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引言:

湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“湘鋼”）是國(guó)內(nèi)線、棒材和寬厚板專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)優(yōu)鋼企業(yè)之一，擁有煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋材等一整套工藝裝備。其中，進(jìn)口高速線材軋機(jī)、寬厚板煉鋼、精煉和軋機(jī)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。湘鋼資產(chǎn)總額達(dá)到420億元，營(yíng)業(yè)收入超過(guò)600億元，是湖南省單體規(guī)模最大、綜合實(shí)力最強(qiáng)的國(guó)有企業(yè)。

2019年6月，國(guó)家工信部向三大運(yùn)營(yíng)商正式頒發(fā)5G牌照，標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入5G時(shí)代。5G作為跨時(shí)代技術(shù)，相較于4G網(wǎng)絡(luò)，不僅可以提供更極致的用戶(hù)體驗(yàn)和更大的網(wǎng)絡(luò)容量，還將開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，同時(shí)滲透至千行百業(yè)，因此人們賦予5G前所未有的期待。據(jù)華為Wireless X Labs發(fā)布的《5G時(shí)代十大應(yīng)用場(chǎng)景》白皮書(shū)所述，AR/VR的關(guān)注度高居首位，尤其在工業(yè)、教育等行業(yè)有著巨大的發(fā)展前景，遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)、操作培訓(xùn)、遠(yuǎn)程教學(xué)等場(chǎng)景已經(jīng)逐步在全國(guó)各地進(jìn)行試點(diǎn)落地，并且已經(jīng)被階段性驗(yàn)證可有效解決企業(yè)的痛點(diǎn)需求。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟，產(chǎn)品進(jìn)一步的更新迭代，相信AR/VR在未來(lái)會(huì)被更廣泛的應(yīng)用。

一、項(xiàng)目概況

1.    項(xiàng)目背景

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，以及人工智能技術(shù)和產(chǎn)品的逐步成熟，為智慧鋼廠建設(shè)提供了一個(gè)強(qiáng)大的技術(shù)支撐。為此中國(guó)移動(dòng)與湘鋼于2019年9月簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，截至2020年4月，已完成五米板廠、新棒材廠的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，部署了20個(gè)5G基站，實(shí)現(xiàn)了5G天車(chē)遠(yuǎn)程操控、5G無(wú)人天車(chē)、5G加渣機(jī)械臂、5G視頻高清回傳4個(gè)5G創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景。

2020年初，在已經(jīng)取得的成果基礎(chǔ)上，中國(guó)移動(dòng)與湘鋼進(jìn)一步擴(kuò)大了5G創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景的合作，其中便包括針對(duì)設(shè)備維修而打造的跨國(guó)AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)場(chǎng)景。湘鋼的新棒材廠計(jì)劃于2020年4月底投產(chǎn)，為此湘鋼從德國(guó)和奧地利進(jìn)口了大量的高端軋機(jī)設(shè)備。但是受到“新冠”疫情的影響，德國(guó)和奧地利的設(shè)備廠家無(wú)法到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行指導(dǎo)安裝，導(dǎo)致大量設(shè)備閑置。因此，中國(guó)移動(dòng)提出了利用5G、AR技術(shù)搭建跨國(guó)AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)歐洲專(zhuān)家與湘鋼現(xiàn)場(chǎng)的跨國(guó)實(shí)時(shí)通訊，遠(yuǎn)程指導(dǎo)湘鋼現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備的安裝、維修、調(diào)試等工作。

2. 項(xiàng)目目標(biāo)

通過(guò)本項(xiàng)目的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)與湘鋼設(shè)備運(yùn)維環(huán)節(jié)的融合，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以關(guān)鍵研發(fā)環(huán)節(jié)智能化為核心，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)，全面提升設(shè)備安裝調(diào)試、維修維護(hù)的效率，縮短設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提升企業(yè)生產(chǎn)效率。

湘鋼希望通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，探索5G技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用，構(gòu)建5G技術(shù)示范應(yīng)用，為鋼鐵制造企業(yè)及其他高端制造產(chǎn)業(yè)提供范例，助力國(guó)家智能制造戰(zhàn)略落地。

二、項(xiàng)目實(shí)施概況

為解決受疫情影響導(dǎo)致的歐洲設(shè)備廠家無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)支持的問(wèn)題，中國(guó)移動(dòng)為客戶(hù)私有化搭建跨國(guó)AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)，設(shè)備廠家可在歐洲直接觀看到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況，遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工人完成相關(guān)工作。目前跨國(guó)AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)已交付客戶(hù)使用并穩(wěn)定運(yùn)行7個(gè)月之久，不僅為客戶(hù)節(jié)省了大量的技術(shù)支持成本，同時(shí)提升了設(shè)備日常的運(yùn)維效率。

1. 系統(tǒng)軟件架構(gòu)及業(yè)務(wù)功能

（1）系統(tǒng)軟件架構(gòu)

跨國(guó)AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)主要分為三部分：終端層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層。終端層（AR眼鏡）放置在湘鋼設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，供現(xiàn)場(chǎng)維修工人使用。網(wǎng)絡(luò)層提供高質(zhì)量的傳輸網(wǎng)絡(luò)，用于連接湘鋼現(xiàn)場(chǎng)及歐洲設(shè)備原廠。平臺(tái)層提供多樣化的業(yè)務(wù)能力，以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)維修工人及歐洲技術(shù)專(zhuān)家的使用需求。

1)   終端層：本案例中采用的是分體式雙目AR眼鏡，采用高精度、工業(yè)級(jí)攝像頭，分辨率最高可達(dá)1080P。視場(chǎng)角（FOV）達(dá)45度，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)。除此之外，遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)還支持其他不同型號(hào)的AR眼鏡，包括手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端；

2)   網(wǎng)絡(luò)層：支持4G、5G、Wi-Fi等網(wǎng)絡(luò)的接入。受限于AR產(chǎn)業(yè)5G模組尚不成熟，本案例中借助CPE設(shè)備，將5G信號(hào)轉(zhuǎn)換成Wi-Fi信號(hào)，實(shí)現(xiàn)AR眼鏡的網(wǎng)絡(luò)接入；

3)   平臺(tái)層：可為客戶(hù)提供用戶(hù)管理、設(shè)備管理、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)等通用管理功能，此外，還可提供音視頻通訊、畫(huà)面標(biāo)注、文件傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)功能；

圖1  系統(tǒng)架構(gòu)圖

（2）業(yè)務(wù)功能

1)   畫(huà)面標(biāo)注：歐洲專(zhuān)家在接收到的畫(huà)面上進(jìn)行畫(huà)面標(biāo)注（可一鍵暫停通訊畫(huà)面進(jìn)行標(biāo)注，或在通訊過(guò)程中的實(shí)時(shí)畫(huà)面上進(jìn)行標(biāo)注），通過(guò)在任意位置添加特定的指示信息（如：箭頭、圓圈等），并同步呈現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)工人的AR眼鏡上，輔助專(zhuān)家完成遠(yuǎn)程指導(dǎo)工作。

2)   高清音視頻通訊：支持1080P、720P高清視頻通話(huà)，現(xiàn)場(chǎng)工人第一視角畫(huà)面可借助AR眼鏡的變焦調(diào)節(jié)能力，保證細(xì)節(jié)的清晰展現(xiàn)。

3)   共享白板：開(kāi)啟共享白板功能后，畫(huà)面將從實(shí)景畫(huà)面切換至空白的面板上，歐洲專(zhuān)家可在此白板上進(jìn)行隨意圖寫(xiě)，圖寫(xiě)內(nèi)容也將同步呈現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)工人的AR眼鏡上。

4)   文件傳輸：在通訊的同時(shí)，歐洲專(zhuān)家可傳輸文檔、圖片、視頻等多種類(lèi)型的文件，現(xiàn)場(chǎng)工人可借助這些文檔輔助自己完成設(shè)備檢修工作，提高協(xié)作效率。

5)   多方通話(huà)：支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多等各種場(chǎng)景，客戶(hù)可自由選擇接入通訊的終端設(shè)備類(lèi)型。

2. 實(shí)施方案

（1）場(chǎng)景描述

基于部署的跨國(guó)AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)維修工人可通過(guò)佩戴AR眼鏡向歐洲專(zhuān)家發(fā)起音視頻通話(huà)，實(shí)時(shí)采集并分享現(xiàn)場(chǎng)第一視角畫(huà)面。同時(shí)，歐洲專(zhuān)家可基于現(xiàn)場(chǎng)采集到的畫(huà)面，通過(guò)語(yǔ)音指導(dǎo)、畫(huà)面標(biāo)注、共享白板等功能，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工人完成設(shè)備的安裝調(diào)試、維修維護(hù)等工作。

（2）網(wǎng)絡(luò)部署方案

圖2  網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

受限于跨國(guó)網(wǎng)絡(luò)出境防火墻的限制，跨國(guó)AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)的部署方案分為兩部分：湘鋼主業(yè)務(wù)平臺(tái)及香港POP點(diǎn)。

l  湘鋼主業(yè)務(wù)平臺(tái)：部署有產(chǎn)品的核心業(yè)務(wù)能力，以及音視頻的處理及轉(zhuǎn)發(fā)等配套能力。

l  香港POP點(diǎn)：部署有音視頻的處理及轉(zhuǎn)發(fā)等能力，主要負(fù)責(zé)與海外用戶(hù)間的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。

其中，湘鋼現(xiàn)場(chǎng)的AR眼鏡及歐洲登錄的PC終端分別通過(guò)5G、4G網(wǎng)絡(luò)連接至本地互聯(lián)網(wǎng)，再基于SD-WAN技術(shù)的跨國(guó)虛擬專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)互通。

（3）方案優(yōu)勢(shì)

1)   業(yè)務(wù)模式優(yōu)勢(shì)：利用AR眼鏡遠(yuǎn)程通訊的方式替代傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)支撐，既節(jié)省專(zhuān)家側(cè)的差旅成本，又可以提升設(shè)備維護(hù)效率。此外，對(duì)于設(shè)備廠家而言，AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)可充分復(fù)用技術(shù)專(zhuān)家資源，從而減少專(zhuān)家儲(chǔ)備不足的痛點(diǎn)；

2)   5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)：相較于4G網(wǎng)絡(luò)通訊，5G網(wǎng)絡(luò)可滿(mǎn)足24幀、1080P高清畫(huà)面?zhèn)鬏敚鉀Q4G網(wǎng)絡(luò)通訊條件下存在的畫(huà)面卡頓、延遲等問(wèn)題；

3)   SD-WAN虛擬專(zhuān)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)： SD-WAN虛擬專(zhuān)網(wǎng)可解決跨國(guó)出境防火墻的限制問(wèn)題，提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，且相較于跨國(guó)專(zhuān)線，建設(shè)成本更低，開(kāi)通速度更快；

（4）部署時(shí)間安排

三、下一步實(shí)施計(jì)劃

中國(guó)移動(dòng)將自身定位為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商與系統(tǒng)集成商，結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)“自研+合作”的模式，整合行業(yè)資源、取長(zhǎng)補(bǔ)短。為客戶(hù)提供一站式“AR+”服務(wù)，覆蓋企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)的諸多環(huán)節(jié)。

中國(guó)移動(dòng)將于2020年底完成AR遠(yuǎn)程輔助公有云平臺(tái)的自主研發(fā)。這個(gè)平臺(tái)最大的特點(diǎn)就是聚焦構(gòu)建AR產(chǎn)品中臺(tái)能力（AR Cloud）：

1）通過(guò)開(kāi)放的SDK服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)與第三方品牌AR眼鏡的無(wú)縫對(duì)接（預(yù)計(jì)年底完成至少5款不同品牌硬件的引入）；

2）AR Cloud作為PAAS能力，賦能上層AR應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境（AR Studio），研發(fā)人員可基于客戶(hù)的定制化需求進(jìn)行快速開(kāi)發(fā)。

中國(guó)移動(dòng)將以工業(yè)行業(yè)作為主要拓展領(lǐng)域，并逐步面向金融、交通行業(yè)提供端到端解決方案。同時(shí)充分利用中國(guó)移動(dòng)在全球各地的云網(wǎng)資源優(yōu)勢(shì)，逐步開(kāi)通歐洲、北美等地的POP接入點(diǎn)，將AR業(yè)務(wù)在全球范圍內(nèi)進(jìn)行推廣。

四、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果

1. 項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）技術(shù)先進(jìn)性

本項(xiàng)目結(jié)合5G的大帶寬、低時(shí)延等特性，與AR技術(shù)相結(jié)合，解決以往在4G網(wǎng)絡(luò)通訊條件下圖像清晰度低、高清圖像傳輸速率慢、AR頭動(dòng)響應(yīng)時(shí)延大、渲染分辨率低、畫(huà)面疊加效果傳輸時(shí)延長(zhǎng)等痛點(diǎn)。

本項(xiàng)目基于遠(yuǎn)程音視頻通訊能力，結(jié)合AR眼鏡，在不影響工人正常作業(yè)的前提下，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)家遠(yuǎn)程指導(dǎo)，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)支撐成本，提升設(shè)備維護(hù)效率。

（2）商業(yè)模式先進(jìn)性

AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)支持公有云及私有云方式部署，其中，本項(xiàng)目屬于交鑰匙工程，即客戶(hù)通過(guò)一次性支付的方式購(gòu)買(mǎi)所需的軟硬件產(chǎn)品并進(jìn)行本地私有化部署。同時(shí)，受益于AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，不會(huì)因?yàn)榭蛻?hù)生產(chǎn)工藝不同而產(chǎn)生大量二次開(kāi)發(fā)的工作，因此，客戶(hù)同樣可以選擇公有云服務(wù)的方式，硬件通過(guò)一次性購(gòu)買(mǎi)，軟件服務(wù)則按照月租/年租的方式進(jìn)行付費(fèi)。相較于私有化部署的方式，公有云服務(wù)可縮短項(xiàng)目交付周期，并且可在周期內(nèi)享受免費(fèi)的軟件升級(jí)，進(jìn)一步降低客戶(hù)的投入成本。

（3）可復(fù)制推廣性

本項(xiàng)目結(jié)合5G、AR等技術(shù)，在湘鋼的高端進(jìn)口軋機(jī)設(shè)備車(chē)間進(jìn)行了落地應(yīng)用，驗(yàn)證了此場(chǎng)景在典型離散制造企業(yè)的可落地程度。并且由于AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，未來(lái)可以在離散行業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用，具備良好的可復(fù)制推廣性。此外，公有云模式提供標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)功能，客戶(hù)可根據(jù)自身需求在線訂購(gòu)，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的可復(fù)制推廣性。

2. 實(shí)施效果

據(jù)客戶(hù)反饋，每年由于進(jìn)口設(shè)備的安裝調(diào)試、維修維護(hù)工作而需要請(qǐng)求海外支撐的次數(shù)在7-8次，單次所需的差旅成本在10萬(wàn)左右。因此，即使在不考慮設(shè)備故障導(dǎo)致生產(chǎn)暫停的條件下，每年僅設(shè)備維護(hù)而產(chǎn)生的差旅費(fèi)用至少需要70萬(wàn)元。而本項(xiàng)目的實(shí)施成本不足百萬(wàn)，且永久交付給客戶(hù)使用，因此，客戶(hù)從第二年起，每年便可節(jié)省70萬(wàn)元的差旅成本。此外，設(shè)備的安裝調(diào)試、維修維護(hù)周期也得到了較大程度的縮短。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后，歐洲專(zhuān)家從接收請(qǐng)求到現(xiàn)場(chǎng)解決問(wèn)題，普遍需要至少1周的時(shí)間，而借助跨國(guó)AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)工人可在第一時(shí)間獲取設(shè)備原廠專(zhuān)家的技術(shù)支持，當(dāng)天便可解決問(wèn)題并恢復(fù)生產(chǎn)。

綜上所述，中國(guó)移動(dòng)為湘鋼打造的跨國(guó)AR遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)系統(tǒng)，不僅可以為客戶(hù)節(jié)省差旅支撐成本，同時(shí)還可以提升設(shè)備檢修維護(hù)效率，變相地提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)降本增效。