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引言/導(dǎo)讀

5G邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，支撐人工智能等新技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和落地。同時(shí)形成5G全鏈接工廠的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)與規(guī)范示范項(xiàng)目的推廣與應(yīng)用。該測(cè)試床運(yùn)用5G、網(wǎng)絡(luò)切片、MEC邊緣計(jì)算構(gòu)建可視化運(yùn)維的5G虛擬專(zhuān)網(wǎng)，依托COSMOPlat和邊緣計(jì)算平臺(tái)優(yōu)勢(shì)和最新5G終端，測(cè)試5G各性能在海爾工廠多場(chǎng)景的驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞

5G全連接工廠

測(cè)試床項(xiàng)目承接主體

發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式

卡奧斯工業(yè)智能研究院（青島）有限公司

青島海爾洗滌電器有限公司

通信地址：青島市黃島區(qū)團(tuán)結(jié)路青島海爾洗滌電器有限公司 266426

合作公司

測(cè)試床項(xiàng)目目標(biāo)

5G作為移動(dòng)通信的最新一代技術(shù)，相比光纖固網(wǎng)，具備接入靈活的特點(diǎn)，更能適配新時(shí)代定制化生產(chǎn)的柔性制造的需求，其低時(shí)延、高可靠等特性，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性需求能有更好的保障，5G+邊緣計(jì)算可以解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)安全、隱私保護(hù)等方面的需求，使得無(wú)線技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、控制、遠(yuǎn)程維護(hù)及調(diào)度、圖像智能處理等領(lǐng)域成為可能。目前，5G相對(duì)于有線和Wi-Fi的關(guān)系并不是替代，而是對(duì)特殊場(chǎng)景的補(bǔ)充和增益，如應(yīng)用于AGV、AR終端、機(jī)器人、無(wú)人車(chē)等移動(dòng)性場(chǎng)景，以及光纖不易覆蓋的戶外場(chǎng)景。可滿足人、物、機(jī)等各要素之間全連接，實(shí)現(xiàn)泛在深度互聯(lián)和個(gè)性化定制，通過(guò)重塑傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，使行業(yè)變得更加數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

應(yīng)用方面，圍繞工業(yè)制造園區(qū)的生產(chǎn)、辦公、園區(qū)管理等方面落地可復(fù)制、可推廣的場(chǎng)景，采用人工智能技術(shù)進(jìn)行分析處理，例如基于5G的機(jī)器視覺(jué)DIY自訂閱應(yīng)用場(chǎng)景、基于5G的AR遠(yuǎn)程驗(yàn)貨和設(shè)備運(yùn)維指導(dǎo)場(chǎng)景、基于5G的智能安防管理等。

網(wǎng)絡(luò)方面，建設(shè)智慧工業(yè)園區(qū)5G行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算等5G關(guān)鍵技術(shù)滿足園區(qū)網(wǎng)絡(luò)需求，并通過(guò)部署5G專(zhuān)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視可管。

平臺(tái)方面，卡奧斯工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與5G 邊緣計(jì)算的結(jié)合實(shí)現(xiàn)端、邊、云協(xié)同，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用從平臺(tái)到邊緣的一鍵快速部署。

終端方面，多方聯(lián)合研發(fā)推出“5G工業(yè)相機(jī)設(shè)備”、“5G超級(jí)上行DY1”等5G工業(yè)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)5G模組內(nèi)置于工業(yè)設(shè)備中，滿足規(guī)模化推廣應(yīng)用要求。

同時(shí)，依托本項(xiàng)目在5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋、生產(chǎn)要素聯(lián)網(wǎng)、IT/OT融合的技術(shù)創(chuàng)新及相關(guān)應(yīng)用，儀綜所編制5G全連接工廠相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用規(guī)范，沉淀技術(shù)并促進(jìn)規(guī)范5G全連接工廠在全國(guó)范圍的推廣應(yīng)用。

測(cè)試床方案架構(gòu)

測(cè)試床應(yīng)用場(chǎng)景

測(cè)試床架構(gòu)

5G全連接工廠架構(gòu)參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0實(shí)施架構(gòu)部分，融合家電行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)繪制而成，包括場(chǎng)景、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、終端4大創(chuàng)新體系，基本功能包括全要素互聯(lián)，全流程數(shù)字化連接，平臺(tái)化共享等功能。為了驗(yàn)證以上體系架構(gòu)，構(gòu)建了5G行業(yè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)，在MEC上搭建了5G邊緣計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)，在MEC和平臺(tái)上部署了AR、數(shù)采、機(jī)器視覺(jué)、智能安防等多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)及IOT一體化管控?cái)?shù)字中臺(tái)。整過(guò)驗(yàn)證過(guò)程分為四步，驗(yàn)證5G全連接工廠在場(chǎng)景、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、終端四個(gè)層面上功能效果。

本項(xiàng)目運(yùn)用5G、網(wǎng)絡(luò)切片、MEC邊緣計(jì)算構(gòu)建可視化運(yùn)維的5G虛擬專(zhuān)網(wǎng)，解決傳統(tǒng)園區(qū)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)方面的諸多痛點(diǎn)，為工廠5G應(yīng)用場(chǎng)景提供5G網(wǎng)絡(luò)支撐和服務(wù)。

測(cè)試床方案

5G全連接工廠架構(gòu)驗(yàn)證

場(chǎng)景驗(yàn)證

中德滾筒工廠采用AI+5G技術(shù)部署的多個(gè)場(chǎng)景讓互聯(lián)工廠人機(jī)料法環(huán)測(cè)全要素互聯(lián)互通，主要連接人員（如生產(chǎn)人員、精益人員、信息化人員、外部供應(yīng)商等）、機(jī)器（如注塑機(jī)、機(jī)器人）、材料（如原材料、半成品等）、環(huán)境（如噪音檢測(cè)設(shè)備、VOC檢測(cè)設(shè)備），保證實(shí)時(shí)性、非實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)端到端可靠穩(wěn)定傳輸。數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)傳輸，與MEC互聯(lián)，支撐工廠內(nèi)的業(yè)務(wù)應(yīng)用,構(gòu)建更強(qiáng)的制造能力，支撐更靈活的數(shù)字化決策，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多場(chǎng)景相互協(xié)同。

平臺(tái)驗(yàn)證

構(gòu)建基于5G邊緣計(jì)算的公共服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了跨行業(yè)跨領(lǐng)域的資源共享和算法調(diào)用。已經(jīng)在海爾內(nèi)部冰箱工廠、滾筒洗衣機(jī)互聯(lián)工廠實(shí)踐，通過(guò)公共服務(wù)能力實(shí)現(xiàn)服裝、能源等跨行業(yè)賦能。

網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證

推進(jìn)5G與邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片的融合。將MEC、UPF從運(yùn)營(yíng)商的機(jī)房下沉到海爾園區(qū)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了算法上移到MEC，滿足了數(shù)據(jù)不出廠和部分場(chǎng)景對(duì)于高可靠性低時(shí)延的要求。并且滿足了滿足不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的差異化需求及業(yè)務(wù)隔離要求。

終端驗(yàn)證

結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求差異化以及應(yīng)用價(jià)值，卡奧斯與國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)資源聯(lián)合研發(fā)內(nèi)嵌5G模組的工業(yè)終端，讓5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景應(yīng)用更穩(wěn)定可靠，也滿足了規(guī)模化復(fù)制推廣的要求。智研院發(fā)布的5G+wifi6工業(yè)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)設(shè)備三網(wǎng)服務(wù)，同時(shí)結(jié)合安全加密技術(shù)保障了設(shè)備接入、數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/span>

工廠內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)部署方案驗(yàn)證

1.基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

1）5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)

中德滾筒工廠根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，規(guī)劃并建設(shè)完成1個(gè)5G宏基站，3個(gè)5G微站和54個(gè)PRRU新型室分站點(diǎn)。PRRU站點(diǎn)主要分布在副廠房、主廠房的1F和主廠房的3F區(qū)域，滿足各區(qū)域?qū)τ?G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋需求。

2）測(cè)試驗(yàn)證方法：

a．RSRP（信號(hào)接收強(qiáng)度）測(cè)試，在插有無(wú)線網(wǎng)卡的筆記本電腦上運(yùn)行專(zhuān)用測(cè)試軟件，在目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)進(jìn)行RSRP測(cè)試。

b．網(wǎng)絡(luò)速率測(cè)試，使用speedtest（測(cè)速軟件）在覆蓋區(qū)域內(nèi)，測(cè)試上下行速率。

c．SINR（信噪比）測(cè)試，在插有無(wú)線網(wǎng)卡的筆記本電腦上運(yùn)行專(zhuān)用測(cè)試軟件，在目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)進(jìn)行SINR測(cè)試

3）測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果

RSRP：

SINR：

時(shí)延：

在主廠房2F總裝GEA線體測(cè)試結(jié)論：

平均RSRP -82.17 dBm,平均SINR 32.65dB左右，下載速率最高為731.65Mbps，上傳速率最高為139.8Mbps，時(shí)延為12.85ms，業(yè)務(wù)區(qū)域覆蓋率100%，滿足5G應(yīng)用場(chǎng)景需求。

2.5G MEC測(cè)試驗(yàn)證

MEC建設(shè)情況

在中德滾筒工廠1F機(jī)房?jī)?nèi)部署一套華為MEC設(shè)備，與青島集團(tuán)總部MEC和智研院MEC通過(guò)專(zhuān)線互聯(lián)互通，與海爾內(nèi)網(wǎng)打通，滿足用戶對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)和海爾內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)需求。詳細(xì)情況如下：

滾筒工廠機(jī)房?jī)?nèi)部署華為MEC系統(tǒng)，包括對(duì)應(yīng)的MEC服務(wù)器和MEP平臺(tái)。

在MEP平臺(tái)上以虛擬機(jī)的方式部署場(chǎng)景SAAS化平臺(tái)。

為了確保網(wǎng)絡(luò)安全，與海爾工廠私有網(wǎng)絡(luò)對(duì)接時(shí)通過(guò)防火墻進(jìn)行隔離。

為海爾工廠的5G終端SIM卡啟用一個(gè)新的APN，該APN不出公網(wǎng)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)不出公網(wǎng)。

在5G基站到MEC之間建立IPSec的安全隧道來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性

與MEC連接的PTN設(shè)備設(shè)置策略路由，所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流全部送入MEC，MEC對(duì)數(shù)據(jù)流分析，是AR或者機(jī)器視覺(jué)的業(yè)務(wù)，直接送到對(duì)應(yīng)本地APP處理。

青島海爾總部、中德滾筒工廠和智研院MEC

5G與廠內(nèi)多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通方案驗(yàn)證

海爾5G全連接工廠采用端邊云一體化的解決方案：端側(cè)形成標(biāo)準(zhǔn)化接口，實(shí)現(xiàn)5G、NB-IoT、有線、WIFI等多網(wǎng)絡(luò)融合接入，實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備接入、協(xié)議轉(zhuǎn)換，保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備“即插即用”；多網(wǎng)絡(luò)融合形成產(chǎn)線→車(chē)間→工廠→集團(tuán)企業(yè)4層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，下面從產(chǎn)線、車(chē)間、工廠、集團(tuán)企業(yè)這四個(gè)層面的多網(wǎng)融合互聯(lián)互通方案進(jìn)行驗(yàn)證:

產(chǎn)線層中生產(chǎn)設(shè)備層面支持多種接入方式，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線（如Profibus、Modbus等）、工業(yè)PON、TSN以及5G、WIFI6等無(wú)線技術(shù)構(gòu)建家電生產(chǎn)新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)IT/OT的融合。實(shí)現(xiàn)了家電生產(chǎn)全要素互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)傳輸，與邊緣層應(yīng)用服務(wù)器互聯(lián)，支撐工廠內(nèi)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

車(chē)間側(cè)網(wǎng)絡(luò)為解決不同協(xié)議、端口的海量終端的數(shù)據(jù)采集，采用基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議兼容的邊緣智能網(wǎng)關(guān)，在保障家電生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備物理連接的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換和互聯(lián)互通。另一方面家電生產(chǎn)過(guò)程中SCADA、MES等系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)可靠性、穩(wěn)定性要求較高，在靠近家電生產(chǎn)設(shè)備或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、存儲(chǔ)以及智能分析應(yīng)用，提升操作響應(yīng)靈敏度、消除網(wǎng)絡(luò)堵塞，并與云端數(shù)據(jù)分析形成協(xié)同。邊緣層的互聯(lián)互通打破數(shù)據(jù)孤島，支撐工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)在系統(tǒng)間的傳輸和互操作。

在工廠層統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)企業(yè)級(jí) “虛擬專(zhuān)網(wǎng)”，主要可選擇工業(yè)以太網(wǎng)、WIFI、5G虛擬專(zhuān)網(wǎng)、NB-IoT等，實(shí)現(xiàn)企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)與集團(tuán)數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)互通，5G行業(yè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延在20ms以內(nèi)。適用于遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)采集等場(chǎng)景。利用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)制造設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障檢測(cè)和診斷、預(yù)測(cè)性維護(hù)、整體設(shè)備效率、質(zhì)量檢測(cè)、能耗管理等。

集團(tuán)企業(yè)層根據(jù)自身業(yè)務(wù)需要形成多層級(jí)多網(wǎng)融合，依托豐富的云網(wǎng)資源，云端應(yīng)用共享、業(yè)務(wù)決策，共性和常用數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和調(diào)用共享，算法優(yōu)化、決策，使企業(yè)提高資源配置效率、降低信息化建設(shè)和維護(hù)成本，滿足第三方APP兼容。卡奧斯與5G 邊緣計(jì)算的結(jié)合實(shí)現(xiàn)端、邊、云協(xié)同，雙方結(jié)合后可以幫助5G快速發(fā)展行業(yè)生態(tài)應(yīng)用，同時(shí)還能降低企業(yè)的專(zhuān)線帶寬壓力。

實(shí)踐驗(yàn)證海爾多網(wǎng)融合互聯(lián)的方案主要有5方面優(yōu)勢(shì)：

打破數(shù)據(jù)孤島，工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)系統(tǒng)間的傳輸和互操作

冗余鏈路研究，異地產(chǎn)業(yè)園區(qū)的數(shù)據(jù)可靠傳輸

異地產(chǎn)業(yè)園區(qū)與集團(tuán)互聯(lián)互通的確定性

虛擬專(zhuān)網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)融合，基于場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)切片研究

設(shè)備上云、研究工廠與云平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴⒋_定性

圖：多網(wǎng)融合的現(xiàn)場(chǎng)→工廠→園區(qū)→集團(tuán)→產(chǎn)業(yè)鏈5層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等生產(chǎn)要素全連接方案及連接率驗(yàn)證

從工業(yè)制造來(lái)說(shuō)，人機(jī)料法環(huán)測(cè)不同場(chǎng)景對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的速率、時(shí)延、安全性的差異化要求各不相同，比如機(jī)器視覺(jué)對(duì)于回傳的速率要求很高，設(shè)備控制對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速率要求并不高，要求的是控制信號(hào)的確定性。數(shù)據(jù)采集分析，要求的是數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤，同時(shí)數(shù)據(jù)安全必須保障。海爾5G全連接工廠滿足工業(yè)生產(chǎn)全要素“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)” 互聯(lián)，達(dá)到“萬(wàn)物互聯(lián)”；差異化場(chǎng)景對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的速率、時(shí)延、干擾等需求不同，聯(lián)合運(yùn)營(yíng)商共同完成各應(yīng)用場(chǎng)景連接性測(cè)試，對(duì)于5G應(yīng)用場(chǎng)景同步完成《海爾智慧園區(qū)5G專(zhuān)網(wǎng)評(píng)測(cè)報(bào)告》。

對(duì)行為感知場(chǎng)景使用情況舉例驗(yàn)證：智慧行為感知是基于AI及MEC邊緣云計(jì)算人工智能技術(shù)，通過(guò)對(duì)場(chǎng)內(nèi)工人生產(chǎn)動(dòng)作進(jìn)行數(shù)字化建模，同時(shí)對(duì)節(jié)拍、工步、軌跡進(jìn)行分析。對(duì)動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，糾正校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)操作工藝和檢驗(yàn)工藝執(zhí)行100%一致性。

5G網(wǎng)絡(luò)連接的生產(chǎn)要素方案及連接率驗(yàn)證

海爾5G全連接工廠對(duì)標(biāo)工信部“十大場(chǎng)景”轉(zhuǎn)換60+項(xiàng)重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景任務(wù)，形成平臺(tái)化場(chǎng)景方案，沉淀自身5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)集成能力，為行業(yè)提供的集成應(yīng)用解決方案。

圖：可復(fù)制性平臺(tái)化應(yīng)用場(chǎng)景方案

區(qū)別于原先為每個(gè)工廠場(chǎng)景需求提供定制化5G場(chǎng)景解決方案，轉(zhuǎn)變?yōu)閮H需在現(xiàn)場(chǎng)部署終端設(shè)備，所需功能MEC后臺(tái)一鍵開(kāi)通，達(dá)成設(shè)備通電即可投入生產(chǎn)的分鐘級(jí)用戶體驗(yàn)，實(shí)施效率提升300%。實(shí)現(xiàn)了5G應(yīng)用場(chǎng)景平臺(tái)化，并通過(guò)能力沉淀實(shí)現(xiàn)復(fù)制推廣的便捷性，為典型制造企業(yè)提供5G智慧工廠整體解決方案和產(chǎn)品能力。

驗(yàn)證5G工業(yè)相機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)拍攝的外觀照片上傳至MEC端，MEC側(cè)運(yùn)行算法檢測(cè)， MEC處理結(jié)果反饋至工序自動(dòng)化端，完成工序指定的要求是否達(dá)標(biāo)，部件缺失提示。

通過(guò)5G AR協(xié)作平臺(tái)，驗(yàn)證解決滾筒裝配線纜出錯(cuò)或安裝定位錯(cuò)誤等問(wèn)題，防止產(chǎn)品批次性不合格品發(fā)生，實(shí)現(xiàn)工單無(wú)紙化，信息準(zhǔn)確，管理可追溯。

通過(guò)5G視頻智捕互聯(lián)平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)人員訪客管理。實(shí)現(xiàn)大廳及各出入口智慧訪客管控，激光切割/環(huán)戊烷等危險(xiǎn)區(qū)域電子圍欄管控。

通過(guò)5G數(shù)據(jù)采集平臺(tái)驗(yàn)證水電氣表接入5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)，對(duì)接計(jì)量設(shè)備協(xié)議，實(shí)時(shí)采集計(jì)量數(shù)據(jù)，通過(guò)5G室分+下沉本地的UPF本地流量卸載能力（5G企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)），將數(shù)據(jù)導(dǎo)出至企業(yè)本地平臺(tái)數(shù)據(jù)展現(xiàn)。驗(yàn)證工廠氣表及電表數(shù)據(jù)通過(guò)5G網(wǎng)關(guān)進(jìn)行采集、邊緣計(jì)算平臺(tái)分析，數(shù)據(jù)系統(tǒng)在本地顯示，輔助工廠進(jìn)行用能優(yōu)化管理，掌握能耗流向。

通過(guò)5G技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集方案驗(yàn)證

在數(shù)據(jù)采集方面，利用5G企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)工業(yè)設(shè)備實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制，設(shè)備數(shù)據(jù)模型（生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)）動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)獲取。

通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)已有或新增計(jì)量設(shè)備接入到5G網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)對(duì)接計(jì)量設(shè)備協(xié)議，實(shí)時(shí)采集計(jì)量數(shù)據(jù)，通過(guò)5G室分+下沉本地的UPF本地流量卸載能力（5G企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)），將數(shù)據(jù)導(dǎo)出至企業(yè)本地部署的MEC邊緣DC。MEC部署應(yīng)用管理平臺(tái)進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，反饋到現(xiàn)場(chǎng)側(cè)進(jìn)行平臺(tái)數(shù)據(jù)展現(xiàn)。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)專(zhuān)線連接MEC，企業(yè)用戶可通過(guò)企業(yè)局域網(wǎng)訪問(wèn)管理平臺(tái)進(jìn)行管理數(shù)據(jù)查看。

中德滾筒5G智慧工廠綜合能耗管理平臺(tái)項(xiàng)目主要擔(dān)當(dāng)使能如下：

生產(chǎn)能耗計(jì)量的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及歷史原始數(shù)據(jù)追溯查看能力；

計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)\歷史展現(xiàn)、實(shí)時(shí)\歷史告警、告警閾值配置、產(chǎn)線班組配置、計(jì)量數(shù)據(jù)分類(lèi)/分組統(tǒng)計(jì)分析和查詢。

可視化統(tǒng)計(jì)，包括平臺(tái)首頁(yè)大屏宏觀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖形展現(xiàn)，告警統(tǒng)計(jì)展現(xiàn)等。

平臺(tái)具備租戶管理能力、用戶分權(quán)分級(jí)能力、數(shù)據(jù)接口開(kāi)放能力。便于后續(xù)租戶/用戶管理以及企業(yè)信息扁平化管理。針對(duì)中德滾筒生產(chǎn)能耗關(guān)鍵數(shù)據(jù)，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)關(guān)心數(shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)分析和展現(xiàn)。包括水、電、氣用能的統(tǒng)計(jì)分析，產(chǎn)線/班組用能統(tǒng)計(jì)排名，用能告警統(tǒng)計(jì)，用能占比分析，整體用能趨勢(shì)以及分時(shí)統(tǒng)計(jì)，能耗總覽等。

通過(guò)能耗平臺(tái)的多維度分析，全年節(jié)省約23%的用電量，23%的耗水量，18%的用氣量，為工廠的降本增效提供了有力支撐。

5G全連接工廠IT/OT融合架構(gòu)驗(yàn)證

5G全連接工廠IT/OT深度融合是加快推進(jìn)家電制造智能化的重要前提。工廠聚焦感知、控制、決策、執(zhí)行環(huán)節(jié)的裝備智能化升級(jí)，推進(jìn)工藝、技術(shù)和裝備的網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的深度融合。提升現(xiàn)場(chǎng)感知和數(shù)據(jù)傳輸能力，實(shí)現(xiàn)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈有效集成和管理。下面從網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)這三方面進(jìn)行IT/OT融合架構(gòu)的驗(yàn)證。

（1）IT/OT網(wǎng)絡(luò)融合驗(yàn)證

在工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)側(cè)，構(gòu)建了多網(wǎng)融合的高質(zhì)量工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系，以5G為基礎(chǔ)構(gòu)建家電行業(yè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)，融合有線網(wǎng)絡(luò)、WIFI、NB-IoT等網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型實(shí)現(xiàn)IT/OT融合，結(jié)合邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)性能和可靠性不穩(wěn)定痛點(diǎn)，提升家電制造過(guò)程的生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)質(zhì)量等。5G等新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)促進(jìn)工業(yè)數(shù)據(jù)的匯聚、融合,解決產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同問(wèn)題。

（2）IT/OT系統(tǒng)融合驗(yàn)證

家電行業(yè)作為離散型制造業(yè)，為保證訂單、生產(chǎn)、庫(kù)存的匹配，實(shí)現(xiàn)信息化系統(tǒng)間融合調(diào)用是發(fā)展必然。由此工廠從自身業(yè)務(wù)出發(fā)，打通各個(gè)工序，統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)“虛擬專(zhuān)網(wǎng)”，建設(shè)企業(yè)骨干網(wǎng)，采用核心層、匯聚層、接入層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工廠園區(qū)網(wǎng)絡(luò)與集團(tuán)數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)互通。

（3）IT/OT數(shù)據(jù)互通驗(yàn)證

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈資源合理配置，促進(jìn)工業(yè)數(shù)據(jù)的匯聚、融合,解決產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同問(wèn)題，保證家電行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化、生產(chǎn)質(zhì)量管理、故障預(yù)測(cè)性維護(hù)、產(chǎn)品售后服務(wù)等環(huán)節(jié)的協(xié)同。數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)傳輸，與邊緣層應(yīng)用服務(wù)器互聯(lián)，支撐工廠內(nèi)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。邊緣側(cè)網(wǎng)絡(luò)為解決不同協(xié)議、端口的海量終端的數(shù)據(jù)采集，采用基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議兼容的邊緣智能網(wǎng)關(guān)，在保障家電生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備物理連接的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換和互聯(lián)互通。另一方面家電生產(chǎn)過(guò)程中SCADA、MES等系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)可靠性、穩(wěn)定性要求較高，在靠近家電生產(chǎn)設(shè)備或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、存儲(chǔ)以及智能分析應(yīng)用，提升操作響應(yīng)靈敏度、消除網(wǎng)絡(luò)堵塞，并與云端數(shù)據(jù)分析形成協(xié)同。邊緣層的互聯(lián)互通打破數(shù)據(jù)孤島，支撐工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)在系統(tǒng)間的傳輸和互操作。

邊緣計(jì)算系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用方案驗(yàn)證。

方案采用平臺(tái)+應(yīng)用的的分布式架構(gòu)，基于高內(nèi)聚、低耦合、易擴(kuò)展、服務(wù)化的設(shè)計(jì)原則，基于去中心化的框架提供應(yīng)用服務(wù)。軟件結(jié)構(gòu)分層設(shè)計(jì)，各層遵從開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立部署。采用Web前后端分離的技術(shù)架構(gòu)，靈活快速支撐多端業(yè)務(wù)創(chuàng)新迭代。在5G網(wǎng)絡(luò)中分層部署邊緣計(jì)算的應(yīng)用，按照不同業(yè)務(wù)的需求實(shí)現(xiàn)端到端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。為用戶提供最佳的、基于服務(wù)等級(jí)協(xié)議的QoS保障。邊緣計(jì)算系統(tǒng)包括終端，網(wǎng)絡(luò)，邊緣計(jì)算平臺(tái)，其應(yīng)用方案驗(yàn)證如下：

端：為解決不同協(xié)議、端口的海量終端的數(shù)據(jù)采集，終端采用基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議兼容的邊緣智能網(wǎng)關(guān)，在保障家電生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備物理連接的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換和互聯(lián)互通。終端的互聯(lián)互通打破數(shù)據(jù)孤島，支撐工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)在系統(tǒng)間的傳輸和互操作。

網(wǎng)：家電生產(chǎn)設(shè)備層面支持多種接入方式，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線（如Profibus、Modbus等）、工業(yè)PON、TSN以及5G、WIFI6等無(wú)線技術(shù)構(gòu)建家電生產(chǎn)新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，采用核心層、匯聚層、接入層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)與集團(tuán)數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)互通，保證ERP、MES、SCM等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的云邊協(xié)同，企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)延伸到生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)IT/OT融合。數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)傳輸，與邊緣層應(yīng)用服務(wù)器互聯(lián)，支撐工廠內(nèi)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

邊緣計(jì)算平臺(tái)：平臺(tái)可提供API調(diào)用、享有示教、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、SaaS應(yīng)用和邊緣應(yīng)用APP下載等服務(wù)；平臺(tái)內(nèi)存儲(chǔ)大量“5G+邊緣計(jì)算”的應(yīng)用模板和行業(yè)解決方案，可應(yīng)對(duì)不同場(chǎng)景需求，提供技術(shù)咨詢和培訓(xùn)服務(wù)，幫助企業(yè)完成數(shù)字化積累，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度的優(yōu)化、生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控診斷和設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)等功能。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息模型應(yīng)用方案驗(yàn)證

（1）5G全連接測(cè)試床的信息需求

 隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的逐步推進(jìn)，數(shù)字化生產(chǎn)車(chē)間與智能工廠作為主要的實(shí)施載體，存在大量的異構(gòu)設(shè)備與信息，不同設(shè)備的生產(chǎn)廠家的設(shè)備接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不同，系統(tǒng)難以相互兼容，例如：機(jī)器人手眼協(xié)同、數(shù)采、視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備、音頻檢測(cè)設(shè)備、遠(yuǎn)程交互設(shè)備、生產(chǎn)單元控制系統(tǒng)等。不同設(shè)備與系統(tǒng)間存在相互操作需求，由于不同接口不同協(xié)議的存在，例如：lora、wifi、Modbus、Profibus、串口、藍(lán)牙等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)互聯(lián)互通，需要投入大量的人力、物力、財(cái)力等成本。當(dāng)前5G+全連接測(cè)試床在這一方向取得了初步成果，形成了一套體系化的解決方案。

（2）信息處理

 機(jī)器人手眼協(xié)同如：四碼合一、數(shù)控機(jī)床等，由若干部件、不同的物理屬性及各項(xiàng)操作組成，各個(gè)部件又可以包含若干子部件，若干子部件又包含多個(gè)物理屬性。可以通過(guò)定義相關(guān)的信息模型元素來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)設(shè)施、裝備、系統(tǒng)、變量等進(jìn)行抽象與表述。構(gòu)建5G+全連接測(cè)試床信息模型可以為全工廠的設(shè)備、系統(tǒng)互聯(lián)互通相互操作配合、打破數(shù)據(jù)孤島、“煙囪化”提供理論基礎(chǔ)。

（3）典型應(yīng)用

 以全連接測(cè)試床中視覺(jué)檢測(cè)信息作為例，快速集成的信息模型可以實(shí)現(xiàn)多信息系統(tǒng)間交互，具體步驟如下：

以建模規(guī)則構(gòu)建外觀檢測(cè)線信息模型；

輸出外觀檢測(cè)設(shè)備、流水線、待檢設(shè)備信息模型XML描述文件；

以外觀檢測(cè)線信息模型XML描述文件為輸入，信息模型加載器對(duì)其進(jìn)行解析；

構(gòu)建信息模型后的外觀檢測(cè)線可以被SCADA、MES、WMS等系統(tǒng)訪問(wèn)。

（4）信息模型

 5G全連接測(cè)試床信息模型如下圖所示，在該信息模型中，標(biāo)識(shí)表現(xiàn)為設(shè)備ID，屬性元素是信息模型元素的基本單元，屬性由一系列屬性元素組成，屬性集由屬性和子屬性集及基礎(chǔ)屬性組成，屬性集分為靜態(tài)屬性集和動(dòng)態(tài)屬性集，下屬有不同系統(tǒng)進(jìn)行劃分，不同系統(tǒng)又包含不同的基礎(chǔ)屬性。5G全連接測(cè)試場(chǎng)的一系列場(chǎng)景和場(chǎng)景組件共同組成信息模型的類(lèi)和子類(lèi)，服務(wù)集信息模型元素是多個(gè)服務(wù)不同場(chǎng)景的集合。

圖 海爾5G MEC邊緣云服務(wù)信息模型

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)施方案驗(yàn)證

5G全連接測(cè)試床是將5G、邊緣計(jì)算等新興信息技術(shù)和VR、AR、數(shù)字孿生、機(jī)器視覺(jué)、原生定位、無(wú)源物聯(lián)等新興技術(shù)相結(jié)合，不斷優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程和多要素相互配置，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、高效、柔性、綠色的生產(chǎn)制造。這將提高工業(yè)生產(chǎn)的靈活性、可追溯性、多功能性和生產(chǎn)效率，為制造業(yè)開(kāi)辟新了新的商業(yè)模式。

近些年，海爾中德滾筒工廠全面開(kāi)展的智能工廠建設(shè)，包括現(xiàn)有工廠局部智能化改造、數(shù)字化制造能力提升、全場(chǎng)數(shù)據(jù)互聯(lián)打破數(shù)據(jù)煙囪化、數(shù)據(jù)孤島，目前已經(jīng)步入落地應(yīng)用實(shí)踐階段。基于全連接測(cè)試床建設(shè)，多場(chǎng)景模塊化，多種技術(shù)沉淀。

以下是5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型場(chǎng)景的一些建設(shè)項(xiàng)目：

智慧天眼：以5G+AI深度學(xué)習(xí)、MEC邊緣云計(jì)算技術(shù)為依托，基于現(xiàn)有視頻流，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)“人、機(jī)、環(huán)”實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、異常報(bào)警、信息推送，從事后追責(zé)變事前主動(dòng)預(yù)防，確保工廠安全5個(gè)0目標(biāo)達(dá)成。

人員管理：100%人員受控，0頂崗；

靈活部署：靈活調(diào)整，哪里需要搬哪里；周期1天→1小時(shí)；施工網(wǎng)線減少100+米；

共享平臺(tái)：與安防平臺(tái)融合，低成本+高效管理

。

作業(yè)感知：以生產(chǎn)崗位人員的操作動(dòng)作切入，解決因操作動(dòng)作出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的質(zhì)量事故，同時(shí)對(duì)節(jié)拍、工步、軌跡有分析能力，對(duì)工人工作流程步驟進(jìn)行解析，分析無(wú)效動(dòng)作及有效動(dòng)作，不斷優(yōu)化生產(chǎn)步驟，優(yōu)化改良生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范過(guò)程，有效提升了工人工作效率的同時(shí)降低了工人的工作量。

智慧月臺(tái)：針對(duì)月臺(tái)發(fā)貨環(huán)節(jié)，以5G+AI深度學(xué)習(xí)、MEC邊緣 云計(jì)算技術(shù)為依托，通過(guò)加裝5G攝像頭，實(shí)現(xiàn)發(fā)貨全流程智能檢測(cè)、自動(dòng)拍照留存，以降低物流環(huán)節(jié)質(zhì)量損失。同時(shí)可對(duì)安全繩，安全裝置進(jìn)行AI檢測(cè)，確保員工生命安全，自應(yīng)用以來(lái)，事故發(fā)生率0%。

AR應(yīng)用：包括AR首件質(zhì)檢、遠(yuǎn)程協(xié)作和巡檢等場(chǎng)景應(yīng)用。利用5G AI+AR技術(shù)AR首件封樣，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)、全過(guò)程、云儲(chǔ)存，質(zhì)檢效率大幅提升，通過(guò)AR作業(yè)指導(dǎo)書(shū)的方式指導(dǎo)檢驗(yàn)人員進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，檢驗(yàn)周期由原來(lái)的2個(gè)小時(shí)縮短到1小時(shí)左右，檢測(cè)過(guò)程可實(shí)時(shí)回傳留存在MEC上，5G網(wǎng)絡(luò)解決了WIFI傳輸不穩(wěn)定、干擾大的問(wèn)題。另一方面當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題，可通過(guò)AR呼叫遠(yuǎn)程專(zhuān)家進(jìn)行“零距離”指導(dǎo) ，專(zhuān)家可將指導(dǎo)信息、設(shè)備操作說(shuō)明書(shū)、圖紙、文件等也可以通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)同步到現(xiàn)場(chǎng)AR終端，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)維修或裝配人員，裝配效率、維修效率大大提升。

機(jī)器視覺(jué)：5G+機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用后，網(wǎng)線辮子沒(méi)了，工控機(jī)取消，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)輕量化部署，部署周期由原來(lái)的1個(gè)月縮短到1周；算法上移到MEC可以根據(jù)各場(chǎng)景實(shí)際處理情況統(tǒng)一配置計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、算法的多工位共享，整體投資降低約40%，同時(shí)輸入樣本量大，也保證了檢測(cè)算法的不斷優(yōu)化，質(zhì)量檢測(cè)準(zhǔn)確率也大大提升。

圖 機(jī)器視覺(jué)質(zhì)量檢測(cè)實(shí)施應(yīng)用

智慧駕駛艙：物聯(lián)網(wǎng)作為連接人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等多業(yè)務(wù)元素，通過(guò) 5G 數(shù)據(jù)傳輸快、傳輸量大等特點(diǎn)可滿足串聯(lián)制造過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的需求，最終匯集對(duì)接形成全要素可視化的5G智慧駕駛艙。

工廠內(nèi)安全方案驗(yàn)證

5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全態(tài)勢(shì)感知提供各種角度的態(tài)勢(shì)可視化分析，幫助客戶快速了解安全狀況并進(jìn)行決策。現(xiàn)階段系統(tǒng)有八大態(tài)勢(shì)，包括綜合安全態(tài)勢(shì)、網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)態(tài)勢(shì)、資產(chǎn)漏洞態(tài)勢(shì)、工業(yè)威脅態(tài)勢(shì)、異常行為態(tài)勢(shì)、工業(yè)主機(jī)安全態(tài)勢(shì)、安全管理態(tài)勢(shì)、關(guān)鍵資產(chǎn)安全態(tài)勢(shì)。同時(shí)提供可配置化的告警響應(yīng)彈框。

我們的工業(yè)安全態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)中德園區(qū)工廠的500多臺(tái)工業(yè)主機(jī)和5G終端提供安全防護(hù)，通過(guò)關(guān)聯(lián)卡奧斯工業(yè)主機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)，為工業(yè)主機(jī)提供關(guān)卡式病毒攔截&白名單管控的全方位網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)，解決工業(yè)主機(jī)“裸奔”、帶“病”運(yùn)行、運(yùn)維困難的痛點(diǎn)。通過(guò)部署在工廠網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的工業(yè)威脅探測(cè)器，我們可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工廠內(nèi)的，我們可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到工廠資產(chǎn)所受到的威脅信息，輸出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和分析報(bào)告，協(xié)助工廠完善網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系。截止目前，態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)已經(jīng)為中德園區(qū)完成了一萬(wàn)多次漏洞防御，主要是永恒之藍(lán)漏洞，處理了二百多次威脅告警，主要為各類(lèi)勒索病毒。

態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)可對(duì)整個(gè)園區(qū)的安全數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)安全從被動(dòng)防御到主動(dòng)防御的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全鏈條安全可感、可控、可防。平臺(tái)通過(guò)安全態(tài)勢(shì)感運(yùn)營(yíng)中心

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工廠的安全威脅和漏洞，及時(shí)解決安全問(wèn)題，規(guī)避安全損失，保障了中德5G+全連接工廠的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)安全。

方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進(jìn)性

項(xiàng)目基于5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，構(gòu)建圍繞場(chǎng)景、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、終端、生態(tài)5大創(chuàng)新體系，支撐5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合。

（1）場(chǎng)景創(chuàng)新

采用AI+5G技術(shù)讓互聯(lián)工廠人機(jī)料法環(huán)測(cè)全要素互聯(lián)互通，構(gòu)建更強(qiáng)的制造能力，支撐更靈活的數(shù)字化決策，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多場(chǎng)景相互協(xié)同。

（2）平臺(tái)創(chuàng)新

構(gòu)建基于5G邊緣計(jì)算的公共服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)跨領(lǐng)域的資源共享和算法調(diào)用。項(xiàng)目在海爾內(nèi)部冰箱工廠、滾筒洗衣機(jī)互聯(lián)工廠實(shí)踐，通過(guò)公共服務(wù)能力實(shí)現(xiàn)服裝、能源等跨行業(yè)賦能。

（3）網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新

推進(jìn)5G與邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片的融合。首次將MEC、UPF從運(yùn)營(yíng)商的機(jī)房下沉到海爾園區(qū)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了算法上移到MEC，滿足了數(shù)據(jù)不出廠和部分場(chǎng)景對(duì)于高可靠性低時(shí)延的要求。網(wǎng)絡(luò)切片滿足不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的差異化需求及業(yè)務(wù)隔離要求。

（4）終端創(chuàng)新

結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求差異化以及應(yīng)用價(jià)值，卡奧斯與國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)資源聯(lián)合研發(fā)內(nèi)嵌5G模組的工業(yè)終端，讓5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景應(yīng)用更穩(wěn)定可靠，也滿足了規(guī)模化復(fù)制推廣的要求。智研院發(fā)布的5G+wifi6工業(yè)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)設(shè)備三網(wǎng)服務(wù)，同時(shí)結(jié)合安全加密技術(shù)保障了設(shè)備接入、數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/span>

（5）生態(tài)創(chuàng)新

2020年，海爾、移動(dòng)、華為簽署協(xié)議，共建5G邊緣計(jì)算聯(lián)合創(chuàng)新基地深入研究5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新以及場(chǎng)景、產(chǎn)品的商業(yè)化復(fù)制推廣。

測(cè)試床實(shí)施部署

測(cè)試床實(shí)施規(guī)劃

全連接工廠建設(shè)方案

該項(xiàng)目運(yùn)用5G、網(wǎng)絡(luò)切片、MEC邊緣計(jì)算構(gòu)建可視化運(yùn)維的5G虛擬專(zhuān)網(wǎng)，依托COSMOPlat和邊緣計(jì)算平臺(tái)優(yōu)勢(shì)和最新5G終端完成整個(gè)項(xiàng)目方案的落地。

應(yīng)用方面，圍繞工業(yè)制造園區(qū)的生產(chǎn)、辦公、園區(qū)管理等方面落地可復(fù)制、可推廣的場(chǎng)景，采用人工智能技術(shù)進(jìn)行分析處理，例如基于5G的機(jī)器視覺(jué)DIY自訂閱應(yīng)用場(chǎng)景、基于5G的AR遠(yuǎn)程驗(yàn)貨和設(shè)備運(yùn)維指導(dǎo)場(chǎng)景、基于5G的智能安防管理等。

網(wǎng)絡(luò)方面，建設(shè)智慧工業(yè)園區(qū)5G行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算等5G關(guān)鍵技術(shù)滿足園區(qū)網(wǎng)絡(luò)需求，并通過(guò)部署5G專(zhuān)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視可管。

平臺(tái)方面，卡奧斯工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與5G 邊緣計(jì)算的結(jié)合實(shí)現(xiàn)端、邊、云協(xié)同，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用從平臺(tái)到邊緣的一鍵快速部署。

終端方面，多方聯(lián)合研發(fā)推出“5G工業(yè)相機(jī)設(shè)備”、“5G超級(jí)上行DY1”等5G工業(yè)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)5G模組內(nèi)置于工業(yè)設(shè)備中，滿足規(guī)模化推廣應(yīng)用要求。

5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案及實(shí)施內(nèi)容

建設(shè)一張?zhí)摂M5G專(zhuān)網(wǎng)，與傳統(tǒng)工業(yè)內(nèi)網(wǎng)互聯(lián)互通，形成混合虛擬專(zhuān)網(wǎng)。項(xiàng)目從需求共性出發(fā)，挖掘通用性形成平臺(tái)化能力，向“面”推廣擴(kuò)展，以達(dá)到多點(diǎn)復(fù)用、實(shí)際工業(yè)需求的多點(diǎn)接入平臺(tái)化應(yīng)用從車(chē)間的終端到網(wǎng)絡(luò)接入、本地園區(qū)的應(yīng)用、異地園區(qū)的應(yīng)用等都可以實(shí)現(xiàn)端到端的安全和高可靠性的5G網(wǎng)絡(luò)連接。

（1）建設(shè)一張覆蓋整個(gè)工廠的5G網(wǎng)絡(luò)，滿足生產(chǎn)設(shè)備的大連接、廣覆蓋，實(shí)現(xiàn)設(shè)備隨時(shí)隨地的移動(dòng)接入；

（2）利用MEC邊緣計(jì)算平臺(tái)為車(chē)間提供一個(gè)數(shù)據(jù)不出園區(qū)虛擬專(zhuān)網(wǎng)，滿足生產(chǎn)可靠性和邊緣計(jì)算能力要求；

（3）MEC可以將生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的傳輸范圍控制在企業(yè)工廠內(nèi)，滿足生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全性要求。

本項(xiàng)目通過(guò)5G+MEC為行業(yè)用戶打造“5G行業(yè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)”；

1）通過(guò)MEC的本地分流功能和新增單獨(dú)的APN，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)在工廠內(nèi)卸載不出園區(qū)，確保數(shù)據(jù)安全。

2）5GMEC服務(wù)器為工廠提供靈活的計(jì)算能力。生產(chǎn)應(yīng)用APP可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需要，通過(guò)MEP平臺(tái)直接調(diào)用MEC的強(qiáng)計(jì)算、AI等能力滿足自己對(duì)硬件服務(wù)器的要求，從而替代本地服務(wù)器。

3）由于MEC距離終端或信息源非常近，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)用戶請(qǐng)求的時(shí)延大大減小，滿足各種創(chuàng)新應(yīng)用對(duì)低時(shí)延和大帶寬的要求。

4）MEC將企業(yè)的內(nèi)部生產(chǎn)數(shù)據(jù)在本地園區(qū)閉環(huán)，避免傳遞到公網(wǎng)上，對(duì)傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。

網(wǎng)絡(luò)切片幫助海爾將工業(yè)園區(qū)內(nèi)一張物理網(wǎng)絡(luò)劃分為端到端、按需定制和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可保障的邏輯網(wǎng)絡(luò)，讓海爾不同應(yīng)用場(chǎng)景的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)有序地走不同的網(wǎng)絡(luò)通道。

圖 切片虛擬專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)

業(yè)務(wù)安全隔離：實(shí)現(xiàn)海爾工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)與非生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及各應(yīng)用場(chǎng)景之間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)安全隔離性的要求，確保數(shù)據(jù)安全。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保障：滿足海爾工廠機(jī)器視覺(jué)，設(shè)備管理等重要應(yīng)

用場(chǎng)景超級(jí)上行，超低時(shí)延的定制化網(wǎng)絡(luò)需求，保障網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)。

IT/OT

融合方案及實(shí)施

基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及MEC擴(kuò)展化（1→3→N）

網(wǎng)絡(luò)上，為青島地區(qū)工廠建設(shè)一張?zhí)摂M5G專(zhuān)網(wǎng)，從車(chē)間的終端到網(wǎng)絡(luò)接入、本地園區(qū)的應(yīng)用、異地園區(qū)的應(yīng)用等都可以實(shí)現(xiàn)端到端的安全和高可靠性的5G網(wǎng)絡(luò)連接，覆蓋青島海爾嶗山園區(qū)、黃島中德產(chǎn)業(yè)園、黃島海爾工業(yè)園等7個(gè)園區(qū)、9個(gè)互聯(lián)工廠、2個(gè)智能物流倉(cāng)。

圖 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及MEC擴(kuò)展化

同時(shí)通過(guò)專(zhuān)線將MEC和海爾集團(tuán)的私有云進(jìn)行連接，滿足互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)需求。目前與海爾集團(tuán)內(nèi)網(wǎng)打通，可在青島各園區(qū)接入MEC設(shè)備。

圖 MEC海爾內(nèi)部應(yīng)用

端、邊、云一體化（云邊協(xié)同）

工廠部署了大量傳感數(shù)采、工業(yè)視覺(jué)、AGV等前端設(shè)備以及對(duì)數(shù)據(jù)采集集中處理的邊緣設(shè)備，對(duì)于工業(yè)云而言相當(dāng)于引入了大量的邊緣節(jié)點(diǎn)及邊緣設(shè)備，都在云端處理壓力大。為保證場(chǎng)景能力的沉淀以及場(chǎng)景快速部署，將場(chǎng)景的通用需求形成平臺(tái)化能力，可通過(guò)云平臺(tái)快速部署到邊緣MEC上。

依托5G+邊緣計(jì)算和卡奧斯工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，

借助大帶寬、低時(shí)延、多連接的5G網(wǎng)絡(luò)，卡奧斯與5G 邊緣計(jì)算的結(jié)合實(shí)現(xiàn)端、邊、云協(xié)同，雙方結(jié)合后可以幫助5G快速發(fā)展行業(yè)生態(tài)應(yīng)用，同時(shí)還能降低企業(yè)的專(zhuān)線帶寬壓力。將云端計(jì)算能力延伸到靠近終端設(shè)備邊緣節(jié)點(diǎn)處，將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能的優(yōu)勢(shì)延伸至更靠近設(shè)備的（MEC）邊緣計(jì)算上；在邊緣節(jié)點(diǎn)引入容器、函數(shù)計(jì)算對(duì)邊緣應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一化運(yùn)維管理，同時(shí)提供邊緣節(jié)點(diǎn)離線自治能力及云邊的數(shù)據(jù)、安全、智能協(xié)同，打造端、邊、云一體化的協(xié)同計(jì)算體系。

場(chǎng)景平臺(tái)化部署（點(diǎn)→面）

相對(duì)于之前的單點(diǎn)樣板，當(dāng)前項(xiàng)目場(chǎng)景都從需求共性出發(fā)，挖掘通用性形成平臺(tái)化能力，向“面”推廣擴(kuò)展，以達(dá)到多點(diǎn)復(fù)用、實(shí)際工業(yè)需求的多點(diǎn)接入平臺(tái)化應(yīng)用。

截至2021年8月底，項(xiàng)目已完成“5G機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用創(chuàng)新平臺(tái)”“5G視頻監(jiān)控應(yīng)用創(chuàng)新平臺(tái)”和“5G AR應(yīng)用創(chuàng)新平臺(tái)”三個(gè)平臺(tái)及5G AR工業(yè)頭顯等終端設(shè)備的孵化，完成了從單點(diǎn)場(chǎng)景到平臺(tái)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。

5G+機(jī)器視覺(jué)場(chǎng)景實(shí)施

5G MEC+機(jī)器視覺(jué)方案在海爾實(shí)現(xiàn)冰箱門(mén)體檢測(cè)，主要實(shí)現(xiàn)間隙測(cè)量、OCR識(shí)別、破損檢測(cè)等功能。通過(guò)電信級(jí)的安全性和MEC保障數(shù)據(jù)不出園區(qū)的功能，提高企業(yè)數(shù)據(jù)和行業(yè)廠商的APP安全性；

圖 機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)化部署架構(gòu)圖

現(xiàn)場(chǎng)安裝5G工業(yè)相機(jī)，相機(jī)將門(mén)體照片上傳至MEC端，MEC側(cè)運(yùn)行搭載尺寸測(cè)量，瑕疵檢測(cè)，部件完整性檢測(cè)， MEC處理結(jié)果反饋至工序自動(dòng)化端，完成工序指定的外觀尺寸是否達(dá)標(biāo)，表面劃痕和臟污次品剔除，部件缺失提示。

測(cè)試床實(shí)施的技術(shù)支撐及保障措施

為保障本測(cè)試床按時(shí)并且高質(zhì)量地完成任務(wù)，項(xiàng)目?jī)?nèi)部建立起一系列管理機(jī)制為本項(xiàng)目實(shí)施提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)保障，具體如下：

建立項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)：項(xiàng)目成立由專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人組成的項(xiàng)目組織實(shí)施工作小組，主要負(fù)責(zé)5G全連接工廠項(xiàng)目各模塊的任務(wù)分配、項(xiàng)目立項(xiàng)、項(xiàng)目方案、技術(shù)可行性等論證把關(guān)工作；協(xié)調(diào)并處理項(xiàng)目各模塊任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)的有關(guān)問(wèn)題。

健全項(xiàng)目參與管理責(zé)任制：實(shí)行子項(xiàng)目負(fù)責(zé)人制，各項(xiàng)目具體負(fù)責(zé)人子項(xiàng)目的條件保障、具體實(shí)施和日常管理工作，按照要求編制項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃、計(jì)劃執(zhí)行情況等信息資料，并及時(shí)報(bào)至項(xiàng)目組織單位。

健全項(xiàng)目管理協(xié)調(diào)機(jī)制：項(xiàng)目管理協(xié)調(diào)機(jī)制主要包括項(xiàng)目實(shí)施控制、進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、成果管理和例會(huì)制度等方面。

加強(qiáng)進(jìn)度控制管理：進(jìn)度控制就是要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)制定出合理、經(jīng)濟(jì)的進(jìn)度計(jì)劃。然后在該計(jì)劃的執(zhí)行過(guò)程中，檢查實(shí)際進(jìn)度是否與進(jìn)度計(jì)劃相一致，若出現(xiàn)偏差，便要及時(shí)找出原因，采取必要的補(bǔ)救措施。如有必要，則還要調(diào)整原進(jìn)度計(jì)劃，從而保證項(xiàng)目按時(shí)完成。

增強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)控制管理：風(fēng)險(xiǎn)控制著重從技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、管理分析、人員風(fēng)險(xiǎn)、財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)等幾個(gè)方面來(lái)考慮，做好風(fēng)險(xiǎn)分析，并制定可行的應(yīng)急方案和解決方案。

改進(jìn)項(xiàng)目文檔管理

健全過(guò)程與結(jié)果并重管理機(jī)制

形成向項(xiàng)目組匯報(bào)管理機(jī)制

測(cè)試床預(yù)期成果

測(cè)試床的商業(yè)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益

智慧園區(qū)市場(chǎng)需求及容量分析

從集團(tuán)內(nèi)，海爾在重慶、合肥、天津等地建設(shè)自己的專(zhuān)有工業(yè)園區(qū)，共在國(guó)內(nèi)建設(shè)了12個(gè)園區(qū)45家工廠。在全球有25個(gè)工業(yè)園一共130+工廠，這些工廠的智慧化改造將依托本項(xiàng)目的研究成果進(jìn)行復(fù)制。

圖 海爾工廠的可復(fù)制性智慧化改造

海爾集團(tuán)在全球一共有25個(gè)工業(yè)園一共130+工廠。這些工廠的智慧化改造將依托本項(xiàng)目的研究成果進(jìn)行復(fù)制。

圖 海爾全球工廠布局

商業(yè)推廣規(guī)模

2022年實(shí)現(xiàn)了5G應(yīng)用場(chǎng)景在工廠用得上到用得好的轉(zhuǎn)變。目前該項(xiàng)目已從海爾的中德園區(qū)復(fù)制到膠州、膠南、青島、黃島、鄭州等園區(qū)。項(xiàng)目到目前為止重點(diǎn)推進(jìn)12家工廠（9重點(diǎn)+3布局），場(chǎng)景60+。

測(cè)試床的社會(huì)價(jià)值

本測(cè)試床在全國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有很高的示范作用和可復(fù)制性，有效帶動(dòng)5G、網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算、工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有效提升智慧園區(qū)的整體網(wǎng)絡(luò)化水平，帶來(lái)廣泛的社會(huì)效益。

主要體現(xiàn)在四個(gè)層面：

實(shí)施將大力推進(jìn)5G、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新基建進(jìn)度，支撐制造強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)建設(shè)；

本項(xiàng)目促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“5G+邊緣計(jì)算+網(wǎng)絡(luò)切片”在行業(yè)的應(yīng)用落地，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義；

為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)SaaS應(yīng)用提供廣闊的市場(chǎng)機(jī)遇；

本項(xiàng)目的實(shí)施能夠建立健全5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

測(cè)試床成果交付

測(cè)試床可復(fù)制性

測(cè)試床運(yùn)用5G、網(wǎng)絡(luò)切片、MEC邊緣計(jì)算相結(jié)合建設(shè)5G行業(yè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)，依托COSMOPlat和5G邊緣計(jì)算平臺(tái)相融合解決當(dāng)前傳統(tǒng)園區(qū)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、應(yīng)用、終端的諸多痛點(diǎn)。相比較于2019年的單點(diǎn)創(chuàng)新、2020年的園區(qū)應(yīng)用，項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域復(fù)制，從海爾的中德園區(qū)復(fù)制到膠州、膠南、青島、黃島、鄭州等園區(qū)，重點(diǎn)推進(jìn)9家工廠（6重點(diǎn)+3布局），已落地場(chǎng)景60+，并已具備平臺(tái)型對(duì)內(nèi)復(fù)制對(duì)外推廣的服務(wù)能力。