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破解船舶焊接难题 助力“智”造一流钢铁

上海电信斩获“绽放杯”两项一等奖

5.5G助力解锁“卡脖子”难题

  

IT时报记者钱立富
  2018年,第一届“绽放杯”5G应用征集大赛,共334个项目参赛。
  2023年,第六届“绽放杯”5G应用征集大赛,共4.5万个项目参赛。
  仅六年时间,参赛项目增长137倍,这无疑是我国5G应用创新热情持续高涨的最好体现。而且,从参赛项目本身来看,5G应用正从监控巡检等外围环节向生产控制等核心环节稳步拓展,5G的赋能、赋智、赋值作用不断彰显。
  一直以来,中国电信上海公司(简称上海电信)积极参与5G技术与各类工业场景融合应用的探索,加速在工业各领域的应用创新。在此次“绽放杯”全国总决赛上,上海电信斩获佳绩,所参赛的《5.5G高可靠专网助力宝钢引领绿色钢铁“智”造》及《迈向5G船舶制造新时代的江南造船厂》荣获全国赛一等奖。同时,《5G融合创新助力上海轨道交通智慧维保》和《交通银行5G全域云专网打造金融新引擎》获全国赛三等奖,《多维感知融合构建台积电5G卓越工厂》项目获全国赛优胜奖。
用5G控制焊接机器人
  船舶制造是非常复杂、庞大的工程,从零部件到最后的成品船只,涉及8大环节、1000多道工序。
  在这过程中,听起来并不高大上的焊接,却是造船过程中极其重要的环节。这些年来,因为焊接质量不过关而导致的航运事故屡见不鲜。
  以液化天然气运输船(LNG船)为例,液化天然气要在-163℃的超低温下运输,一旦发生泄漏,天然气会迅速汽化并发生爆炸,后果不堪设想。所以,LNG船在关键的储存仓中使用了热膨胀系数极低的特种材料殷瓦钢板。需这种材料厚度只有0.7mm,焊接难度极大,要求完全致密无泄漏,全国只有200名持证工人掌握这种技术。但在LNG船中,仅殷瓦钢的焊缝就达140公里,焊缝总长达1000多公里,如果以传统方式进行焊接,质量难以保证,工时也太长。
  为了解决传统焊接方式遇到的挑战,江南造船厂采用了机器换人的方式。但当机器人焊接时,一旦殷瓦钢板受力不均就非常容易破裂,需要作业机器人高度协同。
  另外,焊接机器人都搭载了超高清工业相机,需实时拍摄焊点图片回传至云端,与不良点模型进行比对,对网络的时延和带宽都提出了要求。
  为此,上海电信为江南造船打造了5G定制网络,并对网络进行优化,比如配置了防乒乓切换机制,来保证信号重叠区域设备接入的稳定性。据悉,目前已有3000多台焊接机器人、500台工业相机应用了这张5G专网,成效明显。比如针对殷瓦钢的焊接,5G焊接机器人协同作业提升了效率,缩短交船周期,也解决了因焊接不同步、不精确造成的受力差异,避免作业过程中钢板报废,节约成本。
  上海电信和宝山钢铁股份有限公司是“老朋友”,2019年我国启动5G商用之初,双方就联合进行了5G应用探索。
  当时媒体报道了这样一幕场景:在电信5G加持下,一辆辆无人驾驶重载框架车在宝钢股份上海宝山基地和毗邻长江的码头间穿梭,不断地将成品卷材运往码头,完成从装车到运输的无人化操作。
  如今,四年过去,在上海电信助力下,5G在宝钢的应用更加丰富,已上线五大类104个5G应用场景。而且,随着应用逐步深入生产环节,上海电信助力宝钢持续探索5.5G专网在智慧钢铁中的应用,上线了5.5G云化PLC(可编程逻辑控制器)、5.5G+AI废钢定级、PIot(无源物联)物料盘点以及钢表面质检4大创新应用场景。
  高端PLC(可编程逻辑控制器)是工业控制系统中的核心部件,但一直以来高度依赖国外企业供给。针对这种情况,宝钢股份探索新型控制架构云化PLC的解决方案,但实现云化必须要解决多个难点问题。尤其是软硬件解耦后要求软件集中部署,但PLC控制器及分布式IO之间无法通过有线连接,所以要提供超低时延以及超高可靠性的解决方案。上海电信运用5.5G两大革命性技术助力云化PLC实现,一是超级时频折叠技术,融合TDD大带宽和FDD低时延优势,通过时频资源的折叠实现空口重构,时延降低60%以上;二是核心网原生5G LAN加双发选收技术,通过核心网原生5G LAN技术,彻底省去AR路由器,极简网络架构。
  5.5G云化PLC的创新应用,实现高端PLC(可编程逻辑控制器)100%国产化,打破了长期以来钢铁市场工控设备由欧美品牌垄断的局面,解锁“卡脖子”技术难题,对推动我国工业高质量发展、保障国家安全都具有十分重要的意义。
助力轨道交通智慧维保
  在此次“绽放杯”全国总决赛中,上海电信参与打造的《5G融合创新助力上海轨道交通智慧维保》和《交通银行5G全域云专网打造金融新引擎》获得全国三等奖。
  上海是全球范围内地铁运营里程最长的城市,为市民出行提供了极大便利。但在老旧地铁线路的区间,因为没有5G网络,不仅乘客无法享受极速上网体验,地铁运营保障、维修保养、信息服务等也受到制约。
  为解决老地铁线路5G覆盖难题,上海电信采用了全球首创的车地系统“车载数字室分+毫米波无线高速回传”5G覆盖解决方案,在车内完善室分系统,结合车外的毫米波大带宽回传,为用户带来更快的网速。
  如今,5G新型“车地系统”覆盖方案已经在上海地铁4号线地下段全线部署,已有两辆列车开放公众用户试商用验证,预计到2023年底将实现5G网络在地铁4号线全线正式运营。
  为加强5G技术在智慧金融领域的布局,上海电信为交通银行打造5G全域专网,打通专网和内网,实现自主运维,满足了金融专网对安全性的要求。同时,便捷组网、稳定高效的技术亮点,助力交通银行业务突破服务下沉壁垒,实现较低成本的机构互联,保障了金融安全,从区域向全国,拉起一张可复制的全域专网。
  另外,上海电信联合台积电打造《多维感知融合构建台积电5G卓越工厂》项目获得优胜奖,通过“5G+芯片检测”为整个行业内非先进制程树立标杆,加速芯片产业国产自主化进程。