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5G&機器視覺在水泥行業智能工廠應用關鍵詞 通過工業互聯網平臺與5G的融合應用，優化水泥行業智能工廠的建設方案，提升水泥行業在生產管控，日常運維等方面的智能化水平。二、 測試床項目承接主體 2.1. 發起公司和主要聯系人聯系方式浙江藍卓工業互聯網信息技術有限公司 岑天哲 13105585018 浙江藍卓工業互聯網信息技術有限公司 尹曉峰 13858034515 2.2. 合作公司 中國電信 5G運營商 中興通訊 5G網絡設備供應商 三、 測試床項目目標 集團：基于supOS工業互聯網平臺建立工業大數據集成平臺：滿足分廠的量化成本考核和安全作業監管，實現工業數據的統一集成，分級治理，元數據標準化和系統之間的互聯互通。 桐廬分廠： 利用supOS工業互聯網平臺人工智能的能力(機器視覺)、5G、大數據分析等技術實現企業在生產管控、設備運行維護、工藝方案優化和產品質量控制方面的精細化管理。 四、 測試床方案架構 水泥行業智能工廠建設過程中有如下幾點訴求： Ø 生產裝置區機器視覺技術解決生產管控及人員安全問題是最優的技術手段。部署外設成本高，且后期運維復雜； Ø 動設備在線診斷數據也需要同步傳輸，需無線技術保證工業數據與高清碼流的優先級； Ø 現有的4G LTE、WIFI、NB-IoT技術在帶寬，時延，業務優先級保證QoS均存在不同程度的問題，導致上述幾種技術未在水泥行業大面積應用。 所以本測試床項目重點驗證如下場景： 1. 5G技術大帶寬、低時延、工業切片關鍵特性實現生產裝置現場高清視頻與工業數據的統一承載，可靠實時回傳； 2. 基于supOS+5G MEC融合實現機器視覺在水泥智能行業生產管控的應用。 4.2. 測試床整體方案架構  5G+MEC+網絡切片+supOS工業互聯網平臺總體架構圖 supOS工業互聯網平臺基于5G網絡，負責對不同類型的設備和系統進行數據采集；對數據進行多元分析、處理、存儲和應用；提供統一的應用程序管理界面，以幫助企業實現工廠區域的信息全集成為突破口，搭建多位一體的工業數據中臺；以集成化、數字化和智能化手段解決生產控制、生產管理和企業經營的綜合問題。 基于supOS開發的工業智能APPS完成生產監控，視覺分析展示，報警管理，領導駕駛艙等核心應用。 4.3. 方案重點技術 4.3.1supOS工業互聯網平臺關鍵技術(自主知識產權) 工業互聯網平臺工業數據采集使用基于了5G的無線網絡，主要負責對不同類型的設備和系統進行數據采集，支持多種工業設備通訊協議的轉換和數據接入，可自由連接業界主流的RTU、PLC、DCS等系統，實現數據的遠程采集和通訊，在數據傳輸過程中通過數據加密進行數據安全防護。支持熱備冗余、自動重連和斷線回補機制，保證數據傳輸的可靠性和完整性。 工業數據湖軟件保證采集的多元數據進行分析、處理、存儲和應用。包括采集接口組件、權限管理組件、組態服務組件、實時數據處理組件、磁盤歷史數據庫、網絡服務組件和日志服務組件等。 由于采用微服務和容器技術，使得工業互聯網平臺supOS在MEC的部署上非常方便。它可以和IaaS平臺提供無縫的整合。對于中小企業的應用程序的部署上，工業互聯網平臺采用了一鍵式的應用商店下載和部署方法，并提供統一的應用程序管理界面管理應用，并能無縫集成在MEC上提供的其他增值微服務，給用戶帶來的極大的方便。 工業互聯網平臺以幫助企業實現工廠區域的信息全集成為突破口，搭建集工業大數據全集成平臺、工業智能APP組態開發平臺、工業大數據分析平臺、工業人工智能引擎服務、工業智能APP多位一體的工業操作系統平臺，實現云（云互聯網平臺）、企（工廠互聯網平臺）、端（邊緣計算節點）三層架構的有機統一，從而實現管控一體化交互。賦能用戶，以集成化、數字化和智能化手段解決生產控制、生產管理和企業經營的綜合問題。 本測試床目標是通過工業互聯網、大數據和人工智能等技術，打造工廠全信息集成平臺，實現工廠中的控制數據、工藝數據、運營數據、經營數據的標準化表示，打破系統之間的信息壁壘，提供跨行業跨領域連接工業企業的解決方案，幫助企業實現業務流程去中心化。通過模型化的內容組織形式，構建集操作行為、生產數據、工藝參數、質量標準、安全環保、經營策略與一體的工廠全信息平臺，助力企業實現工藝尋優、操作尋優和運營優化的目標。通過實現異構數據管理并基于異構數據開發工業機理模型，建設工業APP和微組件資源池，建設開發者社區。  工業互聯網平臺supOS作為工業操作系統，可實現系統數據接入；數據標準化和對象信息模型的運行期管理；多元數據預處理、存儲、壓縮處理，提供實時和歷史數據查詢服務；計算資源管理和服務治理；業務流搭建，提供一個信息融合、多元數據混合的快速構建平臺；工業大數據分析，提供大數據挖掘和分析的常用算法庫，大數據云存儲和分析服務；人工智能應用，提供智能優化算法、機器學習和深度學習等功能，實現人工智能技術在工業領域的深度應用；提供信息安全防護，提供從云、企、端全方位的信息安全防護方案，實現數據安全、信息安全和物理安全等。 本測試床的工業互聯網平臺功能有： 設備層：包括現場裝備、DCS、工業互聯網平臺的前端數據采集模塊。  平臺層：工業互聯網平臺提供數據接入、數據存儲、數據管理、數據分析等基礎功能，同時提供可擴展的工業機理模型、工業微服務等功能，為上層應用開發提供通用功能。  對象模型  微服務架構 平臺提供機器視覺分析服務，涵蓋機器視覺、圖像處理、模式識別、深度學習等技術，能模擬人類感知與觀察的過程，利用監控攝像和計算機代替人眼對目標進行識別、跟蹤和測量，提供從圖像、視頻等高維數據中感知“信息”的能力。支持CNN 等先進的機器視覺分析算法，可以快速獲取大量信息，并進行自動處理，在生產過程中，用于工況檢測、成品檢驗和質量控制等領域。 supOS平臺內置可擴展的視頻智能識別模塊，視頻智能識別模塊中集成了先進的圖像預處理、濾波、目標特征檢測、背景提取、機器學習、深度學習（人工神經網絡、卷積神經網絡、循環神經網絡等）等技術，可對工業現場的物體狀態(如輸送帶，皮帶驅動輪等)進行智能識別。 應用層：通過對平臺提供的大數據技術、工業機理模型、工業微服務等功能的綜合調用，實現設備狀態預測、工藝尋優、操作尋優和運營優化等。  工業微服務與工業APP部署 工業企業內部目前存在生產網、視頻監控網、辦公網等復雜的多元化網絡。現有的工業總線存在產業封閉、發展緩慢、技術落后等問題，嚴重制約企業的發展。隨著人工成本的快速上升，企業自動化、智能化轉型迫在眉睫。現有網絡以有線和WIFI的方式傳輸，有線網絡布線成本高、周期長、走線難，嚴重限制了設備的移動范圍，影響產線柔性化，難以解決工業互聯網進程中不斷新增大量物聯網設備的靈活接入、大范圍移動的需求；采用WIFI也是無奈之選，移動范圍有限、抗干擾差、切換性能差、容量受限。5G作為最優的無線技術，可憑借高帶寬、高可靠、低時延、移動性助力企業向無線化、自動化、智能化、柔性制造方向演進，5G的網絡切片和邊緣計算能力可以做到更低時延，提供更好的靈活性和安全性。 根據工業制造對無線通信的嚴格需求，基于5G網絡+ MEC的全新服務化架構，以及eMBB、URLLC、mMTC和網絡切片等關鍵技術，實現制造企業內網無線接入網絡和傳輸網絡。同時解耦5G網絡功能為服務化組件，調用輕量級組件開放接口，滿足工業企業實現按需、動態、彈縮和高可靠的網絡分配、運維和管理的需求，全方位構建滿足工業制造需求的5G通信系統。 本測試床中，為了滿足工業制造的需求，5G通信系統設計方案如下： 1.5G無線網絡支持 AAU/CU/DU 的靈活切分和部署，滿足不同場景下的切片組網需求。CU可云化部署，便于無線資源集中管理，或CU下沉到邊緣部署，降低傳輸時延，滿足工業低時延需求。 2.為了滿足工業制造對無線通信網絡在端到端延時、吞吐量、連接數密度、可靠性、能源效率等性能指標，5G通信系統采用了高頻段傳輸、多天線傳輸、同時同頻全雙工、D2D、密集網絡以及新型網絡架構等關鍵技術。 3.5G傳輸網切片運用虛擬化技術，實現網絡拓撲資源虛擬化，構建虛擬網絡。支持多層次的切片隔離技術，如： FlexE、LDP、LSP等技術，滿足不同隔離要求下的切片需求，實現工業高隔離要求下的底層快速轉發。 4.5G網絡采用SDN架構的層次化控制器，實現物理網絡和切片網絡的端到端統一控制和管理，滿足不同類型工業業務對傳輸的不同要求。 5.5G網絡基于多層次的切片技術和MEC邊緣計算技術，從接入安全、網絡安全，外網訪問安全三個方面，為工業領域的不同業務提供差異化的隔離服務和安全保障。 6.5G網絡通過統一的智能化系統，實現切片的端到端編排管理。電信級 DevOps 平臺跨越切片的設計域和運行域，實現從設計、測試、部署到運行監控，以及動態優化的切片全生命周期管理自動化閉環，通過全流程模型化驅動，具備較為完備的網絡管理能力和北向接口能力，實現業務需求和網絡資源的靈活匹配，滿足工業場景下快速定制和部署需求。 4.3.3MEC電信邊緣計算單元 5G網絡架構靈活，采用虛擬化架構，UPF下沉至網絡邊緣，UPF和MEC可以共虛擬化平臺部署，便于MEC共部署，解決計費和安全問題.用戶數據可由UPF轉發接入MEC，計費和安全可由UPF完成， MEC實現對APP的安全認證及APP/ API計費。 而5G +MEC可實現精準計費與安全偵聽： 1）5GC采用虛擬化架構，UPF下沉至網絡邊緣，便于MEC共部署，解決計費和安全問題 2）5G CU可以分離及云化架構，實現MEC和CU的共部署 3）5G網絡靈活，支持網絡切片，更好支持新業務 5G+MEC主要在邊緣層與UPF/CU/ APPs共平臺部署，在本地流量卸載、業務使能管理、網絡能力開放是5G MEC的主要價值。 MEC部署方案：邊緣層UPF/MEC/APPs共平臺部署。核心網業務面按需分布式建設，控制面集中建設，是適應5G新業務的必然趨勢；業務本地化、差異化、低時延成為主要需求； 本地流量卸載、業務使能管理、網絡能力開放助力5G提升商用價值。  MEC部署方案 4.3.4方案自主研發性、創新性及先進性 supOS是國內首個具有自主知識產權的工業操作系統，流程行業的工業互聯網平臺。 在水泥行業將工業互聯網，人工智能與5G MEC技術結合，并成功落地的在國內是第一家，并成功申報工信部工業互聯網5G國家項目。 五、 測試床實施部署 5.1. 測試床實施規劃2019.9 進場調研 2019.10 明確第一期建設場景 2019.12 第一期建設方案進場實施 2020.1 第一期上線正式運營 2020.4 第二期建設方案明確 2020.6 第二期方案實施 2020.7 第二期方案上線運營 5.2. 測試床實施的技術支撐及保障措施 5G邊緣計算：內容與應用下沉，降時延省成本。核心網集中式部署不能滿足新業務需求，網絡隨業務流向邊緣遷移是產業趨勢。5G+MEC主要在邊緣層與UPF/CU/ APPs共平臺部署，在本地流量卸載、業務使能管理、網絡能力開放是5G MEC的主要價值。 5.2.15G網絡實施 紅獅水泥外場環境：
寧波工業研究院（藍卓所在研發中心）實驗環境：
5.1.2工業互聯網平臺實施 藍卓5G工業互聯網平臺目標分三個階段實施，具體實施計劃如下： 第一階段完成數據全集成平臺、公共服務和容器框架平臺以及APP組態開發平臺的研發、測試驗證工作。支持基于5G無線網絡的工業數據收集，包括工業數據，物聯網數據，音視頻數據和信息化數據。滿足典型項目的定制應用； 第二階段定位于滿足企業數據采集、生產管理信息化需求，完成產品研發及5G網絡的測試驗證工作。工程基于平臺可定制化組態數據分析和智能應用； 第三階段基于5G網絡采集的數據，完成工業大數據分析服務和工業人工智能服務的研發，開放APP開發平臺、工業數據接口以及平臺服務，積累行業應用。完成5G網絡化推廣公共服務平臺的構建，G與工業互聯網融合應用解決方案庫，存放在AppStore、網絡建設模式知識庫(開發者論壇)及5G培訓中心（在線視頻教學或則是離線的培訓中信）等，為中小企業5G應用的研發及部署提供技術咨詢及培訓服務（在線的人工服務和離線的廠家指導）。 5.1.3水泥行業應用實施 桐廬紅獅項目分三個階段實施，具體實施計劃如下： 第一階段：項目準備，工作內容：本階段為項目準備階段，主要是建立組織架構，明確人員安排，明確階段任務及工作分工，在以上組織和人員明確的前提下，制定切實的工作計劃和時間安排。完成關鍵用戶培訓。 結束標志：明確雙方項目組織架構和人員和分工責任完成項目計劃。完成關鍵用戶培訓與業務流程梳理。 第二階段業務藍圖和實現過程 業務藍圖工作內容：本階段為需求調研階段，主要是完成需求調研，為上線前工作提供充分的數據和支持。對信息系統需求進行分析，確定實現關鍵業務需求的最小資源需求，排出關鍵需求優先級，并搭建好項目環境。 結束標志：雙方明確《實施方案》、《接口開發方案》。 實現過程工作內容：本階段為項目實施階段，主要是按實施方案進行具體配置，雙方完成數據準備工作，藍卓進行接口開發，為上線準備工作提供數據準備支持，并完成項目聯調測試。 結束標志：藍卓內部測試通過，達到項目質量標準。 第三階段上線和運行維護 上線的工作內容有完成最終用戶培訓、用戶測試，完成上線方案確認工作。結束標志：《用戶測試報告》、《上線方案》。 運行維護工作內容：本階段為項目驗收階段，主要是上線后維護工作，主要內容為對前期的工作結論、信息系統實施情況進行檢查和驗收。結束標志：《項目驗收報告》。 六、 測試床預期成果 6.1. 測試床的預期可量化實施結果本測試床將制定行業5G+工業互聯網產業化組織團體標準或則工業行業的國家標準或則相關的測試標準。網絡建設改造維護支撐及5G知識線上線下培訓中心等, 并通過集中宣講、推介沙龍等形式為500家中小型企業提供5G網絡及應用咨詢及培訓服務。計劃在中國電信杭州5G創新中心和藍卓公司所在的寧波工業研究院成立5G網絡和應用咨詢和培訓一體的培訓中心。預計在2021年3月以前完成。本測試床應用范圍將被逐步擴展，從單個企業到整個園區、從一個行業到多個行業、從少量企業到大量企業。為實現推廣目標，本測試床5G+工業互聯網平臺推廣計劃分三步實施： 1、從單個企業向大型集團型企業、垂直行業平臺推廣。 在完成單個企業的5G+工業互聯網平臺驗證測試后，將充分利用聯合體成員對建材，石化、化工領域業務的了解、以及對市場的絕對優勢，本測試床將從企業集團層面大客戶入手，將單個企業的最佳實踐逐步推廣到集團內其他兄弟公司。協助企業實現數字化、網絡化、智能化轉型。 2、從大型集團型企業向工業產業園區推廣。 大型集團型企業可作為小型工業產業園區的雛形，本測試床將集團型企業的應用經驗推廣到工業產業園區應用，同時不斷完善面向工業園區的應用場景測試案例。 3、對外開放，推向海量中小型工業企業。 5G+工業互聯網平臺對外開放服務，降低了中小型工業企業應用成本，必將加速各行各業中小企業使用5G+工業互聯網平臺。搭建開發者社區，激活平臺生態系統。不斷引入平臺在線開發者用戶，通過激勵手段，保持用戶活躍度。 6.1.1標準的制定 當前工信部正在綜合推進工業互聯網標準體系架構以及5G新型網絡技術標準的制定和應用，5G作為未來工業互聯網中一個重要的通信基礎設施，能夠利用其優勢衍生出很多新型應用場景，各方將聯合體提出新的工業通信技術及其應用標準，包括： 1 《工業5G總線標準》 2 《工業5G安全防護標準》 3 《工業5G安全檢測標準》 4 《工業5G終端設備測試標準》 5 《工業5G應用設計規范》 致力于成為推動5G工業標準制定的重要力量。通過測試床項目創新，將在5G+工業互聯網平臺取得多項關鍵技術的自主知識產權。 6.1.2對外服務和宣傳推廣的方案 5G網絡化推廣公共服務平臺是構建5G與工業互聯網融合應用解決方案庫、網絡建設模式知識庫及5G培訓中心等，為中小企業5G應用的研發及部署提供技術咨詢及培訓服務。具體內容包括： l 5G網絡化推廣公共服務平臺是構建5G與工業互聯網融合應用解決方案庫：
6.1.3線上推廣 浙江電信聯合浙江藍卓工業互聯網信息有限公司，線上的方案主要是藍卓搭建的開發者社區應用商店為主，以及各種網絡手段，比如微信公眾號、微博和軟文等形式。  6.1.4線下推廣 為深入推廣5G與工業互聯網融合應用平臺，項目計劃從品牌推廣、用戶培育和合作伙伴拓展三個方面進行推廣。 1、品牌推廣 針對不同區域和行業的企業，制定特定的品牌推廣、市場活動及媒介傳播策略，提升平臺在浙江省區域內的品牌影響力和知名度。 c）三年內借助不同宣傳媒介，宣傳推廣平臺及優秀解決案例不少于50次以上。 2、用戶培育 針對企業規模與發展現狀，制定合適的市場切入方案，線上線下同時進行目標用戶培育。 3、合作伙伴拓展 整合線上線下市場資源，包括合作伙伴資源、媒體資源、技術圈子、行業協會及社群等，形成合作生態圈，建設合作伙伴生態體系，支持合作伙伴及用戶構建基于平臺的成功業務實踐和解決方案來持續提升平臺功能。 同時梳理、提煉一套標準化的合作伙伴聯合推廣策略，借助合作伙伴來為快速復制市場提供支撐。 4、建立的5G外場測試環境，培訓中心和網絡測試環境。同時具有參觀功能和聯合培養功能。
本測試床圍繞“5G+工業互聯網”工業互聯網創新發展工程，浙江電信、浙江藍卓、紅獅水泥組成“產、學、研、用”的研發應用推廣項目聯合體，圍繞5G+工業互聯網網絡建設的特定需求，聚焦特定工業場景下的5G網絡建設和工業互聯網平臺應用創新，加速5G網絡在工業企業不同工業場景下的推廣及應用。 6.2. 測試床的商業價值、經濟效益 1、幫助企業設備安裝調試周期和成本降低28%。 2、幫助企業后期運營成本降低25%。 3、生產過程波動減少10%，設備能源利用率提高2%以上。 6.3. 測試床的社會價值 本測試床的成功應用，將推進水泥企業的智能化轉型，進而實現綠色工廠和安全工廠。5G+工業互聯網融合新技術的成功引入和實踐，可提升綜合生產效率，優化生產管理流程，有利于社會資源的合理分配和整合。 6.4. 測試床初步推廣應用案例 5G應用場景在南方水泥，兆豐機電等項目中進行推廣。 七、 測試床成果驗證 7.1. 測試床成果驗證計劃2019.4 工業互聯網+5G方案構想 2019.5工業互聯網+5G方案設計開發 2019.6 5G基礎網絡搭建部署 2019.9 5G+應用場景深入調研 2019.12 5G+應用系統現場部署 2020.1 5G+工業互聯網系統上線運營 7.2. 測試床成果驗證方案 搭建5G+工業互聯網平臺整體方案驗證環境，對下述場景進行驗證。 7.2.1網絡驗證環境 工業企業對5G用于實際生產環境，對可靠性與安全性普遍存在顧慮，目前尚未把工業典型場景的量化需求用于5G產品測試與優化。一方面，衡量5G能力與工業需求匹配度測試數據集可用于指導5G協議和設備層級優化和實際網絡部署，另一方面，增強工業客戶對5G信心，提供5G+智能制造測試環境鼓勵工業企業將其傳統應用遷移至5G環境。主要驗證如下幾點： 1、5G連通性測試。 如何建設小型工業測試環境，包含現場工業設備應用，基于5G網絡做端到端工業測試輸出測試報告,包含性能、時延、抖動，與WIFI等其它網絡的對比分析。 2、工業應用與5G，MEC、邊緣云融合性測試。 如何將工業應用部署在5G邊緣云，是否滿足工業客戶對實時性和安全性的苛刻需求，驗證時延的改善效果。 7.2.15GMEC+機器視覺+工業數據采集場景驗證
八、 與已存在AII測試床的關系 暫無九、 測試床成果交付 9.1. 測試床成果交付件交付件： Ø supOS工業操作系統軟件光盤（內含軟件授權和產品使用說明書） Ø 水泥行業工業智能APP軟件包（內含軟件授權和產品使用說明書） Ø 測試床項目藍圖設計說明書 Ø 測試床項目軟件平臺維護說明書 Ø 測試床項目竣工報告 應用系統： supOS工業互聯網平臺，水泥行業應用APP線上運行 9.2. 測試床可復制性 建材制造行業5G+應用場景。 其他流程行業(如：石化，化工等)在5G+應用場景方面也可借鑒。 十、 其他信息 10.1. 測試床使用者同類場景的企業客戶可以使用。 10.2. 測試床知識產權說明 本測試床由浙江藍卓工業互聯網信息技術有限公司發起， supOS工業操作系統相關產品及5G應用場景知識產權歸浙江藍卓工業互聯網信息技術有限公司所有，企業客戶擁有使用權。在測試床建設過程中產生的相關基于5G場景的工業APP知識產權由浙江藍卓工業互聯網信息技術有限公司和企業客戶協商而定，企業客戶擁有使用權。 10.3. 測試床運營及訪問使用 1) supOS工業操作系統需在企業的數據中心進行部署，平臺軟件支持一鍵部署，部署完之后需要根據實際項目進行進行工程配置服務。 2) 工廠相關崗位人員（技術，生產，管理等）可通過PC機、云桌面瘦終端、移動終端登錄系統，根據權限進行訪問、配置和修改等操作。 10.4. 測試床資金 用于工業互聯網平臺及5G網絡的搭建，與工廠既有系統的對接，方案驗證。 來源國家工信部5G工業互聯網平臺項目。 10.5. 附加信息 在流程工業中建材行業的應用要求和智能工廠建設方案具有典型性，特別是數據平臺的建設及5G全場景行業應用具有通用性，不同行業的工業智能APP需要在行業應用時進行積累，后續可向化工、電力、冶金、醫藥、食品、造紙等流程行業進行復制和推廣。 上一篇5G智造融通，supOS賦能數字工業下一篇新春祝福 |
