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江西省5G应用系列展示:“5G+工业互联网”之八

来源自:新闻动态    点击数:1   发布时间:2023-12-16 10:44:23

  为加速推进5G融合应用规模化发展,推动5G融合应用从“样板间”向“商品房”转变,目前,已探索形成具有实际成效的“5G+”融合创新应用项目300余个,有效涵盖工业互联网、信息消费、数字化治理、融媒体、农业、医疗、车联网、交通、文化旅游、智慧城市、能源等重点行业领域,为各行各业高水平质量的发展提供新思路、新途径。现分方向进行展示,本期展示的是“5G+工业互联网”之八。

  随着“5G+工业互联网”512工程纵深推进,5G在千行百业的应用从创新试点步入加快速度进行发展期,传统产业正加速向数字化、网络化、智能化方向延伸拓展,5G+工业互联网创新应用从有突出贡献的公司内部拓展到产业链条上下游,形成了大中小企业融合融通发展格局,为经济提质增效升级发挥及其重要的作用。本次展览聚焦5G与工业互联网融合发展,从智慧工厂、智慧矿山、数字孪生等领域遴选出50个“5G+工业互联网”典型应用和案例成果,探索合乎行业发展实际的需求的数字化管理、智能化制造、网络化协同、服务化延伸、个性化定制等发展新模式新业态。

  步入快速成长的“5G+工业互联网”,正加速在垂直细分领域应用,推动工业化与信息化在更广范围、更深程度、更高水平上融合创新,成为全省推进数字化的经济做优做强“一号发展工程”的重要引擎。

  本项目运用5G技术、工业互联网、端到端设备全5G联网来融合公司目前已运行的MES系统、ERP系统、生产视频监控、保安视频监控等系统,创新5G应用,打造全省首家“5G+全连接”智慧工厂。同时以5G无线全连接企业、车间、设备、人员等各环节,打通企业数据流、业务流、管理流,为实现企业节能降耗、柔性生产等提供较为可靠保证,全方面提升企业数智化运营水平。

  本项目最为关注安全生产、质量检验、生产效率等共性问题。目前,厂内安全要素(人、机、物)缺乏实时监测、实时告警,厂内生产自动化和安全智能化不足,企业成本管理控制、经营分析能力和运营效率亟须提高。

  1.构建5G企业专网,让数据不出园区。采用比邻模式在吉安市边缘机房新建1套20G流量的边缘UPF设备(专用形态),实现4G/5G无线网络的媒体面业务处理和转发等功能。采用江西商用5GC核心网针对室外区域将采用BBU+AAU进行信号覆盖,室内场景使用QCELL进行覆盖。通过UPF下沉实现数据不出园区,实现极低时延的前提下有效保障数据安全。

  2.实现5G全连接,助智慧网络升级。对1600台设备做无线G+机器视觉分析技术,对作业区域进行作业规范、作业流程和作业风险的大数据分析,实时监测、实时告警,确保作业流程的规范化和可控化。

  3.打造态势感知平台,为安全保驾护航。针对采集的数据接入到安全态势感知平台,形成全面感知、威胁分析与预警、应急处置、安全策略、可视化展示等全生命周期防护。

  4.构筑5G+智能检测-AI机器视觉。对厂区存量摄像头进行5G改造与接入,在木林森内网的一台物理机上部署视频能力子系统,提供底层视频能力的汇聚和调度服务,实现视频实时浏览和查询回看应用。

  总体而言,降低预期生产所带来的成本10%-20%,预期降低非计划停机70%以上;预期减少设施安全问题80%以上。主要有:

  7.设备5G无线联网,简化工厂网络组网方式、部署及后期调整,极大地简化工厂网络维护,降低生产成本;

  该项目主要是针对矿山采运选等生产环节及质量管控、计量、安全、环保等管控环节,进行多技术融合研究和应用,创新利用新技术,通过提高信息传输效率、实现各信息化平台之间的交互和业务链的融合,达到提高作业效率、强化调度指挥、改善作业环境、优化生产经营的目的,推动工矿企业实现资源高效利用、绿色安全环保。

  传统的矿区信息化程度不高,企业员工办公及沟通效率低下,传统的有线网络无法适应矿区环境多变的作业环境,而一般无线技术存在覆盖半径小、稳定性可靠性差、带宽小、支持业务单一等问题,导致通信网络不畅、通信手段单一,无法有效支撑矿山开采生产的全部过程的各类信息化应用。

  1.5G专网建设。通过与公网、核心网对接,可满足专网内用户访问公网的业务需求,打造针对矿区全覆盖的网络。

  2.矿用MEC平台建设。机房建设MEC边缘云,按照每个用户业务流特征,将访问本地网络的业务流分流到本地业务服务器,实现业务流量的本地卸载,避免流量迂回,降低用户访问时延。

  3.具备抗灾害能力的工业IPRAN通讯主干网络建设。对新建的环网,建议建设IPRAN工业环网,对已有的工业环网建议替换IPRAN交换机。实现提升智能可重构5G专网络兼容性和稳定性。

  4.移动作业区无线综合接入建设。融合4G、5G、物联网等技术方法,从根本上解决传统网络技术在矿用网络上技术难点,如井下高危环境、电磁干扰大、设备及传感器数量庞大、用人多、频段与无线信道衰减等问题。

  1.在钽铌及锂云母资源急剧下降的坏因影响下,全矿原矿配矿品位波动仍然下降8%-12%,实现均匀配矿,稳定产品质量,有效地降低了客户对产品质量的投诉率。

  2.采、运、选设备完好率达98.65%,采、运、选设备运转率达到93%、95%、91.51%;产品增量实现月增收达300万元,采运选生产所带来的成本下降3%,含钽铌精矿(实物量)产量提高10.8%,锂云母精矿(5%)产量提高8%,粗细长石粉产量提高10.4%。

  3.改变原有部分流程从“操作+维修”向“巡检+维护”模式转变,优化人员岗位约20人,全员劳动生产率由3.9万/(人·月)提高到4.54万/(人·月),提高16%。

  本平台以“5G+MEC”打通企业工业内外网的安全可靠连接,通过5G工业网关、防爆智能手环、5G摄像头、5G无人机、在线光谱以及数字仪表实现对园区人、机、料全要素的数据采集,并以此为基础叠加大数据应用构建全要素数字孪生园区,形成人员安全作业的视觉监视、装置运行的可视化监测和预警、危化品物料状态实时检测,建成“平台+APP”形式的综合平台。

  制造业企业在生产和建设过程中存在很多管理黑箱,限制了企业降本增效和管理效能,主要体现在:生产的全部过程不透明、现场信息反馈不及时、资源浪费不可控、异常状态响应不及时、生产的全部过程和质量追溯困难、数据采集不及时、绩效考核无参照、产品研究开发周期长、管理决策无支持等方面。

  该平台是一个基于云部署、组件化的开放平台,形成具备敏捷创建、快速部署、拓展更新、智慧运维、迭代优化的开发平台,客户可按照每个客户需求,灵活配置功能。平台架构如下:

  边缘层:部署传感器、仪器仪表、摄像机等采集设备,实现对储罐、塔釜、空中管廊、配电柜、电动机等园区动静设备各项重要指标的数据整合;部署AGV、无人机、DCS、PLC等软硬件系统,实现对5G应用和自动化系统的功能支持。

  基础设施层:建设5G MEC专网和NB-IoT网,采用5G先进网络技术与工业互联网应用进行集成,融合园区IT 网络、OT 网络,统一数据接口,实现对现有园区内以太网络演进升级。

  平台能力层:聚焦数字孪生、人工智能、大数据、AR/VR、边缘计算等技术,融合视频汇聚、AI分析以及MES、ERP、CAD等自动化系统,建设数字化工程设计平台、人机一体化智能系统执行/管控系统、生产大数据中心和数字孪生园区平台,实现工业公司数据的闭环化运作。

  系统应用层:开发人、机、料数据监控应用,促进5G数字化孪生园区、5G+机器视觉质量检验、NB-IOT设备在线监测、无人机巡检及送检等不同工业场景的融合应用,实现工业互联网网络建设和工业应用层面集成创新。

  平台在江西蓝星星火有机硅有限公司落地的5G+智慧园区项目,可帮助化工公司实现生产车间少人化、无人化作业,降低生产人工成本,提升公司制作工艺本质安全、生产能耗、产品质量。例如,通过对某精馏塔实施在线光谱分析以及先进过程控制后,每年可节省能耗600万元,并明显提升产品质量。同时,项目入选工信部“5G+工业互联网”重点行业实践案例,作为工信部2021年工业互联网试点示范项目向全国推广复制。

  宜春科丰新材料有限公司、中国移动通信集团江西有限公司宜春分公司、江西国轩新能源科技有限公司、宜春国轩电池有限公司、中国移动上海产业研究院、中移系统集成有限公司

  平台按照“结构符合常理、系统稳定、适当冗余、适度超前”的设计理念,以符合锂电新能源智能制造管理平台为基础,深度结合企业需求,采用5G+工业互联技术进行智能工厂集成应用平台整体规划设计,搭建智能制造信息化管理平台,实现生产管理、设备管理、仓储管理、能源管理及设备在线监测系统、视频智能分析等无缝集成,提高生产运行效率和应变能力,强化生产受控管理,提高生产的全部过程管控精细化、专业化和智能化。

  项目围绕对关键设备正常运行维护预知性维修管理,提高设备正常运行效率,实现生产、能源无纸化、智能化管理的需求,实现工厂仓储、设备、能源管理智能化建设的目标。

  1.5G+IOT设备预测性维护:在混料、焙烧、浸出、沉锂等车间的球磨机、料斗、焙烧窑、风机、电机等关键设施安装物联网在线G工业网关进行数据解析拓传,直接监测各部位三轴振动及温度等信息。

  3.5G+AR远程辅助巡检:车间巡检人员按照日常巡检制度对各工序、产线、设备等进行巡检时,利用5G网络,佩戴AR眼镜可以对锂电数字化车间的核心生产设备、核心控制设备、核心质检设备做可视化巡检。

  4.5G+AI工厂能耗自动管控:通过对数字化车间的用水用电等能耗仪表进行智能化改造,实时采集监测能耗使用情况,出现能耗波动或异常时,利用5G网络快速上传异常信息,根据提前设置的算法规则进行自动化动态分析,发现能耗症结,并溯源分析企业整体能耗和产品单耗,在不影响产能的情况下,实现节能降耗。

  项目旨在实现科丰工厂生产、设备、能源管理智能化建设,围绕对关键设备正常运行维护预知性维修管理、提高设备正常运行效率,实现生产、能源无纸化、智能化管理的要求,实现了减少生产、维修、管理成本,提升产品成本优势。同时,江西国轩准备以科丰为试点,逐步实现旗下所有子公司智能化智慧工厂全覆盖,打造新能源产业智能化车间的标杆,带动碳酸锂产业链向智能数字化、绿色低碳化转型升级。

  中国联合网络通信有限公司江西省分公司、江铃汽车股份有限公司、联通数字科技有限公司

  江铃汽车5G智慧低碳工厂项目作为江铃汽车5G+智慧工厂建设项目的重要组成部分,旨在基于5G+智慧工厂基础,实现绿色技术与工业网络技术结合,面向汽车制造领域,实现双碳数据自动采集、供应链信息可信交换、智慧低碳管理应用,推进江铃集团碳达峰、碳中和目标实现。

  1.碳排放数据呈孤岛状散落于汽车供应链、整车制造的所有的环节,导致碳排放核算实时性差、核算精度低,难以满足碳排放精确管理的要求。

  2.碳数据可信度低,江铃汽车作为整车制造企业,其供应链复杂,涉及诸多供应商。而供应商的信息化水平、碳排放管理上的水准参差不齐,传统的数据填报方式难以保障数据信用。

  3.碳排放管理难闭环,碳排放管理需要碳排放专业的人员和知识支撑,缺乏标准化、数字化的管理工具,难以形成碳管理闭环。

  项目以5G+智慧工厂基座,构建双碳工业网络站点平台,融合双碳领域机理模型、智能算法,构建碳排放管理应用体系。平台自下而上由接入感知层、基础平台层、双碳模型层、应用层组成,推动江铃集团整车制造和供应链双碳管理数字化、可信化、智能化。

  感知层实现多源异构的双碳数据接入。基于物联网技术实现能源仪表、温室气体监测仪表、检化验仪表的数据实时采集和相关设备在线管理。

  基础平台层在5G+智慧工厂的基础上,构建双碳工业网络站点平台,实现物联能力、区块链能力、数据智能能力汇集。

  双碳模型层作为双碳核心能力层,实现双碳领域数据分析处理,是构建双碳应用的基础,最重要的包含碳核算机理模型、双碳LCA模型、双碳智能类模型。

  应用层在双碳能力基础上,依据江铃集团整车制造绿色低碳管理需求,完成江铃汽车双碳应用设计与实现。

  1.实现整车制造双碳管理。项目实现了双碳数据80%自动采集监控,双碳业务流程100%数字化管理,形成了江铃汽车整车制造低碳管理标准规范。本项目预估实现整车制造碳排放降低8%-12%。

  2.实现江铃供应链低碳管控。项目实现了整车制造供应链数据区块链化管理,预期实现80%供应商与产品数据上链。

  3.建立江铃整车低碳试点示范。项目提出了汽车制造业面向整车生产和供应链的低碳管理方法论,并依托江铃汽车场景实现了试点示范,将成为汽车制造领域节能降碳的标杆示范。

  中国移动通信集团江西有限公司南昌分公司、江西江铃集团新能源汽车有限公司、中移(信息)通信科技有限公司、中国移动通信集团江西有限公司

  本项目在建设5G专网基础之上,承载5G+数据采集系统、5G+生产执行系统(5G+MES)、5G+高精度定位平台、5G+数字孪生等应用。紧抓“智能化、精益化管理”的核心理念,实现全方面提高企业生产制造管理上的水准、支撑多平台多车型混线生产、全面降低公司制作制造成本保证生产制造和产品的标准化、打造透明化数字工厂等目标。

  1.生产、计划、物料、质量等各个部门的协同运作难,导致公司制作制造管理上的水准不高;

  本项目建设内容有:5G专网、5G+生产执行系统(5G+MES)、5G+数据采集系统等。

  1.江铃新能源5G专网。本项目为江铃新能源建设5G专业专网,接入南昌移动2B共享UPF,实现对2B用户的鉴权、移动性管理、网络切片及网元的基础运维、告警/性能的统一监控。

  2.5G+生产执行系统(5G+MES)平台。平台运用5G通信技术进行数据高效快捷传输,对生产活动进行初始化,及时引导、响应和报告工厂的活动,对随时有可能发生变化的生产状态和条件做出快速反应,重点削减不会产生附加值的活动,从而推动有效的工厂运行和过程。

  3.5G+数据采集平台。平台利用中国移动自研的5G工业智能网关,提供现场设备的智能感知、异构设备的对接、工业协议解析适配、数据采集、数据清洗、业务编排执行、视频分析等灵活部署,助力生产设备快速上云,实现各类云端应用,并可方便实现定制化。

  从项目连接广度上看,本项目通过5G专网,覆盖江铃新能源焊装、涂装、总装三个车间,5G信息采集设备包括焊装机器人、拧紧设备、加注设备等60多台。预计本项目可带动10个5G或物联网连接数。

  从项目连接深度上看,本项目在江铃集团新能源汽车有限公司落地实施,后续可推广到江铃集团改装车、江铃专用车江铃五十铃、华翔汽车等多个汽车制造及相关汽车企业,预计省内可推广到30家汽车制造及制造业相关企业,国内可推广到200家类似相关企业。

  江西新钢南方新材料有限公司、中国电信股份有限公司新余分公司、新余新钢自动化信息技术有限公司、中冶南方工程技术有限公司、杭州海康威视数字技术股份有限公司新余分公司、上海汇赋科技信息有限公司

  1.缺乏统一的信息化项目管理流程,企业各部门信息化建设各自为政,管理上、技术上都存在问题;

  3.厂区内各工序之间的物料转运通过人工叉车/行车进行,运输重型物料如钢卷、钢锭等时存在安全风险隐患,并且人员操作效率低;

  4.传统车间缺乏有效的安全监管措施,车间设备、配电室等重点区域无法实时监管,存在一定安全隐患。

  1.一张网。基于通讯及控制管理系统、管理平台的建设目标,为满足厂区的信息化管理和综合通信多元需求,江西电信为新钢南方新材料有限公司拟建设打造一张5G虚拟专网,与原有的有线网络深度融合。

  2.一平台。通过打造开放、集成的5G+工业网络站点平台,一体化管控,实现工厂制造流程生产、质量、设备、能环等信息横向、纵向集成,提高工厂各管控岗位的协同管理效率和上下游工序的协同作业效率,实现各业务职能的便捷化沟通和高效化协作,提升组织扁平化管理能力。

  5G智能巡检预计全年可减少安全事故损失300万元以上;AI识别、配电室智能管家可及早发现安全风险隐患,降低运维成本,减少事故损失,提供供电可靠性;5G仓储物流使得人员效率提升75%,用工成本减少132万/年;天车增加低延迟摄像机全年可节约因行车不佳造成的损失约50万元,避免人身伤害事故发生。

  本项目运用5G技术、工业互联网、端到端设备5G联网来融合公司目前已运行的MES系统、ERP系统、生产视频监控等系统,增加创新5G应用如5G-AGV、摄像头+AI算法、智能电表等,为实现企业节能降耗、柔性生产等提供较为可靠保证。

  1.缺乏统一的信息化项目管理流程,企业各部门信息化建设各自为政,管理上、技术上都存在问题。

  2.缺乏统一的数据平台,车间大部分生产设备都在单机运行,生产数据无法实时采集并形成联动。

  1.通过核心网UPF下沉到厂区,构建5G/4G/NB的企业专网,覆盖5G SA无线网络,厂区内各类生产终端通过专用5G模块、5G网关或5G CPE等接入5G信号。

  2.搭建5G工业网络站点平台,通过大数据可视化展示大屏,展示系统对接数据接口将企业内已有的应用系统的数据接入,将大量的异构系统数据来进行采集、整合、处理、分析、汇总实现数据的集中管理。

  3.利用5G赋能无人AGV来控制调度,有效解决通信频点切换数据丢包和信号盲区的问题,确保物流运输准确、安全,实现对生产计划、生产物料进行高效的管理。

  4.通过监控能耗数据,实时掌握耗能状态情况;通过能耗趋势变化分析,有效追溯用能过程;通过能耗数据查询,有效利用能耗数据,进一步能耗数据挖掘,多角度辅助决策,协助厂区节能降耗。

  本项目实现了24小时远程实时在线监控,智能化的AGV运输调度,实时监测分析车间能耗,能够降低预期管理成本10-20%,预期降低该车间运输人员60%以上;预期降低能耗5%以上。