辽宁省5G全连接工厂应用实践案例集-185正式版

辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 1 辽宁省辽宁省 5G 全连接工厂全连接工厂应用实践案例集应用实践案例集 2022 年 11 月 辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 2 声声 明明 本白皮书所有材料和内容的知识产权归中国工业互联网研究院所有（注明是引自其他地方的内容除外），并受法律保护。任何单位和个人未经中国工业互联网研究院授权，不得使用或转载本书中的任何部分，授权后转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国工业互联网研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。中国工业互联网研究院 联系方式：010-87901254 邮箱：limingchina- 辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 3 前前 言言 自 2019 年“5G+工业互联网”512 工程启动实施以来，“5G+工业互联网”创新发展取得阶段性成效。2022 年，为指导各地区各行业积极开展 5G 全连接工厂建设，带动 5G 技术产业发展壮大，工信部组织编制了5G 全连接工厂建设指南。依据建设指南，本案例集编制组在梳理了辽宁省工业企业在建设 5G 全连接工厂的建设成果和不同行业对网络的典型需求后，汇集了 24 个辽宁省 5G 全连接工厂建设的优秀案例。本案例集中的案例主要聚焦在装备制造业、钢铁、石化化工、电力等行业，主要分布在沈阳、大连、阜新、鞍山等城市，与辽宁工业体系发展情况基本匹配。在 5G 典型应用场景方面，现有案例主要应用在无人智能巡检、机器视觉质检、厂区智能理货、设备远程操控等场景。在 5G 全连接工厂的应用成效方面，在行业发展的提质、降本、增效、绿色、安全方面均具有明显效果。下一步，案例集工作组将继续关注 5G 标准技术发展、5G 产品研发和一体化推进，持续推进辽宁省更丰富的 5G 全连接工厂建设，从而进一步打造“5G+工业互联网”中国方案和中国品牌。辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 4 目目 录录 辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集.1 声 明.2 前 言.3 目 录.4 一、本钢板材冷轧总厂 5G 智慧冶金项目.6 二、本溪工具 5G 智慧工厂.12 三、大连冰山集团 5G 智慧工厂.18 四、国网辽宁“5G+能源互联网小镇”.24 五、锦州丰安实业 5G+工业互联网平台项目.34 六、喀左鹏达铸造 5G 全连接工厂项目.42 七、辽宁排山楼黄金矿业 5G+智慧矿山项目.53 八、绥中电厂 5G+智慧巡检项目.58 九、大连核电石化 5G“数字赋能智慧工业园区”.73 十、大连中远海运川崎船舶 5G 智慧园区.80 十一、鞍钢股份鲅鱼圈钢铁 5G 智慧冶金项目.85 十二、鞍钢 5G 智慧冶金项目.92 十三、抚顺新钢 5G 钢铁全连接工厂.101 十四、大连亚明汽车部件 5G 全连接智慧工厂.116 十五、航天三菱 5G+工业互联网智能工厂.129 十六、华晨宝马 5G 全连接数字工厂.137 十七、“5G+工业互联网”中航沈飞示范工厂.144 辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 5 十八、辽阳石化设备预测性维护项目.148 十九、鞍钢 5G 无人驾驶及地下矿智慧矿山.152 二十、福耀玻璃 5G+MEC 物流工厂.159 二十一、东北制药 5G 融合定位项目.164 二十二、芯元微电子 5G 协同设计项目.169 二十三、大连冶金轴承 5G 全连接工厂.172 二十四、海正工业设备 5G 定制网业务.183 辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 6 一、一、本钢板材冷轧总厂本钢板材冷轧总厂 5G 智慧冶金项目智慧冶金项目(一一)基本信息基本信息 项目实施单位 本溪钢铁（集团）信息自动化有限责任公司 项目合作单位 中国移动通信集团辽宁有限公司本溪分公司(二二)项目简介项目简介 本钢板材冷轧总厂轧后库为酸洗及镀锌环节中间物料暂存区，共4 台天车承担物料转运工作，为提升企业信息化水品、降低人工运营成本、提升生产效率，本钢板材公司联合本钢自动化、本溪移动、唐钢自动化开展 5G+无人天车系统研发探索，并于 2022 年 7 月正式投入运行。无人行车系统平台建设中充分考虑三冷轧区域机组各产线生产工艺和生产节奏的特点，满足生产组织和管理的需要，实现最大限度地节约人力，降低钢卷的查找时间，减少库存占用，提高钢卷周转速度，提升钢卷的上料、产出入库及发货的作业率。同时，为了实时呈现各天车运营状态，引入数字孪生技术；结合现场作业安全保障要求，同步引入多台基于 5G 网络数据回传的摄像头，辅以机器视觉的安全管控，确保行车行使安全、吊运安全。(三三)项目需求与痛点项目需求与痛点 天车是冶金场景的常用运输工具，但由于天车作业环境艰苦且工辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 7 资水平不高，目前本钢三冷轧后库的天车工均为工龄较长员工，在用工老龄化的同时，工作环境及待遇无法吸引年轻人问题彰显，未来经营存在较大风险，亟待引入无人化的天车控制系统。传统无人天车都是通过工业Wi-Fi来实现中控室和天车之间的通信，但工业 Wi-Fi 的稳定性及可移动性问题较大，天车在互相移动的过程中如果出现信号断续，就有可能发生碰撞，不管是设备损伤、钢卷表面损伤还是人身伤害，损失都是巨大的。通过引入高可靠的 5G专网，利用 5G 的低时延特性叠加保护通道，将 5G 网络作为无人天车的第一控制链，将 Wi-Fi 网络作为热备模式第二路由。通过建设本钢三冷轧厂库区无人化系统，实现库区的智能化管理，高效利用库区空间，降低人力成本，有效延长设备寿命，同时提高生产效益，实现天车自动平稳驾驶。由库区无人化系统自动管理钢卷的倒垛、上线、下线，提高工厂的安全水平，降低人为事故风险。通过库区无人化系统与冷轧 MES 系统，产线一、二级系统的衔接，有效贯通工厂的信息流和物流，逐步达到建设智能化工厂的目的。同时，在实现了无人天车系统控制后，通过引入数字孪生及机器视觉监控系统，远程化监控天车状态。(四四)项目总体建设方案项目总体建设方案 项目根据现场调研和投资金额，确定为 5G 混合组网的方式进行5G 网络建设，如下图所示。项目于本钢三冷轧后库内部署 UPF 设备实现生产数据不出厂，保障低时延、高可靠需求。同时，借助现网基辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 8 站设备的搬迁调整，将 3 台 AAU 设备搬迁至厂房内，实现整体轧后库库区 700MHz、2.6GHz 的双层 5G 网络无死角覆盖。图图 1 5G 专网组网拓扑图 在网络与应用协同方面，如下图所示，通过 5G 工业级 CPE 打通PLC 数据向控制服务器的回传路径，同时通过开通 5G 终端互访功能，可实现天车本体、夹钳之间 5G 回传数据不经过服务器的信息交互（并建立了基于 Wi-Fi 的第二路由），最大程度降低控制时延。在出现不可预知的服务器故障等网络连接问题时，提供传统天车控制模式的选项，最大程度保障生产安全。辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 9 图图 2 5G 与天车应用拓扑图 在天车控制系统建设方面，通过对 4 台天车系统更换智能夹钳并进行本体PLC数据交互的改造，实现与平台服务器的数据对接控制。同时，将三冷轧全量钢卷库位进行规范化位置点采样，确保无人天车能够精准完成物料搬运。天车的实时状态数据进行平台回传后，形成数字孪生呈现，并在天车关键点位安装视频监控。辅助后台机器视觉判别平台，对特殊行为进行管理。(五五)5G 应用场景应用场景 1.5G+无人天车无人天车 基于 5G UPF 下沉园区的低时延、高可靠保障，将天车运行数据与服务器平台交互，通过智能化的排产系统向天车下达施工指令，辅助以库位的规范化管理，从而达到天车无人化控制的目标。辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 10 图图 3 无人天车单体状态控制面板 图图 4 无人天车四车联动控制平台 辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 11 2.5G+数字孪生数字孪生 通过 5G 协助天车运行状态信息的实时采集，回传至数字孪生服务器，通过提前构建天车模型，实现实时化的天车状态呈现，辅助监控人员进行生产安全管理。图图 5 天车数字孪生平台呈现 3.5G+智能监控智能监控 由于天车无人化管理后，对于生产安全提出了更大挑战，通过在天车关键位置部署高清摄像头，并由 5G 工业级 CPE 将影像数据传送至后台服务器，在视频平台定制多项关键图像识别算法，在存在生产隐患后第一时间报警，降低事故发生概率。(六六)项目成效项目成效 本项目为全省首个 5G 无人天车应用、全国领先的 5G+Wi-Fi 热备应用，更是全国首个基于 5G 终端互访调度的本体、夹钳通信案例。辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 12 在社会效益方面，无人天车信息化达到省内领先，通过验证 5G+无人天车的可行性对于本行业与 5G 融合的影响巨大。经济效益方面，累计从天车生产中释放 16 个人力资源，以投入到安全生产监控当中，年平均降低成本超百万元。二、二、本溪工具本溪工具 5G 智慧工厂智慧工厂(一一)基本信息基本信息 项目实施单位 本溪工具股份有限公司 项目合作单位 中国移动通信集团辽宁有限公司本溪分公司(二二)项目简介项目简介 本溪工具厂结合自身战略发展方向，响应辽宁省工信厅和本溪市工信局在“5G+工业互联网”、碳达峰碳中和、数字化等发展的建设号召，并重点目标解决自身上述的需求的痛点，梳理规划了“1+N+IOT”整体的 5G 工业智慧园区规划。建设一张连接生产数字化要素的精品5G 专网、落地 N 个 5G+工业互联网创新应用、打造一个企业级别全方位数字化升级管理的数字化 IOT 管理平台。(三三)项目需求与痛点项目需求与痛点 本溪工具厂信息化水平不高，大量依赖人工进行生产。同时，工序之间生产物料人工转运，以及质量品控的人工抽检存在生产效率低，辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 13 出错率高，且工人管理难等痛点。企业存在扩产和产线调整需求，但既有的 MES 等信息化系统接入改造投资巨大，而且由于协议封闭、一期规划等原因，数字化的精度不足，缺少人员管理、订单追溯的有效数据支撑，企业数字化基础设施不够完备。MES、OA 等全部于公有云部署，存在信息泄露风险的同时，性能不够稳定并且物流领域暂未实施数字化、智能化改造，货物周转不透明、码放随意，码放方式决定只能通过人工进行搬运、不及时错料等情况频发。同时，当前企业外部竞争压力巨大，例如招工困难、疫情导致的全球市场影响等。东北地区年轻人流失严重，不愿意去工厂，工厂工人老龄化严重。由于新冠疫情蔓延，全球制造业停滞，工具股份今年订单飞速增长，导致生产人力资源极度短缺。企业生产数据孤立且无法进行质量溯源。企业有 40%的收入来源于出口，国外客户要求产品质量数据全溯源而本溪工具厂缺乏此类产品质量追溯。(四四)项目总体建设方案项目总体建设方案 本溪工具厂建设了 2.6+4.9G 双模 4*4 MIMO 有源室分基站覆盖的车间 5G 网络，如下图所示，通过下沉 UPF 分流至园区内新建机房和移动公有云，将既有应用和系统进行迁移。同时，业务层面使用 5G工业网关与客户生产线控制系统 PLC 机柜互联并进行协议解析，实现产线数据的全面感知，落地 iWMS 和 5G 无人叉车、5G AGV 设备实现厂区内物料周转的无人化搬运和透明化管理，部署机器视觉应用对齿条进行齿形检测，以提升产品品质和市场竞争力。在 5G 创新业辽宁省 5G 全连接工厂应用实践案例集 14 务单点落地的基础上，本溪工具厂还建立了智慧工业园区平台，做到先期部署的数字化工业 APP 和 5G 行业应用的集中一站式纳管。图图 6 5G 组网拓扑图(五五)5G 应用场景应用场景 1.5G 云化在线质量检测云化在线质量检测 由于需要极高的检测精度、极为复杂的工况条件以及工艺约束条件复杂，一直以来铣齿检测都是业界难题。同时，由于铣齿的精度直接影响了客户的满意度，故本溪工具多年来尝试了很多方案。通过历时 2 年的研发，最终探索出基于 5G+超高清工业相机+自动化联动机构的全