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中鋼公司與中冠資訊建置5G企業專網,讓關鍵數據隨手可得,加速數位轉型



        中鋼公司為國內最大的鋼鐵公司,粗鋼年產量約 1 千萬公噸,是一間穩健踏實的企業。中鋼於2023年提出「智慧創新、綠能減碳、 價值共創,成為永續成長的卓越企業」之新願景,並將「數位轉型」及「低碳轉型」列為重點工作,落實「高值化精緻鋼廠」及「發展綠能產業」經營發展雙主軸。數據是數位轉型的關鍵,因此要發掘更多關鍵數據,透過人工智慧達到智慧製造的應用。然而數據傳輸可分為固網及無線兩種方式,無線又以5G最為可靠,因5G有確定性網路規範,具高頻寬、低時延及廣連結特性。因此中鋼公司於110年6月,透過研發部門執行5G AIoT專案,並由中冠資訊協同中華電信、仁寶電腦、工研院、路竹電信研究中心、微軟、思科、杰悉科技等公司合作,建構高可靠度、高安全性之5G工控環境及應用。

        NCC於112/02/16由副主委率團至中鋼公司實地參訪5G AIoT應用成果,並表示政府與產業正積極利用5G高速、低延遲、廣連結等特性,發展產業各種創新應用。


        中鋼公司已完成一個戶外、一個室內示範場域及一個 5G 應用實驗室:戶外場域執行 5G 智慧軌道運輸專案,與中華電信合作建置 900 米長 5G 非 獨立組網(Non-Standalone: NSA)訊號,以 4G LTE 設備為基礎(EPC 和 eNB),加上 5G gNB 基站所組成。選用 NSA 架構的考量點是技術成熟、4G 涵蓋範圍較廣可快速佈建,因此該示範廠於 110 年 12 月便完成 5G 訊號開台。室內場域則執行5G軋鋼智慧工場專案,與仁寶、思科合作建置 5G 獨立組網 (Standalone: SA)訊號,可管理一萬個門號,並使用 N79 企業專用頻段(4.8GHz),達到商頻與專頻互不干擾之目標。先藉由熱軋工廠 500 米長的產線,進行示範案例開發,未來該核網可服務全集團,將效益平行展開。經實測兩個場域的上傳及下載頻寬皆可到達 150Mbps 及 500Mbps,約 4G 頻寬的 6~7 倍。5G 的 CT(Communications technology)網段用來傳輸製程數據及決策資訊,因此會橫跨 IT(Information technology)、OT(Operation technology)網段,資安防護是首要課題,委請路竹電信研究中心協助,設計”前監後控”的資安防護架構,CT 進 入 IT、OT 的邊界,利用實體防火牆做防護,CT 網段內部則採監控的方式,避免影響到 5G 低時延特性。

        應用方面完成九項智慧製造應用專案(智能板胚動態監控、鋼帶偏移監控系統、專家遠端協作系統、數位產線實境導覽、危險作業遠程操控、渣桶狀態監測系統、行車安全輔助系統、XR 虛擬實境訓練、自走載具技術開發)。簡述四項智慧製造專案導入 5G 之必要性。

        危險作業遠程操控: 鋼鐵行業的高溫區域,存在高熱、噴濺等工安風險,無法自動化的場域,還是要透過手動方式來作業,因此操作者都盡量遠離危險作業區,但視角受到侷限不易精準操控。5G 大頻寬、低時延特性,可將現場影像、數據回傳,提供作業人員完整視角,大幅降低風險、提高作業效率。


        行車安全輔助系統: 車輛在長距離移動時,必須透過無線網路回傳行車影像及數據,才能確實掌握車輛動態。導入 5G 做為長距離無線傳輸工具,將行車影像呈現於調度中心外,透過人工智慧影像辨識,輔助駕駛監測車輛狀態,大幅提升行車安全。

        專家遠端協作系統: 數位轉型可以改變決策的方式及速度,過往現場發生問題時,僅能以口述的方式與專家討論,或等待專家至現場指導,擴大設備損害程度或是浪費時間成本。開發專家遠端協作系統 APP,利用平板或手機透過 5G 網路,隨時隨地召開視訊會議,並提供現場影像及製程數據,讓專家們共同決策,將傷害降到最低。

        數位產線實境導覽: 近年來虛擬實境(VR、AR)技術蓬勃發展,強調沉浸式體驗,中鋼公司每年都有許多貴賓來訪,因此開發一虛擬熱軋產線,透過數位眼鏡或平板,提供另一種導覽體驗,未來可做為新進人員訓練或數位孿生的基礎。5G 則用來做為數位模型的傳輸工具。

        根據國際電信標準(3GPP)的規劃,目前釋出的 R15 版本偏重大頻寬特性之應用,R16 版本則著重低時延之特性,雖然 2020 年 7 月釋出 R16 規範,但近期才有開發完成之設備,因此中鋼公司後續研究方向,將朝向高速移動之 5G 遠程控制應用,而 5G 大頻寬傳輸之技術,已可擴展至其他場域。