1 目標與概述

當前，企業(yè)需實(shí)現生產(chǎn)設備更智能以及生產(chǎn)管理更智能，打造更柔性的生產(chǎn)線(xiàn)，并將分布廣泛的人、機器和設備連接起來(lái)，構建統一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)，在新的網(wǎng)絡(luò )架構下，除了要保障智能化生產(chǎn)的連續性、可靠性和智能設備、控制設備的安全性以外，還應加強對云端網(wǎng)絡(luò )、應用和工業(yè)大數據的安全防護。

在此背景下，浙江移動(dòng)提出了基于5G+區塊鏈技術(shù)+邊緣計算的低時(shí)延解決方案，打造5G精品虛擬專(zhuān)網(wǎng)，用于工業(yè)控制、指導生產(chǎn)的SCADA、MES等生產(chǎn)系統部署到統一的邊緣計算環(huán)境中，為工控設備安裝5G模組，實(shí)現工業(yè)設備的無(wú)線(xiàn)化部署及遠程管理，工

控設備及邊緣云之間通過(guò)5G互聯(lián)，實(shí)現數據傳輸。同時(shí)，邊緣計算環(huán)境中可部署大數據服務(wù)，提供質(zhì)量檢測、預測性維護、圖像識別等AI應用能力，實(shí)現數據的邊緣分析處理，減少由數據傳輸速度和帶寬限制所帶來(lái)的延時(shí)，滿(mǎn)足工業(yè)處理時(shí)延訴求。此外，運用區塊鏈、標識體系等先進(jìn)技術(shù)手段，打造以標準專(zhuān)利、產(chǎn)品溯源為全程保障的全要素工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區塊鏈服務(wù)平臺。該解決方案當前已應用于化纖行業(yè)某集團5G云鏈智慧園區項目等。

2 解決方案介紹

2.1 解決方案系統架構（如圖1所示） 

圖1 解決方案系統架構

2.1.1 5G業(yè)務(wù)及MEC組網(wǎng)方案架構

5G基站+邊緣計算建設可實(shí)現5G信號園區全覆蓋， 將5G核心網(wǎng)中的用戶(hù)端口功能（ User Port Function，UPF）網(wǎng)元下沉至園區和匯聚機房，在園 區機房?jì)炔渴餗EC邊緣計算服務(wù)器。強化網(wǎng)絡(luò )切片建 設，根據不同業(yè)務(wù)需求做網(wǎng)絡(luò )切片，根據保密等級不同進(jìn)行分流處理，保障數據安全與業(yè)務(wù)穩定。

2.1.2 區塊鏈服務(wù)平臺架構

（1）基礎設施層

搭建穩定可靠的基礎設施，實(shí)現彈性可伸縮的計算與存儲資源，動(dòng)態(tài)增加和刪除區塊鏈節點(diǎn)，滿(mǎn)足日益增長(cháng)的區塊文件存儲需求，通過(guò)容器化資源管理和自動(dòng)化運維，簡(jiǎn)化區塊鏈系統的部署和運維工作。

（2）基礎平臺層

基于開(kāi)源Hyperledger Fabric框架建設區塊鏈平臺，提供包含身份認證、加密算法、共識算法、賬本管理、權限控制和智能合約等功能，以滿(mǎn)足工業(yè)制造場(chǎng)景多樣化應用需求，支持上鏈新加密和流式處理， 在保證安全的同時(shí)高效處理上鏈數據。

（3）接口服務(wù)層

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

2.2 解決方案的系統平臺

2.2.1 硬件平臺

（1） 連接資源：云專(zhuān)線(xiàn)、VPN；

（2） 端側設備：5G CPE、攝像頭。

2.2.2 軟件平臺

（1）MEC（Cloud OS、UPF、MEP等）；

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

2.3 解決方案的數據通訊

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。

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

及行業(yè)客戶(hù)、中小企業(yè)/已開(kāi)通MPLS VPN專(zhuān)線(xiàn)客戶(hù)提供多種云網(wǎng)絡(luò )接入質(zhì)量和使用體驗；

（2）5G切片：5G  SA組網(wǎng)提供全棧真5G持續保障業(yè)務(wù)現場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò )，對廠(chǎng)區內大量的物聯(lián)網(wǎng)設備入網(wǎng)及工業(yè)AI攝像機等大流量需求的場(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(zhuān)網(wǎng)、多云互聯(lián)，滿(mǎn)足企業(yè)多云部署、跨云容災場(chǎng)景。

2.4 解決方案的安全措施

浙江移動(dòng)擁有獨特的云網(wǎng)融合資源優(yōu)勢和突出的服務(wù)能力，可以滿(mǎn)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，從基礎設施、網(wǎng)絡(luò )、數據、應用和管理等多個(gè)維度進(jìn)行安全設計規劃，保障邊緣云端到端安全：（1）邊緣側安全防護算力最小化、輕量化、可定義安全，打造輕量化邊緣云安全防護體系；（2）實(shí)現多廠(chǎng)家集中管理、策略?xún)?yōu)化、策略合規檢測和自動(dòng)化拓撲展現，減輕安全運維工作，將防火墻策略條數降低30%左右， 檢測防火墻違規策略20余種；（3）實(shí)現人工滲透測試服務(wù)工作自動(dòng)化、智能化，提高滲透測試全面性、客觀(guān)性、重復性、經(jīng)濟性等，一個(gè)Web應用滲透測試數小時(shí)完成；（4）增強容器平臺安全性，保障容器應用生態(tài)安全，實(shí)現容器安全靜態(tài)檢測、動(dòng)態(tài)監測的自動(dòng)化和智能化；（5）實(shí)現對遠程無(wú)人值守或不變維護地點(diǎn)邊緣計算設備的安全防護，降低人工運維成本，達到“攻擊者進(jìn)不來(lái)、非授權信息拿不到、竊取信息看不懂、攻擊行為賴(lài)不掉和系統信息改不了”的目標。

2.5 解決方案實(shí)現功能

（1）構建5G虛擬企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)

采用5G虛擬企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)，借助MEC技術(shù)實(shí)現園區數據資產(chǎn)私有化及創(chuàng )新環(huán)境搭建。

（2）5G+機器視覺(jué)應用

在生產(chǎn)線(xiàn)安裝各類(lèi)工業(yè)高速攝像機、高靈敏度傳感器，借助視覺(jué)算法在邊緣云端部署，發(fā)展缺陷識別、圖像檢測、視覺(jué)定位、物體測量、物體分揀等智能化應用。

（3）5G云化AGV應用

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

（4）邊緣云基礎平臺

提供邊緣基礎云平臺，根據需求進(jìn)行彈性分配，并確保資源使用的安全與隔離，為用戶(hù)提供完善邊緣云基礎設施服務(wù)。通過(guò)實(shí)時(shí)監控邊緣云微服務(wù)的業(yè)務(wù)變化， 結合相應的調度算法為微服務(wù)分配相應的底層資源，從而使邊緣云服務(wù)可以自動(dòng)適應業(yè)務(wù)量的變化。

（5）邊緣計算管理平臺

提供邊緣計算資源管理、終端設備（網(wǎng)關(guān)）管理、數據管理、業(yè)務(wù)可視化編排、策略管理、告警及事件管理。

（6）多鏈多應用構筑新型供應鏈平臺

由傳統供應鏈模式轉變?yōu)閰^塊鏈多鏈多應用模式， 結合溯源鏈，打造跨廠(chǎng)家、跨應用、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。

該解決方案為客戶(hù)提供了端到端切片的企業(yè)專(zhuān)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(xiàn)傳輸功能，實(shí)現各邊緣端與私有云信息同步，進(jìn)而實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程訂單數據、工藝數據、設備數據、產(chǎn)品數據、檢測數據的云端統一管理。同時(shí)， 運用區塊鏈、標識體系等先進(jìn)技術(shù)手段，打造以標準專(zhuān)利、產(chǎn)品溯源為全程保障的全要素工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區塊鏈服務(wù)平臺。

3 代表性及推廣價(jià)值

（1）經(jīng)濟效益

首先是對企業(yè)，據客戶(hù)的測算，整體項目的落地和實(shí)施后，智能車(chē)間設備利用率提升5-25%,人力資源減少1-10%；5G智能監控機器人解決飄絲飄雜問(wèn)題，全面應用預期提升優(yōu)品率0.3%，直接受益年超千萬(wàn)元；基于邊緣云的工業(yè)區塊鏈融合服務(wù)平臺，將有效產(chǎn)能提升30%以上，帶來(lái)的運維成本降低15%。

其次是對于行業(yè)，助力產(chǎn)業(yè)柔性制造，加速全國化纖行業(yè)轉型。我國化纖產(chǎn)能接近3000萬(wàn)噸，按照客戶(hù)的市場(chǎng)占有率30%計算，可以推廣50-80套系統，預計智能改造形成產(chǎn)值100億元以上，可以帶動(dòng)行業(yè)2000億化纖傳統產(chǎn)能轉型升級，快速發(fā)展。

（2）國家經(jīng)濟效益

本項目將大幅度提高聚酯纖維類(lèi)高分子材料的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，滿(mǎn)足我國功能性高分子材料市場(chǎng)需求，推動(dòng)國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(lèi)智能工廠(chǎng)所涵蓋的智能化技術(shù)提供應用示范平臺， 全方位推動(dòng)國家功能性高分子材料工業(yè)經(jīng)濟效益的提升。同時(shí)，有力地推動(dòng)了國家領(lǐng)先的5G無(wú)線(xiàn)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)由標準化生產(chǎn)向差別化、定制化方向轉型，為聚酯產(chǎn)業(yè)提供一種全新的商業(yè)模式，實(shí)現數字化、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)提升我國聚酯材料工業(yè)及其下游織造行業(yè)的國際競爭力，助推“中國制造”向“中國智造”的轉型升級。

（3）社會(huì )效益

本項目應用5G網(wǎng)絡(luò )、MEC、區塊鏈、AI工業(yè)視覺(jué)等先進(jìn)技術(shù)，打造5G+云鏈智慧園區典型商用案例， 在獲取傳統流量收入的同時(shí)，通過(guò)銷(xiāo)售/租賃邊緣IaaS/ PaaS能力/區塊鏈服務(wù)平臺和設備維護服務(wù)獲取額外的收益，為2B藍海市場(chǎng)創(chuàng )建行業(yè)樣板，實(shí)現在這一領(lǐng)域的持續領(lǐng)先、持續收益。助力客戶(hù)建成浙江省乃至全國功能性纖維新材料制造業(yè)智能化發(fā)展的先行區、智能裝備產(chǎn)業(yè)應用的示范區，打造成具有國際競爭力的功能性纖維新材料智能制造標桿領(lǐng)軍企業(yè)。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年2月刊