5G技术助推传统化工行业数字化转型升级

尹军 中国电信股份有限公司江西分公司 南昌市 330029

0 前言

近年来，国家层面高度重视国有企业数字化转型，在市场层面，企业亟需进行转型与变革以适应客户需求与商业模式的变革。化工行业作为流程工业的代表，在数字化转型方面的需求尤为迫切。

中国电信全面实施“云改数转”战略，组建专业技术团队，致力于赋能企业数字化转型发展，打造一流的5G+工业互联网平台。中国电信江西工业互联网研究院自研的工业互联网平台WINGplat已成功在江西某化工公司运行，荣获工信部第三届“绽放杯”工业互联网专题赛一等奖、总决赛二等奖，成为全国化工行业5G全连接数字工厂标杆。

作者通过业内专家访谈及内部专业公司方案等多种渠道素材收集的基础上，进行深度数据分析及信息整理，完成论文撰写，提炼核心观点如下：

◎化工企业数字化转型需求迫切，市场潜力较大。

◎运营商具备突出的云网融合的一体化优势在IaaS 层和接入层能够满足化工企业的差异化需求。

◎化工行业专业性强，运营商需要培育一只“专业、专职、专人、专注”的专业化队伍，才能紧抓行业转型的痛点，赋能化工行业数字化转型发展。

1 行业背景及需求分析

化工行业是我国经济的重要支柱之一，总产值占国家GDP 12%以上。在过去20年里，在国内外市场需求的推动下，中国化工行业一直保持稳定增长。然而过去几年里，行业开始面临以下挑战：生产的快速扩张和国家整体经济的快速增长导致产能过剩，在生产工艺、产品质量和安全环保方面也不断的涌现问题和高频需求。

尤其是2020年受疫情影响，国内很多化工厂碍于没有劳动力被迫停工停产，供应链和进出口贸易也被迫中断，导致7%的化工企业面临破产；据不完全统计，当时国内化工企业被关停超过1万家中小规模化工企业，带来经济损失接近千亿元。因此，化工企业数字化转型的需求迫在眉睫，以新一代信息技术为手段，以智慧应用为支撑，取代传统人工作业方式，全面整合化工企业工厂数据和资源，实现生产制造、安全环保、供应链协同、设备管理等方面智能化升级。

纵观我省化工行业规上企业就有1200余家，但是大部分企业信息化建设缺乏统一规划，企业生产、销售管理、质量管理等应用系统相对都是孤立的、封闭的，大多只能通过手工导入导出的方式进行数据交换，缺乏系统的业务梳理，未建立面向企业战略目标的基础业务数据规范。各部门多头采集数据，重复采集数据的现象大量存在，数据利用率低，工作效率低下。

2 5G技术解决方案

2.1 5G技术解决方案概述

针对化工行业需求痛点，5G 技术解决方案包括以下四个方面：一是5G网络实现防爆区和非防爆区的全面覆盖；二是5G专网实现数据不出园区，提供网络安全设计和专网可靠性设计；三是边云协同部署实现化工行业特色应用；四是丰富的终端生态充分满足数采需求。

图1 5G +智慧化工解决方案

基于5G先进技术，可以重塑化工企业生产管理流程，提升工作效率和企业效益。面向化工企业计划、调度、操作、工艺、能源、质量、安全、设备等生产管理业务，构建“5G+平台+云边端应用”的新一代5G全连接智能工厂：实现5G+智慧巡检、5G+智慧安监、5G+数据采集、5G+数字孪生、5G+无人机、5G+AI视频识别预警等应用，构建WINGplat工业互联网平台，打通MES系统、能源管理系统、质量管理系统、安全环保管理与应急指挥系统，通过厂区内全业务上云，打通企业数据流、业务流、管理流，实现整个厂区生产数据的一致性与在线共享，实现生产信息的可视化展示，为生产经营提供科学的决策依据，规范企业生产业务管理流程。

2.2 构建“5G+全连接智能工厂”途径

构建“5G+全连接智能工厂”，应从以下几个方面入手：

（1）部署5G+MEC定制网，实现数据低延时、大容量、无线安全可靠采集传输。

◎构建5G+MEC企业专网，采用GW-U/UPF机制，突破终端硬件配置瓶颈，灵活部署边缘计算，满足不同业务需求，同时保障企业数据安全。

◎基于构建的大数据中心开发先进的AI算法模型，实现对厂区内作业人员的安全行为进行实时分析、实时告警。

◎将四维可视化引擎技术与物联网技术相结合，形成对厂区作业面、作业装置及设备全景化数据采集及呈现，结合大数据技术构建孪生工厂。

◎基于5G基站的多天线和波束赋形技术，实现对智能巡检的精准连续覆盖，自定义巡检路线。

（2） 融合5G边缘计算能力、专业控制算法和AI大数据的一线装置智能控制技术。

利用5G提供的边缘计算能力，融合专业控制算法和人工智能算法，通过高速信息传输和算法快速计算，实现全流程一线装置的智能控制与优化。

（3）建立端到端全业务多场景深度融合的工业互联网平台。

打造开放、共享的工业互联网平台，为生产业务应用提供高度共享、高内聚低耦合的平台技术服务和业务服务，整合数据中心，实现向下可以调用生产设备、系统、生产线等海量的资源，向上可以承载云化的工业软件或者新型的工业APP；通过微服务的架构把工业技术、工艺经验等工业知识。

（4）打造融合工业互联网平台+工业大型云化实时数据库的超强计算能力。

融合工业互联网平台和云化的大型工业实时数据库，实现大型工业企业单节点百万点规模实时数据的秒级采集、存储和查询，实现即时快速计算和分析。

2.3 案例成效

江西某化工公司通过建设5G+全连接智能工厂，安全研判效率提升80% ，违规生产行为减少78% ，管理成本减少20%，实现了生产车间少人化、无人化作业，综合节省成本超过 5000万元/年。并实现企业“安、稳、长、满、优”运行，增强了企业盈利能力和核心竞争力，形成了产业数字化转型示范效应。

3 结束语

近几年全球风险事件频发，新冠肺炎疫情、中美贸易摩擦、自然灾害向人们展现了宏观市场、产业供应链等诸多变化，新型基础设施建设进程不断加快，社会经济发展向数字产业化、产业数字化领域进军是大势所趋。在未来，积极发展5G、人工智能、工业互联网等新兴技术，通过端、边、智、云、网在化工行业的积累及落地，保障企业生产的安、稳、长、满、优，助力化工行业数字化转型和安全、绿色、可持续发展！