5G技術(shù)助推傳統(tǒng)化工行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)

尹軍 中國(guó)電信股份有限公司江西分公司 南昌市 330029

0 前言

近年來(lái)，國(guó)家層面高度重視國(guó)有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在市場(chǎng)層面，企業(yè)亟需進(jìn)行轉(zhuǎn)型與變革以適應(yīng)客戶需求與商業(yè)模式的變革?；ば袠I(yè)作為流程工業(yè)的代表，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面的需求尤為迫切。

中國(guó)電信全面實(shí)施“云改數(shù)轉(zhuǎn)”戰(zhàn)略，組建專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，致力于賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，打造一流的5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。中國(guó)電信江西工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院自研的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)WINGplat已成功在江西某化工公司運(yùn)行，榮獲工信部第三屆“綻放杯”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專題賽一等獎(jiǎng)、總決賽二等獎(jiǎng)，成為全國(guó)化工行業(yè)5G全連接數(shù)字工廠標(biāo)桿。

作者通過(guò)業(yè)內(nèi)專家訪談及內(nèi)部專業(yè)公司方案等多種渠道素材收集的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深度數(shù)據(jù)分析及信息整理，完成論文撰寫，提煉核心觀點(diǎn)如下：

◎化工企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求迫切，市場(chǎng)潛力較大。

◎運(yùn)營(yíng)商具備突出的云網(wǎng)融合的一體化優(yōu)勢(shì)在IaaS 層和接入層能夠滿足化工企業(yè)的差異化需求。

◎化工行業(yè)專業(yè)性強(qiáng)，運(yùn)營(yíng)商需要培育一只“專業(yè)、專職、專人、專注”的專業(yè)化隊(duì)伍，才能緊抓行業(yè)轉(zhuǎn)型的痛點(diǎn)，賦能化工行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

1 行業(yè)背景及需求分析

化工行業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一，總產(chǎn)值占國(guó)家GDP 12%以上。在過(guò)去20年里，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，中國(guó)化工行業(yè)一直保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。然而過(guò)去幾年里，行業(yè)開始面臨以下挑戰(zhàn)：生產(chǎn)的快速擴(kuò)張和國(guó)家整體經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)導(dǎo)致產(chǎn)能過(guò)剩，在生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量和安全環(huán)保方面也不斷的涌現(xiàn)問(wèn)題和高頻需求。

尤其是2020年受疫情影響，國(guó)內(nèi)很多化工廠礙于沒(méi)有勞動(dòng)力被迫停工停產(chǎn)，供應(yīng)鏈和進(jìn)出口貿(mào)易也被迫中斷，導(dǎo)致7%的化工企業(yè)面臨破產(chǎn)；據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)化工企業(yè)被關(guān)停超過(guò)1萬(wàn)家中小規(guī)?；て髽I(yè)，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失接近千億元。因此，化工企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求迫在眉睫，以新一代信息技術(shù)為手段，以智慧應(yīng)用為支撐，取代傳統(tǒng)人工作業(yè)方式，全面整合化工企業(yè)工廠數(shù)據(jù)和資源，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造、安全環(huán)保、供應(yīng)鏈協(xié)同、設(shè)備管理等方面智能化升級(jí)。

縱觀我省化工行業(yè)規(guī)上企業(yè)就有1200余家，但是大部分企業(yè)信息化建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，企業(yè)生產(chǎn)、銷售管理、質(zhì)量管理等應(yīng)用系統(tǒng)相對(duì)都是孤立的、封閉的，大多只能通過(guò)手工導(dǎo)入導(dǎo)出的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，缺乏系統(tǒng)的業(yè)務(wù)梳理，未建立面向企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)范。各部門多頭采集數(shù)據(jù)，重復(fù)采集數(shù)據(jù)的現(xiàn)象大量存在，數(shù)據(jù)利用率低，工作效率低下。

2 5G技術(shù)解決方案

2.1 5G技術(shù)解決方案概述

針對(duì)化工行業(yè)需求痛點(diǎn)，5G 技術(shù)解決方案包括以下四個(gè)方面：一是5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)防爆區(qū)和非防爆區(qū)的全面覆蓋；二是5G專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不出園區(qū)，提供網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)和專網(wǎng)可靠性設(shè)計(jì)；三是邊云協(xié)同部署實(shí)現(xiàn)化工行業(yè)特色應(yīng)用；四是豐富的終端生態(tài)充分滿足數(shù)采需求。

圖1 5G +智慧化工解決方案

基于5G先進(jìn)技術(shù)，可以重塑化工企業(yè)生產(chǎn)管理流程，提升工作效率和企業(yè)效益。面向化工企業(yè)計(jì)劃、調(diào)度、操作、工藝、能源、質(zhì)量、安全、設(shè)備等生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)，構(gòu)建“5G+平臺(tái)+云邊端應(yīng)用”的新一代5G全連接智能工廠：實(shí)現(xiàn)5G+智慧巡檢、5G+智慧安監(jiān)、5G+數(shù)據(jù)采集、5G+數(shù)字孿生、5G+無(wú)人機(jī)、5G+AI視頻識(shí)別預(yù)警等應(yīng)用，構(gòu)建WINGplat工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，打通MES系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、安全環(huán)保管理與應(yīng)急指揮系統(tǒng)，通過(guò)廠區(qū)內(nèi)全業(yè)務(wù)上云，打通企業(yè)數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流、管理流，實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠區(qū)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的一致性與在線共享，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的可視化展示，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)的決策依據(jù)，規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理流程。

2.2 構(gòu)建“5G+全連接智能工廠”途徑

構(gòu)建“5G+全連接智能工廠”，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：

（1）部署5G+MEC定制網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)低延時(shí)、大容量、無(wú)線安全可靠采集傳輸。

◎構(gòu)建5G+MEC企業(yè)專網(wǎng)，采用GW-U/UPF機(jī)制，突破終端硬件配置瓶頸，靈活部署邊緣計(jì)算，滿足不同業(yè)務(wù)需求，同時(shí)保障企業(yè)數(shù)據(jù)安全。

◎基于構(gòu)建的大數(shù)據(jù)中心開發(fā)先進(jìn)的AI算法模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)廠區(qū)內(nèi)作業(yè)人員的安全行為進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、實(shí)時(shí)告警。

◎?qū)⑺木S可視化引擎技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，形成對(duì)廠區(qū)作業(yè)面、作業(yè)裝置及設(shè)備全景化數(shù)據(jù)采集及呈現(xiàn)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建孿生工廠。

◎基于5G基站的多天線和波束賦形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能巡檢的精準(zhǔn)連續(xù)覆蓋，自定義巡檢路線。

（2） 融合5G邊緣計(jì)算能力、專業(yè)控制算法和AI大數(shù)據(jù)的一線裝置智能控制技術(shù)。

利用5G提供的邊緣計(jì)算能力，融合專業(yè)控制算法和人工智能算法，通過(guò)高速信息傳輸和算法快速計(jì)算，實(shí)現(xiàn)全流程一線裝置的智能控制與優(yōu)化。

（3）建立端到端全業(yè)務(wù)多場(chǎng)景深度融合的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

打造開放、共享的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，為生產(chǎn)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供高度共享、高內(nèi)聚低耦合的平臺(tái)技術(shù)服務(wù)和業(yè)務(wù)服務(wù)，整合數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)向下可以調(diào)用生產(chǎn)設(shè)備、系統(tǒng)、生產(chǎn)線等海量的資源，向上可以承載云化的工業(yè)軟件或者新型的工業(yè)APP；通過(guò)微服務(wù)的架構(gòu)把工業(yè)技術(shù)、工藝經(jīng)驗(yàn)等工業(yè)知識(shí)。

（4）打造融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)+工業(yè)大型云化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的超強(qiáng)計(jì)算能力。

融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和云化的大型工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)大型工業(yè)企業(yè)單節(jié)點(diǎn)百萬(wàn)點(diǎn)規(guī)模實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的秒級(jí)采集、存儲(chǔ)和查詢，實(shí)現(xiàn)即時(shí)快速計(jì)算和分析。

2.3 案例成效

江西某化工公司通過(guò)建設(shè)5G+全連接智能工廠，安全研判效率提升80% ，違規(guī)生產(chǎn)行為減少78% ，管理成本減少20%，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)車間少人化、無(wú)人化作業(yè)，綜合節(jié)省成本超過(guò) 5000萬(wàn)元/年。并實(shí)現(xiàn)企業(yè)“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”運(yùn)行，增強(qiáng)了企業(yè)盈利能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力，形成了產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型示范效應(yīng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

近幾年全球風(fēng)險(xiǎn)事件頻發(fā)，新冠肺炎疫情、中美貿(mào)易摩擦、自然災(zāi)害向人們展現(xiàn)了宏觀市場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈等諸多變化，新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程不斷加快，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展向數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化領(lǐng)域進(jìn)軍是大勢(shì)所趨。在未來(lái)，積極發(fā)展5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，通過(guò)端、邊、智、云、網(wǎng)在化工行業(yè)的積累及落地，保障企業(yè)生產(chǎn)的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)，助力化工行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和安全、綠色、可持續(xù)發(fā)展！