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1 目標與概述

當前，企業需實現生產設備更智能以及生產管理更智能，打造更柔性的生產線，并將分布廣泛的人、機器和設備連接起來，構建統一的工業互聯網絡。同時，在新的網絡架構下，除了要保障智能化生產的連續性、可靠性和智能設備、控制設備的安全性以外，還應加強對云端網絡、應用和工業大數據的安全防護。

在此背景下，浙江移動提出了基于5G+區塊鏈技術+邊緣計算的低時延解決方案，打造5G精品虛擬專網，用于工業控制、指導生產的SCADA、MES等生產系統部署到統一的邊緣計算環境中，為工控設備安裝5G模組，實現工業設備的無線化部署及遠程管理，工

控設備及邊緣云之間通過5G互聯，實現數據傳輸。同時，邊緣計算環境中可部署大數據服務，提供質量檢測、預測性維護、圖像識別等AI應用能力，實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的延時，滿足工業處理時延訴求。此外，運用區塊鏈、標識體系等先進技術手段，打造以標準專利、產品溯源為全程保障的全要素工業互聯網區塊鏈服務平臺。該解決方案當前已應用于化纖行業某集團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業務及MEC組網方案架構

5G基站+邊緣計算建設可實現5G信號園區全覆蓋， 將5G核心網中的用戶端口功能（ User Port Function，UPF）網元下沉至園區和匯聚機房，在園 區機房內部署MEC邊緣計算服務器。強化網絡切片建 設，根據不同業務需求做網絡切片，根據保密等級不同進行分流處理，保障數據安全與業務穩定。

2.1.2 區塊鏈服務平臺架構

（1）基礎設施層

搭建穩定可靠的基礎設施，實現彈性可伸縮的計算與存儲資源，動態增加和刪除區塊鏈節點，滿足日益增長的區塊文件存儲需求，通過容器化資源管理和自動化運維，簡化區塊鏈系統的部署和運維工作。

（2）基礎平臺層

基于開源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，以滿足工業制造場景多樣化應用需求，支持上鏈新加密和流式處理， 在保證安全的同時高效處理上鏈數據。

（3）接口服務層

通過API的方式，開放平臺管理能力，具備聯盟管理、鏈管理、證書管理等在線接入管理功能。

2.2 解決方案的系統平臺

2.2.1 硬件平臺

（1） 連接資源：云專線、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（包括云邊協同、云網協同、邊緣自治等基礎能力）。

2.3 解決方案的數據通訊

浙江移動面向企業提供云網融合一站式開通體驗。

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

及行業客戶、中小企業/已開通MPLS VPN專線客戶提供多種云網絡接入質量和使用體驗；

（2）5G切片：5G  SA組網提供全棧真5G持續保障業務現場的網絡，對廠區內大量的物聯網設備入網及工業AI攝像機等大流量需求的場景進行網絡切片，確保各業務域低干擾并提升資源利用率；

（3）云間互聯：云專網、多云互聯，滿足企業多云部署、跨云容災場景。

2.4 解決方案的安全措施

浙江移動擁有獨特的云網融合資源優勢和突出的服務能力，可以滿足不同企業定制化的、安全的、實時的智能化業務需求；通過云邊協同及安全智能，從基礎設施、網絡、數據、應用和管理等多個維度進行安全設計規劃，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）實現多廠家集中管理、策略優化、策略合規檢測和自動化拓撲展現，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）實現人工滲透測試服務工作自動化、智能化，提高滲透測試全面性、客觀性、重復性、經濟性等，一個Web應用滲透測試數小時完成；（4）增強容器平臺安全性，保障容器應用生態安全，實現容器安全靜態檢測、動態監測的自動化和智能化；（5）實現對遠程無人值守或不變維護地點邊緣計算設備的安全防護，降低人工運維成本，達到“攻擊者進不來、非授權信息拿不到、竊取信息看不懂、攻擊行為賴不掉和系統信息改不了”的目標。

2.5 解決方案實現功能

（1）構建5G虛擬企業專網

采用5G虛擬企業專網，借助MEC技術實現園區數據資產私有化及創新環境搭建。

（2）5G+機器視覺應用

在生產線安裝各類工業高速攝像機、高靈敏度傳感器，借助視覺算法在邊緣云端部署，發展缺陷識別、圖像檢測、視覺定位、物體測量、物體分揀等智能化應用。

（3）5G云化AGV應用

利用5G低時延特性，實現AGV管理平臺實時下發 控制指令，確保產線上AGV機器人按照指令進行貨物收貨、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設施服務。通過實時監控邊緣云微服務的業務變化， 結合相應的調度算法為微服務分配相應的底層資源，從而使邊緣云服務可以自動適應業務量的變化。

（5）邊緣計算管理平臺

提供邊緣計算資源管理、終端設備（網關）管理、數據管理、業務可視化編排、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為區塊鏈多鏈多應用模式， 結合溯源鏈，打造跨廠家、跨應用、多用途、安全可溯、高效便捷的企業工業互聯網支撐平臺。

該解決方案為客戶提供了端到端切片的企業專網。通過在公司核心網之上部署公司私有云，借助5G 的高性能無線傳輸功能，實現各邊緣端與私有云信息同步，進而實現生產過程訂單數據、工藝數據、設備數據、產品數據、檢測數據的云端統一管理。同時， 運用區塊鏈、標識體系等先進技術手段，打造以標準專利、產品溯源為全程保障的全要素工業互聯網區塊鏈服務平臺。

3 代表性及推廣價值

（1）經濟效益

首先是對企業，據客戶的測算，整體項目的落地和實施后，智能車間設備利用率提升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題，全面應用預期提升優品率0.3%，直接受益年超千萬元；基于邊緣云的工業區塊鏈融合服務平臺，將有效產能提升30%以上，帶來的運維成本降低15%。

其次是對于行業，助力產業柔性制造，加速全國化纖行業轉型。我國化纖產能接近3000萬噸，按照客戶的市場占有率30%計算，可以推廣50-80套系統，預計智能改造形成產值100億元以上，可以帶動行業2000億化纖傳統產能轉型升級，快速發展。

（2）國家經濟效益

本項目將大幅度提高聚酯纖維類高分子材料的生產質量和效率，滿足我國功能性高分子材料市場需求，推動國家功能性高分子材料工業政策的實施進程，還可為各類智能工廠所涵蓋的智能化技術提供應用示范平臺， 全方位推動國家功能性高分子材料工業經濟效益的提升。同時，有力地推動了國家領先的5G無線網絡技術在化纖工業領域落地推廣，促進行業由標準化生產向差別化、定制化方向轉型，為聚酯產業提供一種全新的商業模式，實現數字化、個性化生產，可提高聚酯材料企業的生產效率、質量效益，帶動提升我國聚酯材料工業及其下游織造行業的國際競爭力，助推“中國制造”向“中國智造”的轉型升級。

（3）社會效益

本項目應用5G網絡、MEC、區塊鏈、AI工業視覺等先進技術，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，通過銷售/租賃邊緣IaaS/ PaaS能力/區塊鏈服務平臺和設備維護服務獲取額外的收益，為2B藍海市場創建行業樣板，實現在這一領域的持續領先、持續收益。助力客戶建成浙江省乃至全國功能性纖維新材料制造業智能化發展的先行區、智能裝備產業應用的示范區，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軍企業。

摘自《自動化博覽》2021年2月刊