华为工业5G：星星之火，可以燎原？
（文/观察者网 陈辰）近两百五十年来，人类历经四次工业革命，进入了工业4.0时代。所谓工业4.0，是指利用信息化技术促进产业变革的万物互联新周期。而面临“百年未有之大变局”，中国势必需要抓住工业4.0发展的历史机遇。
无疑，作为全球工业规模最大、门类最齐全及5G基础设施最完善的国家，中国在工业上4.0具有强劲的后发优势。如今，随着5G快速融入各行各业，国内相关应用创新案例已逾9000个，尤其是“5G 工业互联网”项目已超1500个。
在5G新基建的推动下，2020年中国产业数字化规模已经达到31.7万亿元，GDP占比为31.2%。其中，工业数字经济增加值占行业增加值比重为21%，包括钢铁、港口、煤炭等在内的主要工业产业正在“跑”得越来越快。
不过，需要注意的是，当前中国数字经济规模仅占GDP四成左右，而美国、德国等数字经济占比在66%至67%之间。因此，中国数字经济发展还有很大提升空间，而工业5G是后发追赶的重要路径。
一定程度上，5G发展正在经历“吉尔德定律”，即一项技术达到成熟或繁荣后，会带动许多其它技术真正有效应用。可以预见，5G技术将为工业带来更加深远和广泛的变革，进而助力中国数字经济发展。
百年首钢焕新“动脉”
在世界工业进程中，钢铁工业已有一百五十多年发展历史，是工业从1.0升级到4.0时代的中坚力量。而如今，钢铁工业已成为衡量各国经济发展水平和综合国力的重要标志。
不过，在行业转型升级大趋势下，钢铁制造的单一技术升级潜力已经逼近天花板，带来的进步往往只是“杯水车薪”。而5G在重构钢铁生产力上大有可为。
首钢京唐工厂
鉴于此，“百年老店”首钢在搬迁地唐山曹妃甸新厂区抢先炼成“智慧钢铁”。自2019年起，首钢京唐、中国移动和华为公司三方共同探索，利用5G并融合边缘计算、机器视觉以及AI等技术，推动钢铁工厂各环节智能化和无人化等。
在工业制造各领域中，由于具有最丰富和复杂的应用场景且亟待转型，钢铁工业通常对智能化需求迫切。首钢京唐亦是如此。
根据战略合作协议，首钢京唐联手华为与中国移动，打造5G无人天车、5G安全生产视频回传、5G AR辅助巡检、5G远程集控及5G园区安防等应用场景。
而经过近两年研发及推进5G技术的有效应用，首钢京唐公司获得了活跃的创新要素及明显益处。
目前，在工厂高强度钢连续酸洗生产线上，5G让高悬在20多米空中的天车焕发出新的生命力：一辆天车准确地将钢卷从车上吊起、卸下，另一辆天车则将钢卷从货场调运到酸洗车间。
在天车师傅杨小东记忆里，以往天车在酸洗原料库、酸洗中间库等环境中手动吊卸钢卷，动辄长达数小时的高空作业，对司机的精力和体能都是极大挑战，同时安全隐患也无法避免。而5G终于将天车司机从恶劣的作业环境中解放出来。
“没有刺鼻的酸味与震耳欲聋的机械轰鸣，也不会作业刚5分钟就大汗淋漓，5G通讯对行车控制系统、地面控制系统实时监控并发布指令，天车就像被5G赋予了生命一样。”
在技术方面，由于具有大带宽、低时延、高速率等特点，5G给钢铁工业带来了鲜活的“动力神经”。其速率可达1Gbps以上，而时延低于20毫秒（ms）。相对而言，传统工业Wi-Fi网络传输不仅带宽小、无法一网多用，而且易受干扰，出现延迟、误码。
首钢京唐工厂中无人天车正在作业
据华为5G钢铁行业专家彭俊介绍，如果智能天车上行带宽不足会导致回传视频卡顿，影响操作工对现场工况的判断，引发安全问题；而若控制信号的时延过大，会让操作“粘手”，严重时甚至导致业务直接停止。
“对比其他的无线制式，5G方案克服了光纤铺设不便、4G速率不足、Wi-Fi不稳定等缺点，可将天车上的高清视频和控制信号，流畅、实时地传到集中作业间，从而在通讯端保证了精准操控作业。”
如果说“5G 远程操控”结束了钢铁工人高空作业的时代，“5G AI”则助力首钢京唐钢铁生产实现了“降本增效”。
在工厂酸洗原料库、中间库、镀锌成品库里，工作人员只需接通遍布车间的摄像头电源，就能将5G及AI机器视觉“监控”的实时图像清晰地回传到指挥中心屏幕上。
另外，据首钢京唐公司信息计量部部长郭亮介绍，5G 视频回传功能的应用，解决了厂房光缆随处布放的难题，可以实现后期业务随时接入，大大降低了企业的运营成本。
与此同时，5G天车远程操控、无人驾驶、库区视频监控回传等功能的实现，还大幅提高了京唐工厂钢铁生产的良品率。例如装卸环节的完好率达到100%，还节约了50%的作业人员。
基于多场景的成功应用，首钢京唐坚定了利用5G技术打造“智慧钢铁”的信心，当前正在加紧5G扩大网络覆盖，并推动无人料场、园区智慧安防、厂区自动驾驶等5G创新应用场景在未来陆续落地。
梦幻唐钢挥别“旧历”
“世界钢铁看中国，中国钢铁看河北，河北钢铁看唐山。”2020年，中国粗钢产量达10.53亿吨。其中河北粗钢产量近2.5亿吨，而唐山粗钢产量为1.44亿吨，约占全国粗钢总产量13.5%。
如果参考同期的世界钢产量排名，网络上有一则段子称：中国第一，河北第二，唐山第三。由此，唐山在中国乃至世界钢铁版图上的地位可见一斑。
“钢铁凝聚了现代科技、信息技术等最前沿、最活跃的因素，而竞争力已经不在钢铁本身。”世界钢铁协会会长、河钢集团董事长于勇认为，5G将进一步推动钢铁工业的商业模式、生产组织模式实现重大改变。
河钢唐钢高强汽车板工厂
因此，在工信部2019年6月颁发5G经营许可仅一个月后，河钢便与中国移动、华为公司就推动5G通信技术应用，联手打造钢铁行业“5G 智能制造”标杆签署了战略合作协议。
根据协议，三方将携手推动5G技术在钢铁工业物联网、边缘计算和数字化整体解决方案中的应用，促进钢铁制造向网络化、智能化、数字化迈进，以实现高质量发展。
随后，河钢唐钢高强汽车板有限公司迅速落地执行，完成5G无人天车的研发并投入使用，从而在国内率先实现天车全自动与物流跟踪全流程的5G应用。
如今，在位于唐山的河钢唐钢高强汽车板工厂中间库区，六部天车各司其职、井然有序的展开作业：对卷、收钩、吊起等一系列动作不拖泥带水，而且是一气呵成零失误完成。
“有了这些5G无人天车，每天仅高强汽车板有限公司就能增加发货量1305吨，每年创造经济效益近千万元。”河钢唐钢信息自动化部部长李晓刚说。
与此同时，因实现无人化系统操作，天车在运行过程中取消了繁琐的手动点库、盘库、查卷、找卷、抄号等传统流程。
对此，已在职20多年的天车老员工田亮表示，“爬上爬下鼓上蚤，冬冷夏热追车跑”的高危高强度工作状态终于成了“老黄历”。加快推进5G与智能制造的结合，将是国内钢铁产业的必经之路。
除了无人天车外，5G赋能的自动拆包机、自动打包机、捞渣机器人等智慧设备同样在工厂有序运转，但几乎看不到工人的身影。在内部员工看来，河钢正在变身为一座“未来梦工厂”。
河钢唐钢工厂中无人天车正在作业
“5G、AI、物联网、大数据与云计算等手段加持带来的合力，让每条产线都像一个大型智能机器人，从材料搬运、入炉再到最后的产品装车，几乎都能在自动化控制下完成。”
接着，河钢唐钢高强汽车板有限公司运行作业区后备作业长李任龙还强调，“对于我们这些老钢铁人来说，过去人人挥汗如雨、神经紧绷，但还总是小差错不断的时代已经过去了。”
由于抢先走上了5G信息“高速路”，河钢唐钢的智能制造逐渐在多条生产线生根开花，并结出一定硕果。
例如2020年前4个月，中间库无人天车吊运次数为7.35万次，总量140万吨，同比提升25%。另外，天车利用效率达95%以上，设备故障率降低21%，而且吊伤率为零。
整体而言，河钢与中国移动、华为三方联手打造的一批5G 智慧钢铁的应用，当前已经初步实现规模应用及相关复制。
此外，三方还在致力于共同研发实现“5G 智慧工业园区”、“5G 智慧工业港口”、“5G 智能工业制造”领域的技术突破，为中国乃至世界继续贡献以5G为代表的新型数字技术应用。
天下津港争做“先锋”
与钢铁工业类似，港口贸易同样在国民经济发展中占据重要地位。鉴于全球约90%的贸易由海运承载，港口不仅是国际物流集散地，而且成为各国经济的晴雨表。
在国内，天津港更是身兼多重功能，包括京津冀、“三北”地区的海上门户及“一带一路”的海陆交汇点等。“天下港口，津通世界。”目前，天津港已与全球200多个国家和地区的800多个港口保持航运贸易往来。
近年来，伴随着国内数字经济迅速发展，天津港也在加速推进世界一流港口建设及自动化升级，特别是将5G与北斗技术视作港口智慧化转型的“金钥匙”，并取得多项全球领先的技术成果：
全球首家通过技术改造实现全堆场轨道桥自动化升级的集装箱码头；全球首个集装箱设备任务集成管理系统ETMS；全球首台集装箱地面智能解锁站；全球规模最大的无人集卡车队；全球首个无人集卡场景下的陆侧“一键着箱”…
天津港无人集卡车队
在通信端方面，作为国家首批5G新基建入围单位，天津港集团自2018年起便携手中国移动、华为公司推动5G网络建设，规划高清视频回传、大型装卸设备远程控制、无人驾驶电动集卡全场作业、集装箱智能理货等六大应用场景。
经过近三年研发及应用，5G网已成为天津港智慧港口的“神经中枢”。多种实时、精准决策指令都通过它发布，并高效稳定的传输到每个角落。
如今，在天津港，无人驾驶电动集卡在集装箱码头内来往穿梭，从而使得港区内5G无人自动驾驶已蔚然成风。
具体而言，待岸桥把集装箱放在车上后，无人电动集卡会自主做出减速、刹车、转弯、绕行、停车等各种操作动作，提供最优运行路线精准驶入自动化轨道桥作业指定区域。
而在过去，由于集装箱装卸是典型的劳动力密集型行业，天津港码头的三个班次装卸司机就达上百人。但装卸环节不仅存在操作风险，工作环境艰苦，还对司机驾驶经验和资格要求极高，导致司机经常短缺。
“现在的自动化驾驶，不仅解决了司机短缺与疲劳驾驶问题，提升运营效率、降低安全风险，还使港口由劳动密集型实现智能化、无人化的升级转型。”天津港集装箱码头公司技术工程部经理彭晓光说。
基于此，天津港得以成为港口自动驾驶的领航者。去年底，天津港集团已获批建设全球首个“港口自动驾驶示范区”。预计6月底，天津港的C段智能化集装箱码头还将到港数十台无人集装箱卡车。
天津港C段智能化集装箱码头
另外，由于光纤方案“不可接受”，以及工业Wi-Fi存在上行带宽受限、干扰问题大、覆盖小等不足，天津港的大量轮胎吊操作均已选择基于5G网络实现自动化。
“过去上班我们每天都要爬上30多米高的轮胎吊，然后长时间低头弯腰操作轮胎吊。冬天像冰窖冻手冻脚，夏天像桑拿大汗淋漓，狭小的工作环境连活动一下都难，很容易得颈椎病等职业病。”
有近10年轮胎吊工龄的陈师傅表示，现在使用5G远控操控后，司机可以坐在有空调的舒适中控室内，一边观看5G回传的多路实时视频一边操作。“过去一人操作一台轮胎吊，现在我能同时轻松操作四台。我希望能干到60岁退休，真正当个'老司机’。”
不难看出，5G智慧港口在天津港的商用落地，不仅切实做到了降本增效，也体现了5G赋能千行百业的重大价值。
目前，天津港区内已建设148座5G基站，实现全部集装箱码头全覆盖，满足轮胎吊、岸桥、自动化轨道桥、无人集装箱卡车、视频监控、智能理货等港口场景应用需求。而基于这一批亮点应用场景，天津港已成为全国乃至世界领先的港口创新应用“先锋”。
结语
在5G、人工智能、云计算等信息技术推动下，工业4.0时代已逐渐走向高潮。而随着全球制造业加速向数字化、智能化及网络化升级，多个国家都在加紧布局5G与各工业产业的融合。
在中国，作为5G技术领头羊，华为正联合运营商、行业集成商与相关企业展开深度合作，积极推进工业5G的应用。可以预见，在国产5G技术引擎的推动下，中国智能制造的发展将如虎添翼。
当前，在钢铁行业，除了环渤海地区的首钢、河钢外，华菱湘钢的“黑灯工厂”与“5G 智慧工厂”示范项目已经落地，多个5G 智慧钢铁的应用具备规模复制条件。同时，宝钢、柳钢、攀钢等主要钢铁企业也都在依托5G网络，进行多种智能化应用实践。
另外，据华为5G港口业务员专家刘仁桂称，5G智慧港口在技术、商业、生态等各方面都已逐渐成熟，正在走向更多的港口复制当中。除天津港外，宁波舟山港、深圳妈湾港、厦门远海港等10多个5G智慧港口示范项目也均已落地。
5G智慧港口应用场景
显而易见，基于5G及其它新技术的“化合”及行业发展需求的驱动下，加快推进产业数字化已成为必然趋势，而制造、钢铁、煤炭、港口等行业产业有望迎来增长新周期与跨越式发展。
毫无疑问，5G的工业商用价值正在逐渐体现，并形成一定“蝴蝶效应”。截止2020年，华为已参与全球超过3000多个创新项目的实践，并与运营商、合作伙伴一起，在二十多个行业签署了1000多个5G To B项目合同。
“星星之火，可以燎原。”华为的企业成长、5G技术以及工业5G应用均起于星星之火。如今，华为的整体发展及5G技术正成燎原之势，而未来随着中国大力推动数字经济发展，华为5G 工业应用也或将再创辉煌！