标准和互联的协议,用内部的统一的数据标准互联的协议,设备物联周期就可以从过去的两三个月缩短到一周的时间。靠着这样一套协议,华为的制造基地已经完成了7万多套工业设备的连接。

除了数据要素的流通,数据确权问题也亟待破解。一套数据用在这个场景有价值,但可能用到另一个场景就没有价值,就像小区的电梯数据,究竟是属于业主的还是小区的很难界定。

谈及数据确权的路径,与会专家普遍指出了两条实施路径,一个是在数据流通中解决,确权也好,定价也好,价值是可以互相理解的;另一个是在产业上下游通过一定的技术机制,能够知道数据是谁在用,也可以收回,但这还需要产业上下游各个方面共同来推进,但会是一个比较漫长的过程。

牢牢守住工业安全生产“红线”

5G与工业系统的深入融合,打破了传统工业相对封闭可信的生产环境,扩大了网络攻击面,工业互联网的安全防护变得脆弱、易受攻击。国家工业信息安全发展研究中心发布的《2020年工业信息安全态势报告》显示,公开发布的工业信息安全事件274起,涉及20余个国家的多个重点行业。

奇安信集团总裁吴云坤指出了工业安全目前面临的三大挑战:由于工业互联网软硬件的基础安全脆弱,配置、管理跟不上;数据加速流通,数据泄露风险加剧;信任机制粗放,内部威胁愈演愈烈等。

吴云坤建议建立起“一中心两体系”,即态势感知与管控中心、零信任体系和安全防护体系。实现态势感知,可采集工控网络的资产、漏洞、威胁、行为等数据,统一汇总至工业安全态势感知平台集中分析,并做可视化呈现,实现对控制网的整体安全监控,对工业互联网安全态势监管平台开放接口,实现与行业监管机构的事件通报和处置联动,同时协助防护主机安全、监测安全风险,建立起“权限最小化”原则,防范内部威胁。

武汉大学国家网络安全学院常务副院长赵波则从系统层和网络层两个层面给出工业安全建议,基于可信计算技术、密码防护技术、深度感知与检测技术,保障工控系统环境、认证与运行的可信性,从而实现高可信的5G融合工控系统。

“对于工业安全来说,还需要把我们现有的生产流程从流程驱动型变成数据驱动型。为减少故障损失、提升设备完好率,需要让整个流程生产从一个“黑箱”变得可视,把有经验的工人、技师的能力变成数字化,可以复制,从提升安全生产能力。”中兴通讯总裁徐子阳说。

责任编辑:赵强


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