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1 背景介紹

2019年對50多個國家重點城市調查顯示，超過半數城市工業企業利潤負增長。原材料價格攀升，用工、用地、環保等生產成本上升，工業品通縮壓力雙向擠壓企業盈利空間。而開年以來，受疫情限制，在使用工人和采用傳統生產、管理手段比較多的企業中，由于工人不能如期復工，生產經營受到極大影響。

與此同時，傳統企業又在生產、運維及安全等方面存在設備互聯互通難、數據采集難、無法實時控制、智能性低、安全可靠性有風險等問題。

面臨內憂外患雙重壓力，實體工業亟待5G、邊緣計算、人工智能等技術結合落地。5G具有大帶寬（eMBB）低時延（uRLLC）、海量連接（mMTC），其中專為大規模物聯網應用而發展的mMTC，以及能滿足各種實時通信需求且可靠度更高的uRLLC，可以更好滿足工業場景的需要。

浪潮作為國內服務器龍頭企業，攜手山東移動，以國內服務器領域第一條信息化高端裝備智能制造產線所在地——浪潮智能工廠為試點，基于運營商5G網絡的高速率、低時延、海量連接的特性，結合浪潮邊緣計算平臺的能力，共同將浪潮產業園打造成“5G+智慧工廠”。

2 案例實施與應用

浪潮智能工廠是服務器領域第一條信息化高端裝備智能制造產線，是一座集智能化、自動化、模塊化、數字化、精益柔性制造于一體的智能模范工廠。在這里，不同生產單元之間，所有的物料運輸都由AGV、RGV和激光叉車完成，可提供100+類型定制化服務器產品。

在浪潮濟南產業園服務器生產工廠，建設了5G+邊緣計算的新型ICT基礎設施，工廠融合了智能制造和互聯網+的設計理念，面向客戶需求實現了網絡下單、定制設計、柔性生產和全流程智能化控制。

浪潮新型ICT基礎設施包括5G網絡、邊緣計算平臺、視頻網聯平臺，基于基礎設施打造智能巡檢、AGV調度系統、一體化智能運營管理系統三大場景，加速工廠智能化生產及自動化運營管理。

打造新型ICT基礎設施，支撐上層應用

云網邊端一體化架構：針對工業聯網設備存在通信協議不統一、協議標準眾多且數據傳輸穩定性及安全性等問題，浪潮智能工廠面向工業現場級邊緣計算應用場景，基于X86架構和ARM架構開發定制的通用型設備5G工業互聯網網關，可面向不同場景適配不同硬件接口，滿足工業差異化的應用需求，封裝主流PLC廠家協議，通過平臺SDK方式，將數據回傳至邊緣計算平臺，打造云網邊端一體化系統架構。

視頻網聯平臺：將視頻網聯平臺部署在邊緣計算平臺上，利用5G邊緣計算能力，豐富了移動視頻采集能力，可通過5G網絡回傳視頻。

邊緣計算平臺：浪潮依托運營商5G網絡，將計算能力與網絡能力抽象成服務對外開放，實現云網協同、云邊協同、云端協同，支撐行業應用靈活、高效地部署到網絡邊緣，滿足高速率、低時延、業務本地化的應用創新需求。

5G SA核心網：浪潮智能工廠5G SA核心網基于SBA服務化架構，使能敏捷高效地創建“網絡切片”，不同的切片應對工業的多樣化的5G案例，網絡切片通過靈活的網絡資源組合，為工業的5G應用保障不同的QoS，可大大提升網絡服務質量，并可降低部署成本。5G SA核心網的用戶面和控制面徹底分離，使能UPF（用戶面功能）實現下沉和分布式部署。這種分離架構，使MEC（多接入邊緣計算）成為可能，并分布式部署于網絡接入側、本地側、匯聚側和核心側。分布式的UPF/MEC意味著內容和服務將從互聯網走進移動內網，使之更接近用戶側，從而減少網絡傳輸時延，并減輕核心網和骨干傳輸網絡負擔，可實現工業自動控制、遠程控制、AR/VR等低時延、大帶寬5G應用。

智能化應用及管理，保障生產高效運行

智能巡檢：依托運營商5G網絡能力和浪潮邊緣計算能力，為巡檢機器人提供更穩定的信號連接，并且在邊緣側部署地圖共享、路線規劃、調度管理等應用能力，實現巡檢機器人的遠程控制和調度，同時巡檢機器人搭載高清攝像頭，通過5G網絡回傳實時高清巡檢畫面、設備信息等數據，系統通過對采集到的數據進行人工智能分析，判斷熟化車間內設備是否存在異常。后臺人員可對巡檢機器人進行遠程實時控制，針對熟化車間設備進行重點巡查，節省大量人力物力。

AGV調度系統：相比于4G和wifi，5G網絡能夠為AGV運輸車提供更穩定的信號連接，而且在邊緣側部署導引定位、路線規劃、任務調度、運動控制、信息融合等應用能力，利用邊緣計算強大的計算力，部署AGV調度系統，解耦上位機，提供更靈活，更輕量化的AGV解決方案。

一體化智能運營管理系統：浪潮智能工廠利用5G+邊緣計算的實時渲染能力建立3D數字沙盤，利用XR平臺能力建立工廠大屏，新增高位監控攝像頭對全廠進行無盲點監控，可以給巡檢機器人提供視頻流數據，并作為沙盤視頻流采集設備。通過5G網絡將實時采集到的數據呈現在工廠大屏上，實現面向工廠數據管理的控制平臺，平臺能夠實現運行PLC系統的各項關鍵數據進行綜合展現，支持從基礎設施、數據分析管理等多個維度進行日常運行監測與管理，以及突發事件下的應急指揮調度管理。

3 效益分析

視頻網聯平臺結合5G網絡和浪潮邊緣計算能力，將視頻計算、存儲前置到邊緣機房處理，使大量數據在本地處理，端到云的訪問頻率減少80%以上，從而減少了建設成本,提高視頻網聯服務平臺的處理效率和服務能力。邊緣計算平臺的部署，實現數據不出工廠，有效保證工廠數據安全，同時利用5G低時延的傳輸能力，結合部署到工廠的邊緣計算平臺能力，可以在毫秒級完成前端采集到后端數據傳輸，數據分析處理。

針對5G網絡安全問題，5G SA組網架構下UPF可以專注于轉發，提升轉發效率，另一方面控制面位于核心DC處（安全性可靠性得到保障），而UPF可以下沉到邊緣側，與MEC結合，降低傳輸時延、減少帶寬壓力。為解決5G中存在的安全問題，常用的方式是部署安全服務鏈。安全服務鏈按照一定的順序串接各種虛擬（或物理）安全設備，對5G網絡切片進行安全防護。根據用戶需求，vSF（Virtualized Security Function，虛擬安全功能）部署于5G中的不同位置，可以專屬于某一個網絡切片，也可以是多個切片共用。當vSF部署于DU和CU之間時，可以處理來自無線側的DDoS；當vSF部署于UPF和外部網絡之間時，可以處理來自外部網絡（如Internet）的攻擊；當vSF部署于控制面切片內，可以監聽網元間的流量。通過在5G網絡中引入安全服務鏈，可以有效了提高整個網絡的安全性和可靠性。

以5G技術的高速率、低時延高可靠和移動邊緣計算等特性，與大數據、物聯網、人工智能技術進行有機的結合，以數據為核心，打造企業大腦，賦能工廠安全、管理、經營和服務環節，加速實現智能制造，全面賦能工業企業數字化轉型。

4 結語

在浪潮產業園內，建設基于5G邊緣計算的智能工廠，利用5G的高速率、低時延、高可靠特性以及邊緣計算平臺能力，實現工廠智能化生產及運營管理。自落地實施以來，大大提高自動化管理能力，提高工廠運營效率，資源利用率提升約62.4%，產能提升9.8%，產品下線一次合格率提升0.8%，平均庫齡減少一個月。同時自動化設備能夠保障24小時穩定生產，節省人員投入成本，人員傷害等生產事故的發生概率降低，保障安全生產，成效顯著。

基于5G的邊緣計算適用范圍廣，不僅可用于智慧工廠的智能化建設，其成果可全面應用于新型5G數字化經濟建設工作，具有以下效益：

創新：促進技術創新，差異化業務靈活承載，促進工廠制造業等的智能化建設。

降本：實現智能化生產及運維，降低運維人員成本；合理利用資源，降低資源成本。

增效：提高運行效率及運維效率、提升用戶應用體驗。

安全：邊緣計算能力保障數據隱私，提高數據安全性；安全生產，減少生產事故。

2020年2月6日，應國家某疫情防控信息系統建設及部分省市疫情防控應急需求，經山東省工信廳批準，浪潮集團智能工廠緊急復工，生產供國家調度的用于防疫的服務器等信息化產品，為全國疫情防控信息系統建設提供支撐。短短一周時間完成國家1500臺服務器訂單任務交付，依托5G邊緣計算、大數據、人工智能等信息科技手段助力打贏這場防疫阻擊戰。

5G網絡技術領先是5G成功的基礎，5G應用技術領先是5G成功的關鍵。作為有著長期的行業數字化轉型實踐、能夠融合云數智技術和良好的生態整合能力“云+數+AI”新型互聯網企業，浪潮將加快5G與行業結合能力，助力行業數字化轉型。

摘自《自動化博覽》2020年3月刊