海爾5G全連接工廠測試床
引言/導讀
5G邊緣計算、網絡切片構建網絡基礎，支撐人工智能等新技術在工業領域的應用和落地。同時形成5G全鏈接工廠的建設標準，指導與規范示范項目的推廣與應用。該測試床運用5G、網絡切片、MEC邊緣計算構建可視化運維的5G虛擬專網，依托COSMOPlat和邊緣計算平臺優勢和最新5G終端，測試5G各性能在海爾工廠多場景的驗證。
關鍵詞
5G全連接工廠
測試床項目承接主體
發起公司和主要聯系人聯系方式
卡奧斯工業智能研究院（青島）有限公司
青島海爾洗滌電器有限公司
通信地址：青島市黃島區團結路青島海爾洗滌電器有限公司 266426
合作公司
測試床項目目標
5G作為移動通信的最新一代技術，相比光纖固網，具備接入靈活的特點，更能適配新時代定制化生產的柔性制造的需求，其低時延、高可靠等特性，對工業生產的穩定性需求能有更好的保障，5G+邊緣計算可以解決工業互聯網在網絡融合、業務融合、數據融合、數據安全、隱私保護等方面的需求，使得無線技術應用于工業設備實時數據采集、控制、遠程維護及調度、圖像智能處理等領域成為可能。目前，5G相對于有線和Wi-Fi的關系并不是替代，而是對特殊場景的補充和增益，如應用于AGV、AR終端、機器人、無人車等移動性場景，以及光纖不易覆蓋的戶外場景。可滿足人、物、機等各要素之間全連接，實現泛在深度互聯和個性化定制，通過重塑傳統產業發展模式，使行業變得更加數字化、網絡化、智能化。
應用方面，圍繞工業制造園區的生產、辦公、園區管理等方面落地可復制、可推廣的場景，采用人工智能技術進行分析處理，例如基于5G的機器視覺DIY自訂閱應用場景、基于5G的AR遠程驗貨和設備運維指導場景、基于5G的智能安防管理等。
網絡方面，建設智慧工業園區5G行業專網，通過網絡切片、邊緣計算等5G關鍵技術滿足園區網絡需求，并通過部署5G專網運營平臺實現網絡可視可管。
平臺方面，卡奧斯工業互聯網平臺與5G 邊緣計算的結合實現端、邊、云協同，實現應用從平臺到邊緣的一鍵快速部署。
終端方面，多方聯合研發推出“5G工業相機設備”、“5G超級上行DY1”等5G工業終端設備，實現5G模組內置于工業設備中，滿足規模化推廣應用要求。
同時，依托本項目在5G網絡覆蓋、生產要素聯網、IT/OT融合的技術創新及相關應用，儀綜所編制5G全連接工廠相關的技術標準與應用規范，沉淀技術并促進規范5G全連接工廠在全國范圍的推廣應用。
測試床方案架構
測試床應用場景
已應用的 5G+工業互聯網典型應用場景 | 研發設計類：√ 協同研發設計 □ 生產單元模擬 生產制造類：□ 遠程設備操控 √ 設備協同作業 □ 精準動態作業 √ 柔性生產制造 √ 現場輔助裝配 √ 虛擬現場服務 檢測和監測類：√ 機器視覺質檢 √工藝合規校驗 √設備故障診斷 √ 設備預測維護 √ 無人智能巡檢 √ 生產現場監測 物流運輸類：√ 廠區智能物流 □ 廠區智能理貨 √ 全域物流監測 服務管理類：√ 生產過程溯源 √ 生產能效管控 □ 企業協同合作 其他：（上述未包含的場景請在此填寫） □ 無 |
擬建設的 5G+工業互聯網典型應用場景 | 研發設計類：□ 協同研發設計 □ 生產單元模擬 生產制造類：√ 遠程設備操控 □ 設備協同作業 □ 精準動態作業 □ 柔性生產制造 □ 現場輔助裝配 □ 虛擬現場服務 檢測和監測類：□ 機器視覺質檢 □ 工藝合規校驗 □ 設備故障診斷 □ 設備預測維護 □ 無人智能巡檢 □ 生產現場監測 物流運輸類：□ 廠區智能物流 □ 廠區智能理貨 □ 全域物流監測 服務管理類：□ 生產過程溯源 □ 生產能效管控 □ 企業協同合作 其他：（上述未包含的場景請在此填寫） |
測試床架構
5G全連接工廠架構參考工業互聯網體系架構2.0實施架構部分，融合家電行業實踐經驗繪制而成，包括場景、平臺、網絡、終端4大創新體系，基本功能包括全要素互聯，全流程數字化連接，平臺化共享等功能。為了驗證以上體系架構，構建了5G行業虛擬專網，在MEC上搭建了5G邊緣計算公共服務平臺，在MEC和平臺上部署了AR、數采、機器視覺、智能安防等多個應用系統及IOT一體化管控數字中臺。整過驗證過程分為四步，驗證5G全連接工廠在場景、平臺、網絡、終端四個層面上功能效果。
本項目運用5G、網絡切片、MEC邊緣計算構建可視化運維的5G虛擬專網，解決傳統園區對于網絡方面的諸多痛點，為工廠5G應用場景提供5G網絡支撐和服務。
測試床方案
5G全連接工廠架構驗證
場景驗證
中德滾筒工廠采用AI+5G技術部署的多個場景讓互聯工廠人機料法環測全要素互聯互通，主要連接人員（如生產人員、精益人員、信息化人員、外部供應商等）、機器（如注塑機、機器人）、材料（如原材料、半成品等）、環境（如噪音檢測設備、VOC檢測設備），保證實時性、非實時性數據端到端可靠穩定傳輸。數據通過設備層網絡傳輸，與MEC互聯，支撐工廠內的業務應用,構建更強的制造能力，支撐更靈活的數字化決策，實現復雜多場景相互協同。
平臺驗證
構建基于5G邊緣計算的公共服務平臺，實現了跨行業跨領域的資源共享和算法調用。已經在海爾內部冰箱工廠、滾筒洗衣機互聯工廠實踐，通過公共服務能力實現服裝、能源等跨行業賦能。
網絡驗證
推進5G與邊緣計算、網絡切片的融合。將MEC、UPF從運營商的機房下沉到海爾園區內，實現了算法上移到MEC，滿足了數據不出廠和部分場景對于高可靠性低時延的要求。并且滿足了滿足不同業務場景對網絡的差異化需求及業務隔離要求。
終端驗證
結合應用場景對網絡的需求差異化以及應用價值，卡奧斯與國內優勢資源聯合研發內嵌5G模組的工業終端，讓5G工業互聯網場景應用更穩定可靠，也滿足了規模化復制推廣的要求。智研院發布的5G+wifi6工業網關，實現了一臺設備三網服務，同時結合安全加密技術保障了設備接入、數據傳輸的安全。
工廠內5G網絡部署方案驗證
1.基礎網絡
1）5G基礎網絡規劃建設
中德滾筒工廠根據實際業務需求，規劃并建設完成1個5G宏基站，3個5G微站和54個PRRU新型室分站點。PRRU站點主要分布在副廠房、主廠房的1F和主廠房的3F區域，滿足各區域對于5G網絡的覆蓋需求。
2）測試驗證方法：
a．RSRP（信號接收強度）測試，在插有無線網卡的筆記本電腦上運行專用測試軟件，在目標覆蓋區域內進行RSRP測試。
b．網絡速率測試，使用speedtest（測速軟件）在覆蓋區域內，測試上下行速率。
c．SINR（信噪比）測試，在插有無線網卡的筆記本電腦上運行專用測試軟件，在目標覆蓋區域內進行SINR測試
3）測試驗證結果
RSRP：
SINR：
時延：
在主廠房2F總裝GEA線體測試結論：
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，時延為12.85ms，業務區域覆蓋率100%，滿足5G應用場景需求。
2.5G MEC測試驗證
MEC建設情況
在中德滾筒工廠1F機房內部署一套華為MEC設備，與青島集團總部MEC和智研院MEC通過專線互聯互通，與海爾內網打通，滿足用戶對于互聯網和海爾內網訪問需求。詳細情況如下：
滾筒工廠機房內部署華為MEC系統，包括對應的MEC服務器和MEP平臺。
在MEP平臺上以虛擬機的方式部署場景SAAS化平臺。
為了確保網絡安全，與海爾工廠私有網絡對接時通過防火墻進行隔離。
為海爾工廠的5G終端SIM卡啟用一個新的APN，該APN不出公網及生產數據不出公網。
在5G基站到MEC之間建立IPSec的安全隧道來增強網絡安全性
與MEC連接的PTN設備設置策略路由，所有業務數據流全部送入MEC，MEC對數據流分析，是AR或者機器視覺的業務，直接送到對應本地APP處理。
青島海爾總部、中德滾筒工廠和智研院MEC
5G與廠內多種網絡互聯互通方案驗證
海爾5G全連接工廠采用端邊云一體化的解決方案：端側形成標準化接口，實現5G、NB-IoT、有線、WIFI等多網絡融合接入，實現終端設備接入、協議轉換，保證現場設備“即插即用”；多網絡融合形成產線→車間→工廠→集團企業4層網絡架構，下面從產線、車間、工廠、集團企業這四個層面的多網融合互聯互通方案進行驗證:
產線層中生產設備層面支持多種接入方式，可通過現場總線（如Profibus、Modbus等）、工業PON、TSN以及5G、WIFI6等無線技術構建家電生產新型網絡基礎，實現IT/OT的融合。實現了家電生產全要素互聯互通，數據通過設備層網絡傳輸，與邊緣層應用服務器互聯，支撐工廠內的業務應用。
車間側網絡為解決不同協議、端口的海量終端的數據采集，采用基于標準協議兼容的邊緣智能網關，在保障家電生產現場設備物理連接的同時，實現協議轉換和互聯互通。另一方面家電生產過程中SCADA、MES等系統對于網絡可靠性、穩定性要求較高，在靠近家電生產設備或數據源頭的網絡邊緣側進行數據預處理、存儲以及智能分析應用，提升操作響應靈敏度、消除網絡堵塞，并與云端數據分析形成協同。邊緣層的互聯互通打破數據孤島，支撐工廠生產數據、產品數據在系統間的傳輸和互操作。
在工廠層統一規劃建設企業級 “虛擬專網”，主要可選擇工業以太網、WIFI、5G虛擬專網、NB-IoT等，實現企業園區網絡與集團數據中心的互聯互通，5G行業虛擬專網與傳統網絡的互聯互通，網絡時延在20ms以內。適用于遠程控制、數據采集等場景。利用NB-IoT網絡實現對制造設備的實時監控、故障檢測和診斷、預測性維護、整體設備效率、質量檢測、能耗管理等。
集團企業層根據自身業務需要形成多層級多網融合，依托豐富的云網資源，云端應用共享、業務決策，共性和常用數據的存儲和調用共享，算法優化、決策，使企業提高資源配置效率、降低信息化建設和維護成本，滿足第三方APP兼容。卡奧斯與5G 邊緣計算的結合實現端、邊、云協同，雙方結合后可以幫助5G快速發展行業生態應用，同時還能降低企業的專線帶寬壓力。
實踐驗證海爾多網融合互聯的方案主要有5方面優勢：
打破數據孤島，工廠生產數據、產品數據系統間的傳輸和互操作
冗余鏈路研究，異地產業園區的數據可靠傳輸
異地產業園區與集團互聯互通的確定性
虛擬專網與內網融合，基于場景的網絡切片研究
設備上云、研究工廠與云平臺之間的數據傳輸的可靠性、確定性
圖：多網融合的現場→工廠→園區→集團→產業鏈5層網絡架構
人、機、料、法、環、測等生產要素全連接方案及連接率驗證
從工業制造來說，人機料法環測不同場景對于網絡的速率、時延、安全性的差異化要求各不相同，比如機器視覺對于回傳的速率要求很高，設備控制對于網絡速率要求并不高，要求的是控制信號的確定性。數據采集分析，要求的是數據準確無誤，同時數據安全必須保障。海爾5G全連接工廠滿足工業生產全要素“人、機、料、法、環、測” 互聯，達到“萬物互聯”；差異化場景對于網絡的速率、時延、干擾等需求不同，聯合運營商共同完成各應用場景連接性測試，對于5G應用場景同步完成《海爾智慧園區5G專網評測報告》。
對行為感知場景使用情況舉例驗證：智慧行為感知是基于AI及MEC邊緣云計算人工智能技術，通過對場內工人生產動作進行數字化建模，同時對節拍、工步、軌跡進行分析。對動作進行實時監控，糾正校準，實現操作工藝和檢驗工藝執行100%一致性。
5G網絡連接的生產要素方案及連接率驗證
海爾5G全連接工廠對標工信部“十大場景”轉換60+項重點應用場景任務，形成平臺化場景方案，沉淀自身5G工業互聯網集成能力，為行業提供的集成應用解決方案。
圖：可復制性平臺化應用場景方案
區別于原先為每個工廠場景需求提供定制化5G場景解決方案，轉變為僅需在現場部署終端設備，所需功能MEC后臺一鍵開通，達成設備通電即可投入生產的分鐘級用戶體驗，實施效率提升300%。實現了5G應用場景平臺化，并通過能力沉淀實現復制推廣的便捷性，為典型制造企業提供5G智慧工廠整體解決方案和產品能力。
驗證5G工業相機將現場拍攝的外觀照片上傳至MEC端，MEC側運行算法檢測， MEC處理結果反饋至工序自動化端，完成工序指定的要求是否達標，部件缺失提示。
通過5G AR協作平臺，驗證解決滾筒裝配線纜出錯或安裝定位錯誤等問題，防止產品批次性不合格品發生，實現工單無紙化，信息準確，管理可追溯。
通過5G視頻智捕互聯平臺現場實現人員訪客管理。實現大廳及各出入口智慧訪客管控，激光切割/環戊烷等危險區域電子圍欄管控。
通過5G數據采集平臺驗證水電氣表接入5G工業網關，對接計量設備協議，實時采集計量數據，通過5G室分+下沉本地的UPF本地流量卸載能力（5G企業專網），將數據導出至企業本地平臺數據展現。驗證工廠氣表及電表數據通過5G網關進行采集、邊緣計算平臺分析，數據系統在本地顯示，輔助工廠進行用能優化管理，掌握能耗流向。
通過5G技術進行數據采集方案驗證
在數據采集方面，利用5G企業專網，實現百萬工業設備實時感知、動態控制，設備數據模型（生產數據、運行狀態、運行參數）動態實時獲取。
通過將現場已有或新增計量設備接入到5G網關，網關對接計量設備協議，實時采集計量數據，通過5G室分+下沉本地的UPF本地流量卸載能力（5G企業專網），將數據導出至企業本地部署的MEC邊緣DC。MEC部署應用管理平臺進行本地數據統計分析，反饋到現場側進行平臺數據展現。企業內網交換機通過專線連接MEC，企業用戶可通過企業局域網訪問管理平臺進行管理數據查看。
中德滾筒5G智慧工廠綜合能耗管理平臺項目主要擔當使能如下：
生產能耗計量的數據采集、數據清洗、數據導出、數據存儲以及歷史原始數據追溯查看能力；
計量數據實時\歷史展現、實時\歷史告警、告警閾值配置、產線班組配置、計量數據分類/分組統計分析和查詢。
可視化統計，包括平臺首頁大屏宏觀統計數據圖形展現，告警統計展現等。
平臺具備租戶管理能力、用戶分權分級能力、數據接口開放能力。便于后續租戶/用戶管理以及企業信息扁平化管理。針對中德滾筒生產能耗關鍵數據，企業領導關心數據進行重點分析和展現。包括水、電、氣用能的統計分析，產線/班組用能統計排名，用能告警統計，用能占比分析，整體用能趨勢以及分時統計，能耗總覽等。
通過能耗平臺的多維度分析，全年節省約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融合架構驗證
5G全連接工廠IT/OT深度融合是加快推進家電制造智能化的重要前提。工廠聚焦感知、控制、決策、執行環節的裝備智能化升級，推進工藝、技術和裝備的網絡、系統和數據的深度融合。提升現場感知和數據傳輸能力，實現全要素、全產業鏈有效集成和管理。下面從網絡、系統和數據這三方面進行IT/OT融合架構的驗證。
（1）IT/OT網絡融合驗證
在工廠內網絡側，構建了多網融合的高質量工業互聯網網絡體系，以5G為基礎構建家電行業虛擬專網，融合有線網絡、WIFI、NB-IoT等網絡類型實現IT/OT融合，結合邊緣計算、網絡切片技術解決傳統網絡的工業性能和可靠性不穩定痛點，提升家電制造過程的生產效率、提高生產質量等。5G等新型網絡基礎促進工業數據的匯聚、融合,解決產業鏈協同問題。
（2）IT/OT系統融合驗證
家電行業作為離散型制造業，為保證訂單、生產、庫存的匹配，實現信息化系統間融合調用是發展必然。由此工廠從自身業務出發，打通各個工序，統一規劃建設“虛擬專網”，建設企業骨干網，采用核心層、匯聚層、接入層的網絡架構，實現工廠園區網絡與集團數據中心的互聯互通。
（3）IT/OT數據互通驗證
為實現產業鏈、價值鏈資源合理配置，促進工業數據的匯聚、融合,解決產業鏈協同問題，保證家電行業生產過程優化、生產質量管理、故障預測性維護、產品售后服務等環節的協同。數據通過設備層網絡傳輸，與邊緣層應用服務器互聯，支撐工廠內的業務應用。邊緣側網絡為解決不同協議、端口的海量終端的數據采集，采用基于標準協議兼容的邊緣智能網關，在保障家電生產現場設備物理連接的同時，實現協議轉換和互聯互通。另一方面家電生產過程中SCADA、MES等系統對于網絡可靠性、穩定性要求較高，在靠近家電生產設備或數據源頭的網絡邊緣側進行數據預處理、存儲以及智能分析應用，提升操作響應靈敏度、消除網絡堵塞，并與云端數據分析形成協同。邊緣層的互聯互通打破數據孤島，支撐工廠生產數據、產品數據在系統間的傳輸和互操作。
邊緣計算系統建設及應用方案驗證。
方案采用平臺+應用的的分布式架構，基于高內聚、低耦合、易擴展、服務化的設計原則，基于去中心化的框架提供應用服務。軟件結構分層設計，各層遵從開放標準獨立部署。采用Web前后端分離的技術架構，靈活快速支撐多端業務創新迭代。在5G網絡中分層部署邊緣計算的應用，按照不同業務的需求實現端到端網絡服務。為用戶提供最佳的、基于服務等級協議的QoS保障。邊緣計算系統包括終端，網絡，邊緣計算平臺，其應用方案驗證如下：
端：為解決不同協議、端口的海量終端的數據采集，終端采用基于標準協議兼容的邊緣智能網關，在保障家電生產現場設備物理連接的同時，實現協議轉換和互聯互通。終端的互聯互通打破數據孤島，支撐工廠生產數據、產品數據在系統間的傳輸和互操作。
網：家電生產設備層面支持多種接入方式，可通過現場總線（如Profibus、Modbus等）、工業PON、TSN以及5G、WIFI6等無線技術構建家電生產新型網絡基礎，采用核心層、匯聚層、接入層的網絡架構，實現企業園區網絡與集團數據中心的互聯互通，保證ERP、MES、SCM等業務系統的云邊協同，企業信息網絡延伸到生產網絡實現IT/OT融合。數據通過設備層網絡傳輸，與邊緣層應用服務器互聯，支撐工廠內的業務應用。
邊緣計算平臺：平臺可提供API調用、享有示教、開發、測試、SaaS應用和邊緣應用APP下載等服務；平臺內存儲大量“5G+邊緣計算”的應用模板和行業解決方案，可應對不同場景需求，提供技術咨詢和培訓服務，幫助企業完成數字化積累，實現生產調度的優化、生產設備的實時監控診斷和設備的預測性維護等功能。
工業互聯網信息模型應用方案驗證
（1）5G全連接測試床的信息需求
隨著企業數字化轉型的逐步推進，數字化生產車間與智能工廠作為主要的實施載體，存在大量的異構設備與信息，不同設備的生產廠家的設備接口協議標準不同，系統難以相互兼容，例如：機器人手眼協同、數采、視覺檢測設備、音頻檢測設備、遠程交互設備、生產單元控制系統等。不同設備與系統間存在相互操作需求，由于不同接口不同協議的存在，例如：lora、wifi、Modbus、Profibus、串口、藍牙等，實現設備系統互聯互通，需要投入大量的人力、物力、財力等成本。當前5G+全連接測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
機器人手眼協同如：四碼合一、數控機床等，由若干部件、不同的物理屬性及各項操作組成，各個部件又可以包含若干子部件，若干子部件又包含多個物理屬性。可以通過定義相關的信息模型元素來對生產過程中的各個設施、裝備、系統、變量等進行抽象與表述。構建5G+全連接測試床信息模型可以為全工廠的設備、系統互聯互通相互操作配合、打破數據孤島、“煙囪化”提供理論基礎。
（3）典型應用
以全連接測試床中視覺檢測信息作為例，快速集成的信息模型可以實現多信息系統間交互，具體步驟如下：
以建模規則構建外觀檢測線信息模型；
輸出外觀檢測設備、流水線、待檢設備信息模型XML描述文件；
以外觀檢測線信息模型XML描述文件為輸入，信息模型加載器對其進行解析；
構建信息模型后的外觀檢測線可以被SCADA、MES、WMS等系統訪問。
（4）信息模型
5G全連接測試床信息模型如下圖所示，在該信息模型中，標識表現為設備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屬性組成，屬性集分為靜態屬性集和動態屬性集，下屬有不同系統進行劃分，不同系統又包含不同的基礎屬性。5G全連接測試場的一系列場景和場景組件共同組成信息模型的類和子類，服務集信息模型元素是多個服務不同場景的集合。
圖 海爾5G MEC邊緣云服務信息模型
5G+工業互聯網典型應用場景實施方案驗證
5G全連接測試床是將5G、邊緣計算等新興信息技術和VR、AR、數字孿生、機器視覺、原生定位、無源物聯等新興技術相結合，不斷優化生產過程和多要素相互配置，實現產品優質、高效、柔性、綠色的生產制造。這將提高工業生產的靈活性、可追溯性、多功能性和生產效率，為制造業開辟新了新的商業模式。
近些年，海爾中德滾筒工廠全面開展的智能工廠建設，包括現有工廠局部智能化改造、數字化制造能力提升、全場數據互聯打破數據煙囪化、數據孤島，目前已經步入落地應用實踐階段。基于全連接測試床建設，多場景模塊化，多種技術沉淀。
以下是5G+工業互聯網典型場景的一些建設項目：
智慧天眼：以5G+AI深度學習、MEC邊緣云計算技術為依托，基于現有視頻流，實現廠內“人、機、環”實時監測、異常報警、信息推送，從事后追責變事前主動預防，確保工廠安全5個0目標達成。
人員管理：100%人員受控，0頂崗；
靈活部署：靈活調整，哪里需要搬哪里；周期1天→1小時；施工網線減少100+米；
共享平臺：與安防平臺融合，低成本+高效管理
。
作業感知：以生產崗位人員的操作動作切入，解決因操作動作出現問題導致的質量事故，同時對節拍、工步、軌跡有分析能力，對工人工作流程步驟進行解析，分析無效動作及有效動作，不斷優化生產步驟，優化改良生產作業規范過程，有效提升了工人工作效率的同時降低了工人的工作量。
智慧月臺：針對月臺發貨環節，以5G+AI深度學習、MEC邊緣 云計算技術為依托，通過加裝5G攝像頭，實現發貨全流程智能檢測、自動拍照留存，以降低物流環節質量損失。同時可對安全繩，安全裝置進行AI檢測，確保員工生命安全，自應用以來，事故發生率0%。
AR應用：包括AR首件質檢、遠程協作和巡檢等場景應用。利用5G AI+AR技術AR首件封樣，實現了實時大數據、全過程、云儲存，質檢效率大幅提升，通過AR作業指導書的方式指導檢驗人員進行精準檢測，檢驗周期由原來的2個小時縮短到1小時左右，檢測過程可實時回傳留存在MEC上，5G網絡解決了WIFI傳輸不穩定、干擾大的問題。另一方面當生產現場出現問題，可通過AR呼叫遠程專家進行“零距離”指導 ，專家可將指導信息、設備操作說明書、圖紙、文件等也可以通過5G網絡實時同步到現場AR終端，指導現場維修或裝配人員，裝配效率、維修效率大大提升。
機器視覺：5G+機器視覺應用后，網線辮子沒了，工控機取消，工業現場實現輕量化部署，部署周期由原來的1個月縮短到1周；算法上移到MEC可以根據各場景實際處理情況統一配置計算能力，實現數據、算法的多工位共享，整體投資降低約40%，同時輸入樣本量大，也保證了檢測算法的不斷優化，質量檢測準確率也大大提升。
圖 機器視覺質量檢測實施應用
智慧駕駛艙：物聯網作為連接人、機、料、法、環、測等多業務元素，通過 5G 數據傳輸快、傳輸量大等特點可滿足串聯制造過程中各個環節的需求，最終匯集對接形成全要素可視化的5G智慧駕駛艙。
工廠內安全方案驗證
5G工業互聯網安全態勢感知提供各種角度的態勢可視化分析，幫助客戶快速了解安全狀況并進行決策。現階段系統有八大態勢，包括綜合安全態勢、網絡資產態勢、資產漏洞態勢、工業威脅態勢、異常行為態勢、工業主機安全態勢、安全管理態勢、關鍵資產安全態勢。同時提供可配置化的告警響應彈框。
我們的工業安全態勢感知系統已經對中德園區工廠的500多臺工業主機和5G終端提供安全防護，通過關聯卡奧斯工業主機安全防護系統，為工業主機提供關卡式病毒攔截&白名單管控的全方位網絡安全防護，解決工業主機“裸奔”、帶“病”運行、運維困難的痛點。通過部署在工廠網絡內的工業威脅探測器，我們可以實時監測工廠內的，我們可以實時監測到工廠資產所受到的威脅信息，輸出風險評估和分析報告，協助工廠完善網絡安全防護體系。截止目前，態勢感知平臺已經為中德園區完成了一萬多次漏洞防御，主要是永恒之藍漏洞，處理了二百多次威脅告警，主要為各類勒索病毒。
態勢感知平臺可對整個園區的安全數據實現關聯分析，實現安全從被動防御到主動防御的轉變，實現工業互聯網全鏈條安全可感、可控、可防。平臺通過安全態勢感運營中心
實時監測工廠的安全威脅和漏洞，及時解決安全問題，規避安全損失，保障了中德5G+全連接工廠的生產網絡安全。
方案自主研發性、創新性及先進性
項目基于5G、工業互聯網的發展現狀，構建圍繞場景、平臺、網絡、終端、生態5大創新體系，支撐5G工業互聯網融合。
（1）場景創新
采用AI+5G技術讓互聯工廠人機料法環測全要素互聯互通，構建更強的制造能力，支撐更靈活的數字化決策，實現復雜多場景相互協同。
（2）平臺創新
構建基于5G邊緣計算的公共服務平臺，實現跨行業跨領域的資源共享和算法調用。項目在海爾內部冰箱工廠、滾筒洗衣機互聯工廠實踐，通過公共服務能力實現服裝、能源等跨行業賦能。
（3）網絡創新
推進5G與邊緣計算、網絡切片的融合。首次將MEC、UPF從運營商的機房下沉到海爾園區內，實現了算法上移到MEC，滿足了數據不出廠和部分場景對于高可靠性低時延的要求。網絡切片滿足不同業務場景對網絡的差異化需求及業務隔離要求。
（4）終端創新
結合應用場景對網絡的需求差異化以及應用價值，卡奧斯與國內優勢資源聯合研發內嵌5G模組的工業終端，讓5G工業互聯網場景應用更穩定可靠，也滿足了規模化復制推廣的要求。智研院發布的5G+wifi6工業網關，實現了一臺設備三網服務，同時結合安全加密技術保障了設備接入、數據傳輸的安全。
（5）生態創新
2020年，海爾、移動、華為簽署協議，共建5G邊緣計算聯合創新基地深入研究5G工業互聯網創新以及場景、產品的商業化復制推廣。
測試床實施部署
測試床實施規劃
全連接工廠建設方案
該項目運用5G、網絡切片、MEC邊緣計算構建可視化運維的5G虛擬專網，依托COSMOPlat和邊緣計算平臺優勢和最新5G終端完成整個項目方案的落地。
應用方面，圍繞工業制造園區的生產、辦公、園區管理等方面落地可復制、可推廣的場景，采用人工智能技術進行分析處理，例如基于5G的機器視覺DIY自訂閱應用場景、基于5G的AR遠程驗貨和設備運維指導場景、基于5G的智能安防管理等。
網絡方面，建設智慧工業園區5G行業專網，通過網絡切片、邊緣計算等5G關鍵技術滿足園區網絡需求，并通過部署5G專網運營平臺實現網絡可視可管。
平臺方面，卡奧斯工業互聯網平臺與5G 邊緣計算的結合實現端、邊、云協同，實現應用從平臺到邊緣的一鍵快速部署。
終端方面，多方聯合研發推出“5G工業相機設備”、“5G超級上行DY1”等5G工業終端設備，實現5G模組內置于工業設備中，滿足規模化推廣應用要求。
5G網絡覆蓋方案及實施內容
建設一張虛擬5G專網，與傳統工業內網互聯互通，形成混合虛擬專網。項目從需求共性出發，挖掘通用性形成平臺化能力，向“面”推廣擴展，以達到多點復用、實際工業需求的多點接入平臺化應用從車間的終端到網絡接入、本地園區的應用、異地園區的應用等都可以實現端到端的安全和高可靠性的5G網絡連接。
（1）建設一張覆蓋整個工廠的5G網絡，滿足生產設備的大連接、廣覆蓋，實現設備隨時隨地的移動接入；
（2）利用MEC邊緣計算平臺為車間提供一個數據不出園區虛擬專網，滿足生產可靠性和邊緣計算能力要求；
（3）MEC可以將生產過程數據的傳輸范圍控制在企業工廠內，滿足生產數據安全性要求。
本項目通過5G+MEC為行業用戶打造“5G行業虛擬專網”；
1）通過MEC的本地分流功能和新增單獨的APN，從技術上實現所有生產數據在工廠內卸載不出園區，確保數據安全。
2）5GMEC服務器為工廠提供靈活的計算能力。生產應用APP可以根據不同的業務需要，通過MEP平臺直接調用MEC的強計算、AI等能力滿足自己對硬件服務器的要求，從而替代本地服務器。
3）由于MEC距離終端或信息源非常近，網絡響應用戶請求的時延大大減小，滿足各種創新應用對低時延和大帶寬的要求。
4）MEC將企業的內部生產數據在本地園區閉環，避免傳遞到公網上，對傳輸網和核心網造成網絡擁塞。
網絡切片幫助海爾將工業園區內一張物理網絡劃分為端到端、按需定制和網絡服務可保障的邏輯網絡，讓海爾不同應用場景的業務數據有序地走不同的網絡通道。
圖 切片虛擬專網建設
業務安全隔離：實現海爾工廠生產數據與非生產數據，以及各應用場景之間業務數據安全隔離性的要求，確保數據安全。
網絡服務保障：滿足海爾工廠機器視覺，設備管理等重要應
用場景超級上行，超低時延的定制化網絡需求，保障網絡關鍵性能指標。
IT/OT
融合方案及實施
基礎網絡及MEC擴展化（1→3→N）
網絡上，為青島地區工廠建設一張虛擬5G專網，從車間的終端到網絡接入、本地園區的應用、異地園區的應用等都可以實現端到端的安全和高可靠性的5G網絡連接，覆蓋青島海爾嶗山園區、黃島中德產業園、黃島海爾工業園等7個園區、9個互聯工廠、2個智能物流倉。
圖 基礎網絡及MEC擴展化
同時通過專線將MEC和海爾集團的私有云進行連接，滿足互聯網訪問需求。目前與海爾集團內網打通，可在青島各園區接入MEC設備。
圖 MEC海爾內部應用
端、邊、云一體化（云邊協同）
工廠部署了大量傳感數采、工業視覺、AGV等前端設備以及對數據采集集中處理的邊緣設備，對于工業云而言相當于引入了大量的邊緣節點及邊緣設備，都在云端處理壓力大。為保證場景能力的沉淀以及場景快速部署，將場景的通用需求形成平臺化能力，可通過云平臺快速部署到邊緣MEC上。
依托5G+邊緣計算和卡奧斯工業互聯網平臺，
借助大帶寬、低時延、多連接的5G網絡，卡奧斯與5G 邊緣計算的結合實現端、邊、云協同，雙方結合后可以幫助5G快速發展行業生態應用，同時還能降低企業的專線帶寬壓力。將云端計算能力延伸到靠近終端設備邊緣節點處，將云計算、大數據、人工智能的優勢延伸至更靠近設備的（MEC）邊緣計算上；在邊緣節點引入容器、函數計算對邊緣應用進行統一化運維管理，同時提供邊緣節點離線自治能力及云邊的數據、安全、智能協同，打造端、邊、云一體化的協同計算體系。
場景平臺化部署（點→面）
相對于之前的單點樣板，當前項目場景都從需求共性出發，挖掘通用性形成平臺化能力，向“面”推廣擴展，以達到多點復用、實際工業需求的多點接入平臺化應用。
截至2021年8月底，項目已完成“5G機器視覺應用創新平臺”“5G視頻監控應用創新平臺”和“5G AR應用創新平臺”三個平臺及5G AR工業頭顯等終端設備的孵化，完成了從單點場景到平臺化應用的轉變。
5G+機器視覺場景實施
5G MEC+機器視覺方案在海爾實現冰箱門體檢測，主要實現間隙測量、OCR識別、破損檢測等功能。通過電信級的安全性和MEC保障數據不出園區的功能，提高企業數據和行業廠商的APP安全性；
圖 機器視覺平臺化部署架構圖
現場安裝5G工業相機，相機將門體照片上傳至MEC端，MEC側運行搭載尺寸測量，瑕疵檢測，部件完整性檢測， MEC處理結果反饋至工序自動化端，完成工序指定的外觀尺寸是否達標，表面劃痕和臟污次品剔除，部件缺失提示。
測試床實施的技術支撐及保障措施
為保障本測試床按時并且高質量地完成任務，項目內部建立起一系列管理機制為本項目實施提供堅實技術保障，具體如下：
建立項目組織機構：項目成立由專業負責人組成的項目組織實施工作小組，主要負責5G全連接工廠項目各模塊的任務分配、項目立項、項目方案、技術可行性等論證把關工作；協調并處理項目各模塊任務執行過程中出現的有關問題。
健全項目參與管理責任制：實行子項目負責人制，各項目具體負責人子項目的條件保障、具體實施和日常管理工作，按照要求編制項目實施計劃、計劃執行情況等信息資料，并及時報至項目組織單位。
健全項目管理協調機制：項目管理協調機制主要包括項目實施控制、進度控制、質量控制、成果管理和例會制度等方面。
加強進度控制管理：進度控制就是要在規定的時間內制定出合理、經濟的進度計劃。然后在該計劃的執行過程中，檢查實際進度是否與進度計劃相一致，若出現偏差，便要及時找出原因，采取必要的補救措施。如有必要，則還要調整原進度計劃，從而保證項目按時完成。
增強風險控制管理：風險控制著重從技術風險、管理分析、人員風險、財務風險等幾個方面來考慮，做好風險分析，并制定可行的應急方案和解決方案。
改進項目文檔管理
健全過程與結果并重管理機制
形成向項目組匯報管理機制
測試床預期成果
測試床的商業價值、經濟效益
智慧園區市場需求及容量分析
從集團內，海爾在重慶、合肥、天津等地建設自己的專有工業園區，共在國內建設了12個園區45家工廠。在全球有25個工業園一共130+工廠，這些工廠的智慧化改造將依托本項目的研究成果進行復制。
圖 海爾工廠的可復制性智慧化改造
海爾集團在全球一共有25個工業園一共130+工廠。這些工廠的智慧化改造將依托本項目的研究成果進行復制。
圖 海爾全球工廠布局
商業推廣規模
2022年實現了5G應用場景在工廠用得上到用得好的轉變。目前該項目已從海爾的中德園區復制到膠州、膠南、青島、黃島、鄭州等園區。項目到目前為止重點推進12家工廠（9重點+3布局），場景60+。
測試床的社會價值
本測試床在全國工業互聯網行業領域內具有很高的示范作用和可復制性，有效帶動5G、網絡切片、邊緣計算、工業應用開發等產業發展，有效提升智慧園區的整體網絡化水平，帶來廣泛的社會效益。
主要體現在四個層面：
實施將大力推進5G、工業物聯網等新基建進度，支撐制造強國、網絡強國建設；
本項目促進工業互聯網“5G+邊緣計算+網絡切片”在行業的應用落地，帶動產業發展，推動行業轉型升級具有重要意義；
為工業互聯網平臺SaaS應用提供廣闊的市場機遇；
本項目的實施能夠建立健全5G工業互聯網平臺標準體系，促進行業標準化發展。
測試床成果交付
測試床可復制性
測試床運用5G、網絡切片、MEC邊緣計算相結合建設5G行業虛擬專網，依托COSMOPlat和5G邊緣計算平臺相融合解決當前傳統園區對于網絡、平臺、應用、終端的諸多痛點。相比較于2019年的單點創新、2020年的園區應用，項目已實現跨區域復制，從海爾的中德園區復制到膠州、膠南、青島、黃島、鄭州等園區，重點推進9家工廠（6重點+3布局），已落地場景60+，并已具備平臺型對內復制對外推廣的服務能力。
聲明
本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數據、觀點、建議，不構成法律建議，也不應替代律師意見。本報告所有材料或內容的知識產權歸工業互聯網產業聯盟所有（注明是引自其他方的內容除外），并受法律保護。如需轉載，需聯系本聯盟并獲得授權許可。未經授權許可，任何人不得將報告的全部或部分內容以發布、轉載、匯編、轉讓、出售等方式使用，不得將報告的全部或部分內容通過網絡方式傳播，不得在任何公開場合使用報告內相關描述及相關數據圖表。違反上述聲明者，本聯盟將追究其相關法律責任。
AII微信公眾號
AII頭條號