5G技術助推傳統化工行業數字化轉型升級

尹軍 中國電信股份有限公司江西分公司 南昌市 330029

0 前言

近年來，國家層面高度重視國有企業數字化轉型，在市場層面，企業亟需進行轉型與變革以適應客戶需求與商業模式的變革。化工行業作為流程工業的代表，在數字化轉型方面的需求尤為迫切。

中國電信全面實施“云改數轉”戰略，組建專業技術團隊，致力于賦能企業數字化轉型發展，打造一流的5G+工業互聯網平臺。中國電信江西工業互聯網研究院自研的工業互聯網平臺WINGplat已成功在江西某化工公司運行，榮獲工信部第三屆“綻放杯”工業互聯網專題賽一等獎、總決賽二等獎，成為全國化工行業5G全連接數字工廠標桿。

作者通過業內專家訪談及內部專業公司方案等多種渠道素材收集的基礎上，進行深度數據分析及信息整理，完成論文撰寫，提煉核心觀點如下：

◎化工企業數字化轉型需求迫切，市場潛力較大。

◎運營商具備突出的云網融合的一體化優勢在IaaS 層和接入層能夠滿足化工企業的差異化需求。

◎化工行業專業性強，運營商需要培育一只“專業、專職、專人、專注”的專業化隊伍，才能緊抓行業轉型的痛點，賦能化工行業數字化轉型發展。

1 行業背景及需求分析

化工行業是我國經濟的重要支柱之一，總產值占國家GDP 12%以上。在過去20年里，在國內外市場需求的推動下，中國化工行業一直保持穩定增長。然而過去幾年里，行業開始面臨以下挑戰：生產的快速擴張和國家整體經濟的快速增長導致產能過剩，在生產工藝、產品質量和安全環保方面也不斷的涌現問題和高頻需求。

尤其是2020年受疫情影響，國內很多化工廠礙于沒有勞動力被迫停工停產，供應鏈和進出口貿易也被迫中斷，導致7%的化工企業面臨破產；據不完全統計，當時國內化工企業被關停超過1萬家中小規模化工企業，帶來經濟損失接近千億元。因此，化工企業數字化轉型的需求迫在眉睫，以新一代信息技術為手段，以智慧應用為支撐，取代傳統人工作業方式，全面整合化工企業工廠數據和資源，實現生產制造、安全環保、供應鏈協同、設備管理等方面智能化升級。

縱觀我省化工行業規上企業就有1200余家，但是大部分企業信息化建設缺乏統一規劃，企業生產、銷售管理、質量管理等應用系統相對都是孤立的、封閉的，大多只能通過手工導入導出的方式進行數據交換，缺乏系統的業務梳理，未建立面向企業戰略目標的基礎業務數據規范。各部門多頭采集數據，重復采集數據的現象大量存在，數據利用率低，工作效率低下。

2 5G技術解決方案

2.1 5G技術解決方案概述

針對化工行業需求痛點，5G 技術解決方案包括以下四個方面：一是5G網絡實現防爆區和非防爆區的全面覆蓋；二是5G專網實現數據不出園區，提供網絡安全設計和專網可靠性設計；三是邊云協同部署實現化工行業特色應用；四是豐富的終端生態充分滿足數采需求。

圖1 5G +智慧化工解決方案

基于5G先進技術，可以重塑化工企業生產管理流程，提升工作效率和企業效益。面向化工企業計劃、調度、操作、工藝、能源、質量、安全、設備等生產管理業務，構建“5G+平臺+云邊端應用”的新一代5G全連接智能工廠：實現5G+智慧巡檢、5G+智慧安監、5G+數據采集、5G+數字孿生、5G+無人機、5G+AI視頻識別預警等應用，構建WINGplat工業互聯網平臺，打通MES系統、能源管理系統、質量管理系統、安全環保管理與應急指揮系統，通過廠區內全業務上云，打通企業數據流、業務流、管理流，實現整個廠區生產數據的一致性與在線共享，實現生產信息的可視化展示，為生產經營提供科學的決策依據，規范企業生產業務管理流程。

2.2 構建“5G+全連接智能工廠”途徑

構建“5G+全連接智能工廠”，應從以下幾個方面入手：

（1）部署5G+MEC定制網，實現數據低延時、大容量、無線安全可靠采集傳輸。

◎構建5G+MEC企業專網，采用GW-U/UPF機制，突破終端硬件配置瓶頸，靈活部署邊緣計算，滿足不同業務需求，同時保障企業數據安全。

◎基于構建的大數據中心開發先進的AI算法模型，實現對廠區內作業人員的安全行為進行實時分析、實時告警。

◎將四維可視化引擎技術與物聯網技術相結合，形成對廠區作業面、作業裝置及設備全景化數據采集及呈現，結合大數據技術構建孿生工廠。

◎基于5G基站的多天線和波束賦形技術，實現對智能巡檢的精準連續覆蓋，自定義巡檢路線。

（2） 融合5G邊緣計算能力、專業控制算法和AI大數據的一線裝置智能控制技術。

利用5G提供的邊緣計算能力，融合專業控制算法和人工智能算法，通過高速信息傳輸和算法快速計算，實現全流程一線裝置的智能控制與優化。

（3）建立端到端全業務多場景深度融合的工業互聯網平臺。

打造開放、共享的工業互聯網平臺，為生產業務應用提供高度共享、高內聚低耦合的平臺技術服務和業務服務，整合數據中心，實現向下可以調用生產設備、系統、生產線等海量的資源，向上可以承載云化的工業軟件或者新型的工業APP；通過微服務的架構把工業技術、工藝經驗等工業知識。

（4）打造融合工業互聯網平臺+工業大型云化實時數據庫的超強計算能力。

融合工業互聯網平臺和云化的大型工業實時數據庫，實現大型工業企業單節點百萬點規模實時數據的秒級采集、存儲和查詢，實現即時快速計算和分析。

2.3 案例成效

江西某化工公司通過建設5G+全連接智能工廠，安全研判效率提升80% ，違規生產行為減少78% ，管理成本減少20%，實現了生產車間少人化、無人化作業，綜合節省成本超過 5000萬元/年。并實現企業“安、穩、長、滿、優”運行，增強了企業盈利能力和核心競爭力，形成了產業數字化轉型示范效應。

3 結束語

近幾年全球風險事件頻發，新冠肺炎疫情、中美貿易摩擦、自然災害向人們展現了宏觀市場、產業供應鏈等諸多變化，新型基礎設施建設進程不斷加快，社會經濟發展向數字產業化、產業數字化領域進軍是大勢所趨。在未來，積極發展5G、人工智能、工業互聯網等新興技術，通過端、邊、智、云、網在化工行業的積累及落地，保障企業生產的安、穩、長、滿、優，助力化工行業數字化轉型和安全、綠色、可持續發展！