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1 目標(biāo)與概述

當(dāng)前，企業(yè)需實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備更智能以及生產(chǎn)管理更智能，打造更柔性的生產(chǎn)線，并將分布廣泛的人、機(jī)器和設(shè)備連接起來(lái)，構(gòu)建統(tǒng)一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，在新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，除了要保障智能化生產(chǎn)的連續(xù)性、可靠性和智能設(shè)備、控制設(shè)備的安全性以外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)云端網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用和工業(yè)大數(shù)據(jù)的安全防護(hù)。

在此背景下，浙江移動(dòng)提出了基于5G+區(qū)塊鏈技術(shù)+邊緣計(jì)算的低時(shí)延解決方案，打造5G精品虛擬專網(wǎng)，用于工業(yè)控制、指導(dǎo)生產(chǎn)的SCADA、MES等生產(chǎn)系統(tǒng)部署到統(tǒng)一的邊緣計(jì)算環(huán)境中，為工控設(shè)備安裝5G模組，實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的無(wú)線化部署及遠(yuǎn)程管理，工

控設(shè)備及邊緣云之間通過(guò)5G互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)，邊緣計(jì)算環(huán)境中可部署大數(shù)據(jù)服務(wù)，提供質(zhì)量檢測(cè)、預(yù)測(cè)性維護(hù)、圖像識(shí)別等AI應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的邊緣分析處理，減少由數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬限制所帶來(lái)的延時(shí)，滿足工業(yè)處理時(shí)延訴求。此外，運(yùn)用區(qū)塊鏈、標(biāo)識(shí)體系等先進(jìn)技術(shù)手段，打造以標(biāo)準(zhǔn)專利、產(chǎn)品溯源為全程保障的全要素工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈服務(wù)平臺(tái)。該解決方案當(dāng)前已應(yīng)用于化纖行業(yè)某集團(tuán)5G云鏈智慧園區(qū)項(xiàng)目等。

2 解決方案介紹

2.1 解決方案系統(tǒng)架構(gòu)（如圖1所示） 

圖1 解決方案系統(tǒng)架構(gòu)

2.1.1 5G業(yè)務(wù)及MEC組網(wǎng)方案架構(gòu)

5G基站+邊緣計(jì)算建設(shè)可實(shí)現(xiàn)5G信號(hào)園區(qū)全覆蓋， 將5G核心網(wǎng)中的用戶端口功能（ User Port Function，UPF）網(wǎng)元下沉至園區(qū)和匯聚機(jī)房，在園 區(qū)機(jī)房?jī)?nèi)部署MEC邊緣計(jì)算服務(wù)器。強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)切片建 設(shè)，根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求做網(wǎng)絡(luò)切片，根據(jù)保密等級(jí)不同進(jìn)行分流處理，保障數(shù)據(jù)安全與業(yè)務(wù)穩(wěn)定。

2.1.2 區(qū)塊鏈服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層

搭建穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)彈性可伸縮的計(jì)算與存儲(chǔ)資源，動(dòng)態(tài)增加和刪除區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，滿足日益增長(zhǎng)的區(qū)塊文件存儲(chǔ)需求，通過(guò)容器化資源管理和自動(dòng)化運(yùn)維，簡(jiǎn)化區(qū)塊鏈系統(tǒng)的部署和運(yùn)維工作。

（2）基礎(chǔ)平臺(tái)層

基于開(kāi)源Hyperledger Fabric框架建設(shè)區(qū)塊鏈平臺(tái)，提供包含身份認(rèn)證、加密算法、共識(shí)算法、賬本管理、權(quán)限控制和智能合約等功能，以滿足工業(yè)制造場(chǎng)景多樣化應(yīng)用需求，支持上鏈新加密和流式處理， 在保證安全的同時(shí)高效處理上鏈數(shù)據(jù)。

（3）接口服務(wù)層

通過(guò)API的方式，開(kāi)放平臺(tái)管理能力，具備聯(lián)盟管理、鏈管理、證書(shū)管理等在線接入管理功能。

2.2 解決方案的系統(tǒng)平臺(tái)

2.2.1 硬件平臺(tái)

（1） 連接資源：云專線、VPN；

（2） 端側(cè)設(shè)備：5G CPE、攝像頭。

2.2.2 軟件平臺(tái)

（1）MEC（Cloud OS、UPF、MEP等）；

（2）ECP（包括云邊協(xié)同、云網(wǎng)協(xié)同、邊緣自治等基礎(chǔ)能力）。

2.3 解決方案的數(shù)據(jù)通訊

浙江移動(dòng)面向企業(yè)提供云網(wǎng)融合一站式開(kāi)通體驗(yàn)。

（1）云專線：提供尊享型PTN+PS承載網(wǎng)、暢享型PON+CEMMNET、SD-WAN云專線，分別面向政府

及行業(yè)客戶、中小企業(yè)/已開(kāi)通MPLS VPN專線客戶提供多種云網(wǎng)絡(luò)接入質(zhì)量和使用體驗(yàn)；

（2）5G切片：5G  SA組網(wǎng)提供全棧真5G持續(xù)保障業(yè)務(wù)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)廠區(qū)內(nèi)大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備入網(wǎng)及工業(yè)AI攝像機(jī)等大流量需求的場(chǎng)景進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片，確保各業(yè)務(wù)域低干擾并提升資源利用率；

（3）云間互聯(lián)：云專網(wǎng)、多云互聯(lián)，滿足企業(yè)多云部署、跨云容災(zāi)場(chǎng)景。

2.4 解決方案的安全措施

浙江移動(dòng)擁有獨(dú)特的云網(wǎng)融合資源優(yōu)勢(shì)和突出的服務(wù)能力，可以滿足不同企業(yè)定制化的、安全的、實(shí)時(shí)的智能化業(yè)務(wù)需求；通過(guò)云邊協(xié)同及安全智能，從基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用和管理等多個(gè)維度進(jìn)行安全設(shè)計(jì)規(guī)劃，保障邊緣云端到端安全：（1）邊緣側(cè)安全防護(hù)算力最小化、輕量化、可定義安全，打造輕量化邊緣云安全防護(hù)體系；（2）實(shí)現(xiàn)多廠家集中管理、策略優(yōu)化、策略合規(guī)檢測(cè)和自動(dòng)化拓?fù)湔宫F(xiàn)，減輕安全運(yùn)維工作，將防火墻策略條數(shù)降低30%左右， 檢測(cè)防火墻違規(guī)策略20余種；（3）實(shí)現(xiàn)人工滲透測(cè)試服務(wù)工作自動(dòng)化、智能化，提高滲透測(cè)試全面性、客觀性、重復(fù)性、經(jīng)濟(jì)性等，一個(gè)Web應(yīng)用滲透測(cè)試數(shù)小時(shí)完成；（4）增強(qiáng)容器平臺(tái)安全性，保障容器應(yīng)用生態(tài)安全，實(shí)現(xiàn)容器安全靜態(tài)檢測(cè)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化和智能化；（5）實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程無(wú)人值守或不變維護(hù)地點(diǎn)邊緣計(jì)算設(shè)備的安全防護(hù)，降低人工運(yùn)維成本，達(dá)到“攻擊者進(jìn)不來(lái)、非授權(quán)信息拿不到、竊取信息看不懂、攻擊行為賴不掉和系統(tǒng)信息改不了”的目標(biāo)。

2.5 解決方案實(shí)現(xiàn)功能

（1）構(gòu)建5G虛擬企業(yè)專網(wǎng)

采用5G虛擬企業(yè)專網(wǎng)，借助MEC技術(shù)實(shí)現(xiàn)園區(qū)數(shù)據(jù)資產(chǎn)私有化及創(chuàng)新環(huán)境搭建。

（2）5G+機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用

在生產(chǎn)線安裝各類工業(yè)高速攝像機(jī)、高靈敏度傳感器，借助視覺(jué)算法在邊緣云端部署，發(fā)展缺陷識(shí)別、圖像檢測(cè)、視覺(jué)定位、物體測(cè)量、物體分揀等智能化應(yīng)用。

（3）5G云化AGV應(yīng)用

利用5G低時(shí)延特性，實(shí)現(xiàn)AGV管理平臺(tái)實(shí)時(shí)下發(fā) 控制指令，確保產(chǎn)線上AGV機(jī)器人按照指令進(jìn)行貨物收貨、分揀、入庫(kù)、搬運(yùn)、出庫(kù)等操作。

（4）邊緣云基礎(chǔ)平臺(tái)

提供邊緣基礎(chǔ)云平臺(tái)，根據(jù)需求進(jìn)行彈性分配，并確保資源使用的安全與隔離，為用戶提供完善邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控邊緣云微服務(wù)的業(yè)務(wù)變化， 結(jié)合相應(yīng)的調(diào)度算法為微服務(wù)分配相應(yīng)的底層資源，從而使邊緣云服務(wù)可以自動(dòng)適應(yīng)業(yè)務(wù)量的變化。

（5）邊緣計(jì)算管理平臺(tái)

提供邊緣計(jì)算資源管理、終端設(shè)備（網(wǎng)關(guān)）管理、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)可視化編排、策略管理、告警及事件管理。

（6）多鏈多應(yīng)用構(gòu)筑新型供應(yīng)鏈平臺(tái)

由傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模式轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)塊鏈多鏈多應(yīng)用模式， 結(jié)合溯源鏈，打造跨廠家、跨應(yīng)用、多用途、安全可溯、高效便捷的企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)支撐平臺(tái)。

該解決方案為客戶提供了端到端切片的企業(yè)專網(wǎng)。通過(guò)在公司核心網(wǎng)之上部署公司私有云，借助5G 的高性能無(wú)線傳輸功能，實(shí)現(xiàn)各邊緣端與私有云信息同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程訂單數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)的云端統(tǒng)一管理。同時(shí)， 運(yùn)用區(qū)塊鏈、標(biāo)識(shí)體系等先進(jìn)技術(shù)手段，打造以標(biāo)準(zhǔn)專利、產(chǎn)品溯源為全程保障的全要素工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈服務(wù)平臺(tái)。

3 代表性及推廣價(jià)值

（1）經(jīng)濟(jì)效益

首先是對(duì)企業(yè)，據(jù)客戶的測(cè)算，整體項(xiàng)目的落地和實(shí)施后，智能車間設(shè)備利用率提升5-25%,人力資源減少1-10%；5G智能監(jiān)控機(jī)器人解決飄絲飄雜問(wèn)題，全面應(yīng)用預(yù)期提升優(yōu)品率0.3%，直接受益年超千萬(wàn)元；基于邊緣云的工業(yè)區(qū)塊鏈融合服務(wù)平臺(tái)，將有效產(chǎn)能提升30%以上，帶來(lái)的運(yùn)維成本降低15%。

其次是對(duì)于行業(yè)，助力產(chǎn)業(yè)柔性制造，加速全國(guó)化纖行業(yè)轉(zhuǎn)型。我國(guó)化纖產(chǎn)能接近3000萬(wàn)噸，按照客戶的市場(chǎng)占有率30%計(jì)算，可以推廣50-80套系統(tǒng)，預(yù)計(jì)智能改造形成產(chǎn)值100億元以上，可以帶動(dòng)行業(yè)2000億化纖傳統(tǒng)產(chǎn)能轉(zhuǎn)型升級(jí)，快速發(fā)展。

（2）國(guó)家經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目將大幅度提高聚酯纖維類高分子材料的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，滿足我國(guó)功能性高分子材料市場(chǎng)需求，推動(dòng)國(guó)家功能性高分子材料工業(yè)政策的實(shí)施進(jìn)程，還可為各類智能工廠所涵蓋的智能化技術(shù)提供應(yīng)用示范平臺(tái)， 全方位推動(dòng)國(guó)家功能性高分子材料工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。同時(shí)，有力地推動(dòng)了國(guó)家領(lǐng)先的5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在化纖工業(yè)領(lǐng)域落地推廣，促進(jìn)行業(yè)由標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)向差別化、定制化方向轉(zhuǎn)型，為聚酯產(chǎn)業(yè)提供一種全新的商業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、個(gè)性化生產(chǎn)，可提高聚酯材料企業(yè)的生產(chǎn)效率、質(zhì)量效益，帶動(dòng)提升我國(guó)聚酯材料工業(yè)及其下游織造行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，助推“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

（3）社會(huì)效益

本項(xiàng)目應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)、MEC、區(qū)塊鏈、AI工業(yè)視覺(jué)等先進(jìn)技術(shù)，打造5G+云鏈智慧園區(qū)典型商用案例， 在獲取傳統(tǒng)流量收入的同時(shí)，通過(guò)銷售/租賃邊緣IaaS/ PaaS能力/區(qū)塊鏈服務(wù)平臺(tái)和設(shè)備維護(hù)服務(wù)獲取額外的收益，為2B藍(lán)海市場(chǎng)創(chuàng)建行業(yè)樣板，實(shí)現(xiàn)在這一領(lǐng)域的持續(xù)領(lǐng)先、持續(xù)收益。助力客戶建成浙江省乃至全國(guó)功能性纖維新材料制造業(yè)智能化發(fā)展的先行區(qū)、智能裝備產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的示范區(qū)，打造成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的功能性纖維新材料智能制造標(biāo)桿領(lǐng)軍企業(yè)。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年2月刊