工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)測試床案例匯編

1、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)測試床案例匯編目錄一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)測試床項目基于視覺智能工業(yè)品外觀柔性檢測方案5ROS 機器人無線通用平臺測試床13基于智能數(shù)控系統(tǒng)的工業(yè) APP 平臺測試床26基于公有云的面向中小微企業(yè)的協(xié)同制造平臺41NB-IoT 共享洗衣機測試床50基于 SDN 和 SDP 的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)58基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的設(shè)備遠程監(jiān)測診斷測試床67基于 5G 網(wǎng)絡(luò)連接的工業(yè)智能化巡檢測試床82基于人工智能技術(shù)的工程機械裝備故障診斷與預(yù)測性維護測試床95基于 5G 和人工智能的產(chǎn)品質(zhì)量實時檢測和優(yōu)化105基于空調(diào)云平臺的節(jié)能控制系統(tǒng)測試床131智能電網(wǎng) 5G 網(wǎng)絡(luò)及切片應(yīng)用141智能制造安全監(jiān)測與運營管理

2、平臺155 PAGE 26 PAGE 25 基于視覺智能工業(yè)品外觀柔性檢測方案引言/導(dǎo)讀隨著工業(yè)制造 2025 計劃的實施，工業(yè)品質(zhì)量檢測效率成為制約整個生產(chǎn)鏈條的重要因素。傳統(tǒng)工業(yè)品產(chǎn)品外觀檢測，依賴“人眼+簡單工具”，實現(xiàn)對產(chǎn)品外觀的識別，剔除外觀有缺陷的產(chǎn)品，效率低下，漏檢率高。隨時 AI 技術(shù)快速發(fā)展，本測試床探索將視覺智能檢測技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)品外觀檢測。一、關(guān)鍵詞視覺智能，邊緣計算，薄膜類外觀質(zhì)量檢測二、發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式華為技術(shù)有限公司 IT 產(chǎn)品線，聯(lián)系人李超洋Email： HYPERLINK mailto:Andy.lee Andy.lee富士

3、康科技集團，聯(lián)系人鄭承斌Email： HYPERLINK mailto:benjamincheng benjamincheng三、合作公司深圳云天勵飛技術(shù)有限公司，聯(lián)系人董卿 Email： HYPERLINK mailto:dong.qing dong.qing軟通動力，聯(lián)系人崔士勇Email： HYPERLINK mailto:sycuic sycuicIntel 公司，聯(lián)系人張宇 Email： HYPERLINK mailto:richard.yu.zhang richard.yu.zh

4、ang四、測試床項目目標(biāo)和概述所謂“機器視覺”，就是利用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)相當(dāng)于人類的眼睛，“眼睛”通過把“看”到的影像傳送到控制芯片，然后通過控制程序來進行事態(tài)的判斷。一個典型的機器視覺系統(tǒng)包括：光源、鏡頭、相機、圖像處理單元（或圖像捕獲卡）、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通訊/輸入輸出單元等.通過機器視覺獲得的圖像，經(jīng)過AI 智能算法的自動檢測，識別，最終完成“人的眼睛和大腦”的功能，在實際工業(yè)質(zhì)量檢測中，達到代替現(xiàn)有人力，提高檢測效率、提升檢測準(zhǔn)確率?，F(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品檢測，經(jīng)過很多年發(fā)展，但現(xiàn)有自動檢測的存在如下問題：可檢測產(chǎn)品單一，不通用：設(shè)備高度專業(yè)化，只能在特定場景，對特定

5、產(chǎn)品，特定的外觀問題進行檢測。例如，環(huán)境條件固定，只能檢測外觀尺寸，只能檢測玻璃制品等。檢測精度低：檢測精度是固定的，不能實現(xiàn)“經(jīng)驗積累”：隨著檢測產(chǎn)品的增多，不斷提高檢測準(zhǔn)確率。檢測效率低：受檢測設(shè)備算力的影響（一般都基于工控機），在檢測效率較低，滯后日益進步的生產(chǎn)效率。本測試床引入 AI 技術(shù)，充分利用邊緣計算的業(yè)務(wù)靈活性和業(yè)務(wù)實時性，并在公有云實現(xiàn) AI 算法的訓(xùn)練，充分利用公有云資源彈性調(diào)度、價格低廉的優(yōu)勢，以降低該方案的總體投入，以期達到可以規(guī)模復(fù)制的目標(biāo)。主要功能模塊說明：1、采集端：利用光電技術(shù)，獲取工業(yè)品外觀高質(zhì)量圖片。工業(yè)品，特別是薄膜類產(chǎn) 品，具有容易彎曲、對光照敏感等特點

6、，需要采用暗箱、強光等以達到高質(zhì)量圖像標(biāo)準(zhǔn)；2、 邊緣計算節(jié)點：邊緣計算是工業(yè)檢測的大腦，通過AI 算法對產(chǎn)品外觀圖片進行智能分析和識別，并自動對有缺陷產(chǎn)品進行標(biāo)記；邊緣計算節(jié)點要求算力強、設(shè)備體積小、可以安裝在工廠質(zhì)檢室或者生產(chǎn)線附近；3、云端訓(xùn)練：AI 的訓(xùn)練周期長，需要資源多，具有階段性；因此采用租賃公有云方式較為合適；可以根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的大小、訓(xùn)練算法的復(fù)雜度，靈活租賃對應(yīng)資源，訓(xùn)練完畢，獲取模型后，即可釋放訓(xùn)練資源，以期達到節(jié)省成本的目標(biāo)。五、測試床解決方案架構(gòu)本測試床在傳統(tǒng)產(chǎn)品檢測基礎(chǔ)上，引入現(xiàn)在 AI 技術(shù)，依靠邊緣云和公有云聯(lián)動， 工廠側(cè)線下推理和識別，公有云線上訓(xùn)練，構(gòu)成一個完

7、整的測試方案。(一)測試床應(yīng)用場景本測試床項目，適用于外觀類產(chǎn)品質(zhì)量檢測，例如車輛框架、主承外觀，對部分容易產(chǎn)生變形的產(chǎn)品，如非剛性產(chǎn)品，例如紙張等，需要采用額外的輔助方法，獲得相對穩(wěn)定的圖像質(zhì)量。因此，本測試床推薦應(yīng)用在剛性產(chǎn)品外觀檢測，或者部分形變較小的產(chǎn)品外觀檢測場景。(二)測試床重點技術(shù)本測試床為提高檢測的魯棒性，引入了三項關(guān)鍵新技術(shù)，該技術(shù)在工業(yè)外觀檢測中比較新穎和獨創(chuàng)性。一、采用邊緣計算新技術(shù)。邊緣計算融合了計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)于一體，具有很高的產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)度。本測試床邊緣采用引入深度學(xué)習(xí) AI 技術(shù)，在邊緣側(cè)實現(xiàn) AI 的推理，實現(xiàn)對產(chǎn)品檢測的自動化和智能化。邊緣智能計算的應(yīng)用在業(yè)內(nèi)

8、屬于首次。二、引入 AI 技術(shù)。AI 技術(shù)最大的價值是具有自動學(xué)習(xí)和進化功能，對檢測產(chǎn)品 具有很強的魯棒性；而強的魯棒性，對本測試床的檢測范圍具有很大的價值。這點是傳統(tǒng)影像技術(shù)無法比擬的。三、是引入公有云訓(xùn)練AI。AI 的訓(xùn)練耗資巨大，對專業(yè)性要求很高，普通企業(yè)很 難承受。通過引入公有云 AI 服務(wù)，可以把算法的訓(xùn)練和模型設(shè)計交給專業(yè)的服務(wù)公司實現(xiàn)，通過租賃資源方式，完成云端的訓(xùn)練；以降低 AI 的成本， 獲取便捷的服務(wù)。(三)技術(shù)創(chuàng)新性及先進性本測試采用的邊緣智能計算架構(gòu)，為提升識別率引入的 AI 技術(shù)，都是在前工業(yè)檢測中首次應(yīng)用，并根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場進行了技術(shù)專門開發(fā)，具有獨特的價值。(四)測試

9、床解決方案架構(gòu)本測試床解決方案整體架構(gòu)如下，主要分為 4 個層面：1、邊緣計算平臺：主要在工廠側(cè)進行產(chǎn)品外觀產(chǎn)品的識別和處理；是AI 算法的主要承載體；2、IaaS 層：通過引入虛擬化和 Docker 技術(shù)，邏輯隔離各類業(yè)務(wù)應(yīng)用，使應(yīng)用具有更大的彈性，也更方便與工業(yè)云平臺對接；3、工業(yè)PaaS 層：對邊緣前端和各類數(shù)據(jù)進行清理和管理的平臺，通過 PaaS 層，企業(yè)IT 人員關(guān)注業(yè)務(wù)，把復(fù)雜的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的管理交給PaaS 層；4、視覺業(yè)務(wù)應(yīng)用層：深度學(xué)習(xí)的算法好服務(wù)。業(yè)務(wù)作為一個服務(wù)，提供給企業(yè)內(nèi)部各個業(yè)務(wù)單元使用。六、預(yù)期成果本測試床預(yù)期目標(biāo)為：產(chǎn)品檢測率達到 100%；完全代替人工檢測

10、和識別部分， 達到節(jié)省人力的目標(biāo)。并通過技術(shù)創(chuàng)新，可應(yīng)用在更多場景檢測，如各類薄膜，產(chǎn)品外觀等，柔性外觀檢測。(一)測試床的預(yù)期測試結(jié)果，針對測試項本測試床預(yù)期檢測結(jié)果：產(chǎn)品檢測率達到 100%，通過多種檢測技術(shù)的結(jié)合和運用，使產(chǎn)品檢測率達到 100%，超越人工檢測的精度。(二)商業(yè)價值本測試床通過引入邊緣計算和 AI 技術(shù)，將 AI 應(yīng)用引入到工廠側(cè)，AI 訓(xùn)練算法采用成本低廉的公有云；通過對傳統(tǒng)工業(yè)的智能化改造，開創(chuàng)新的商業(yè)共贏模式，對在其他類似領(lǐng)域有非常好的啟發(fā)作用。(三)經(jīng)濟效益本測試床根據(jù)富士康 CPU 貼膜檢測項目，商業(yè)價值估算如下：原人工檢測：20 萬+/年，通過本測試床方案一次

11、性設(shè)備投資 10 萬，云服務(wù)按需付費，節(jié)省 50%的檢測投資；提升產(chǎn)品檢測效率和正確率，節(jié)省產(chǎn)品缺陷類引起的負資產(chǎn)。(四)社會價值減少由于人工檢測引發(fā)的眼睛疲勞職業(yè)病，解放員工“眼睛”，減少和預(yù)防職業(yè)??；七、測試床技術(shù)可行性本測試床重點測試一下技術(shù)可行性：1、工廠產(chǎn)品外觀圖像檢測和采集的可行性：采集端要求對光源、產(chǎn)品略微形變魯棒，采集圖像設(shè)備能排除產(chǎn)線其他因素干擾等；2、AI 算法的精度。AI 算法精度直接影響到檢測的精度，需要實際驗證算法的精度和識別速度。(一)物理平臺物理平臺包括前端產(chǎn)品圖像的采集端和邊緣計算平臺兩個部分。產(chǎn)品圖集采集端：包括高速工業(yè)攝像機、專業(yè)光源、暗盒，運動軌道等輔助設(shè)

12、備； 邊緣平臺：包括邊緣硬件平臺（含存儲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備），部分車間網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差，需要提供 4G 等 WIFI 傳輸方式；其他連接線等輔助設(shè)備。(二)軟件平臺本測試床不單獨提供軟件平臺；其中 AI 算法包括在邊緣平臺中；八、和 AII 技術(shù)的關(guān)系(一)與 AII 總體架構(gòu)的關(guān)系略(二)AII 安全（可選）略(三)詳細清單（可選）略(四)風(fēng)險模型（可選）測試床平臺中運算處理器采用嵌入式 SoC，運行基于 Linux 操作系統(tǒng)的專用嵌入式軟件，保證了軟件系統(tǒng)的可靠性和安全性。系統(tǒng)采用分級用戶權(quán)限管理，數(shù)據(jù)和視頻存儲采用嵌入數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)水印技術(shù)保證數(shù)據(jù)安全不可篡改(五)安全聯(lián)系人不涉及(六)與已

13、存在 AII 測試床的關(guān)系無，首次申請。九、交付件實驗測試床一套：包括前端采集設(shè)備，邊緣計算平臺，以及內(nèi)嵌的 AI 算法軟件。十、測試床使用者相關(guān)單位可利用本測試床搭建或者改進，鼓勵在各個領(lǐng)域進行推廣和使用十一、知識產(chǎn)權(quán)說明本測試床相關(guān)部件的產(chǎn)權(quán)歸屬各個申請企業(yè)，測試床方案和架構(gòu)完全公開，鼓勵企業(yè)據(jù)此架 構(gòu)開展各領(lǐng)域應(yīng)用。十二、部署，操作和訪問使用可部署在互聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)申請，明確使用權(quán)限。十三、資金企業(yè)自籌資金序號工作內(nèi)容需要資金（萬）1前端采集設(shè)備（光源、相機等）52邊緣智能節(jié)點153公有云平臺54算法聯(lián)調(diào)8合計33十四、時間軸本測試床關(guān)鍵時間點：2018 年 8 月 30 日完成方案的工程效

14、果測試；2018 年 10 月 30 日項目驗收和推廣十五、附加信息本測試床可以應(yīng)用在以下領(lǐng)域：如工業(yè)PCB 板質(zhì)量檢測，如線路漏焊，虛焊，線路斷裂等；汽車鈑金等外觀質(zhì)量檢測，如檢測是否有劃痕，光滑度，完整度等。ROS 機器人無線通用平臺測試床一、 測試床名稱ROS 機器人無線通用平臺測試床二、 發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式三、 合作公司四、 測試床目標(biāo)和概述本測試床的基本目標(biāo) 1）是綜合運用最新的機器人操作系統(tǒng)(ROS2：Robot Operating System 2)、蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人工智能技術(shù)，建設(shè)一個圍繞 ROS 機器人產(chǎn)業(yè)在控制與通信領(lǐng)域的通用平臺，測試驗證相關(guān)的業(yè)務(wù)需求和技

15、術(shù)方案，并通過測試床平臺快速導(dǎo)入智能制造/物流倉儲/無人 商店/機器人看護等多場景機器人應(yīng)用，使周邊設(shè)備及機器人實時相互協(xié)調(diào)工作，推動 ROS 機器人在各場景下的全過程智能化應(yīng)用。2）是開展 ROS 機器人的行業(yè)應(yīng)用示范，通過發(fā)揮凌華公司和華為公司的龍頭企業(yè)帶動作用，吸引研究院所、大專院校及機器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)資源，打造政產(chǎn)學(xué) 研用緊密結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新載體，形成良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，帶動中小企業(yè)向“專、精、特、新” 方向發(fā)展，形成全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展的局面，推動國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。3）是通過測試床將未來各行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級所涉及的三大要素：無線連接、資料收集及智能控制串連在一起，形成一套完整的創(chuàng)新解決方案，

16、助力加快智能制造、智慧醫(yī)療、智能家居等產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級之進程。五、 預(yù)期成果商業(yè)價值ROS 機器人無線通用平臺測試床為基于 ROS2 開源系統(tǒng)的機器人領(lǐng)域從業(yè)者和使用者提供標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的機器人控制和無線通信承載方案。通過高可靠、高穩(wěn)定性的無線專網(wǎng)承載技術(shù)，提高工業(yè)和服務(wù)機器人作業(yè)的精確控制和 穩(wěn)定運行，提高機器人的整體使用效率（如在工廠中，可通過人工智能技術(shù)，讓工廠中 的設(shè)備可以協(xié)助判別產(chǎn)線的良品率，以協(xié)助提高工廠的生產(chǎn)效率和品質(zhì)）。引入機器人控制的分布式架構(gòu)，提升機器人控制的效率和業(yè)務(wù)靈活性，進一步豐富機器 人的業(yè)務(wù)使用場景和領(lǐng)域，帶動機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)的持續(xù)更新升級。擴展 ROS、DDS 技術(shù)和

17、蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)及工業(yè)機器人領(lǐng)域的業(yè)務(wù)應(yīng)用，為機器人產(chǎn)業(yè)提供工業(yè)級高品質(zhì)的無線網(wǎng)絡(luò)解決方案，并為之創(chuàng)造并擴大在工業(yè)、商業(yè)、及醫(yī)療等相 關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的市場空間。經(jīng)濟效益本測試床的經(jīng)濟效益一方面在于簡化機器人從業(yè)者對機器人控制和通信相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)投入， 縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高機器人研發(fā)效率，使得機器人開發(fā)從業(yè)者可以將資源更多地 聚焦在機器人產(chǎn)業(yè)更前端的人工智能、感知與識別、機器和驅(qū)動、業(yè)務(wù)和應(yīng)用等領(lǐng)域，驅(qū)動我國 機器人產(chǎn)業(yè)的快速創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)繁榮；另一方面在于對工業(yè)生產(chǎn)等社會效率的提升，以工業(yè)領(lǐng)域 ROS 機器人的使用為例進行經(jīng)濟效益評估，因使用 ROS2 系統(tǒng)與工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)可滿足產(chǎn)線實

18、時分散式運算，可降低工業(yè)機器人的誤操作發(fā)生概率（預(yù)期可下降 20%以上），且因為工廠使用該平臺達到幾乎全自動作業(yè)，可保障人身安全，預(yù)期可降低 15%的運維成本，提升 15%的工作效率。社會價值工業(yè)機器人是先進制造業(yè)的關(guān)鍵支撐裝備，服務(wù)機器人是改善人類生活方式的重要手段，無 論是在制造環(huán)境下應(yīng)用的工業(yè)機器人，還是在非制造環(huán)境下應(yīng)用的服務(wù)機器人，已經(jīng)憑借開源成 長為產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)的 ROS 機器人平臺都有涉足，本測試床立足于構(gòu)建 ROS2 機器人操作系統(tǒng)底層的控制和通信通用平臺，將大大降低圍繞 ROS 平臺開發(fā)機器人的難度，并依據(jù)測試床“DDS+蜂窩無線” 優(yōu)異的分布式控制與通信架構(gòu)，提升所開發(fā)機器人的

19、性能和場景匹配度。測試床針對多種 ROS 機器人（如服務(wù)型機器人、導(dǎo)覽機器人、工業(yè)機器人等）在無人商店、自動化倉儲、以及工業(yè)工廠等場景提供應(yīng)用案例，以呼應(yīng)中國制造 2025 主要任務(wù)中“推進工業(yè)機器人向中高端邁進”的要求，同時聚焦智能生產(chǎn)、智能物流，攻克工業(yè)機器人關(guān)鍵技術(shù)，提升可操作性和可維護性，以及著力推進應(yīng)用示范，重點針對需求量大、環(huán)境要求高、勞動強度大的 工業(yè)領(lǐng)域，實現(xiàn)一批效果突出、帶動性強、關(guān)聯(lián)度高的典型行業(yè)應(yīng)用示范項目。通過測試床的示 范和虹吸效應(yīng)，還能聚攏 ROS 機器人領(lǐng)域國內(nèi)優(yōu)秀的產(chǎn)、學(xué)、研資源，促進國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康快速發(fā)展，對于推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，加快制造強國建設(shè)，改善人

20、民生活水平具有重要意義。六、 測試床技術(shù)可行性本測試床技術(shù)方案主要針對 ROS 機器人應(yīng)用于機器人產(chǎn)業(yè)、工業(yè)工廠、自動化倉儲以及無人商店等不同場景領(lǐng)域，將與控制與通信相關(guān)的部分以無線通用平臺的方式進行標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。以工業(yè)工廠為例，利用此通用平臺實現(xiàn)周邊設(shè)備及機器人實時相互協(xié)作，從而使得整個應(yīng)用作業(yè) 實現(xiàn)無人協(xié)作全自動化運營的能力狀態(tài)。測試床整套系統(tǒng)具體分為三大部分(見下圖 1)： 分別是eLTE 無線蜂窩技術(shù)為主的網(wǎng)絡(luò)層、ROS2 工業(yè)級規(guī)格的控制器平臺層及面向不同應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)應(yīng)用層。三層之間通過：1）華為 eLTE 工業(yè)級無線通信系統(tǒng)與DDS 中間層融合對接；2）DDS 中間層與 ROS

21、 2 工廠設(shè)備的整合；3）ROS2 設(shè)備或機器人和 eLTE 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)整套導(dǎo)入工廠等三個方面的組合來實現(xiàn)測試床的應(yīng)用孵化和創(chuàng)新落地。物理平臺圖 1：測試床整體系統(tǒng)架構(gòu)圖ROS 機器人控制與通信平臺測試床的物理平臺主要包括：基于華為 eLTE 蜂窩無線專網(wǎng)設(shè)備和通信模塊的網(wǎng)絡(luò)層（前期采用 5.8G 免授權(quán)頻譜的eLTE-U 網(wǎng)絡(luò)方案，后階段再引入基于 5G 技術(shù)的 NR-U 的網(wǎng)絡(luò)方案），eLTE-U 是一種在免授權(quán)頻譜上使用 LTE 的無線寬帶接入技術(shù)，eLTE-U 結(jié)合了 LTE 的高性能與 Wi-Fi 易部署的特點，相比 Wi-Fi 和微波技術(shù)，具備覆蓋距離遠、抗干擾能力強、移動性強、

22、用戶容量大、安全性和可靠性更高的特點，在承載機器人的控制和通信上有天然的性能優(yōu)勢?；诹枞A公司工控機的ROS2 機器人控制器硬件平臺。此控制器以ROS2 機器人操作系統(tǒng)作為控制器的中間件，使得機器人及工廠設(shè)備開發(fā)人員可以引用ROS2 豐富的開源應(yīng)用程序進行開發(fā)，實現(xiàn)工廠間設(shè)備順暢溝通，在確保安全性的前提下，實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備的即 時資料共享，并保證軟硬件綜合運作后的實時性和可靠度，藉此實現(xiàn)各種智能制造應(yīng)用場景。此控制器同時將支持 AI 運算平臺(Nvidia GPU CUDA, Intel VPU AI)，可加速機器人的運算，對于機器人的影像識別(服務(wù)機器人之人形識別、工業(yè)機器人之 AOI)有很大

23、的幫助， 且能夠?qū)⒂?xùn)練好的模型直接施行于這些運算平臺上。另外，本控制器還將整合 AI 運算套件至 ROS2，未來結(jié)合收集產(chǎn)線大數(shù)據(jù)進行分析，可應(yīng)用AI 技術(shù)持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)線機器，提升生產(chǎn)控制智能化程度。采用上述硬件平臺開發(fā)的 ROS2 機器人等行業(yè)設(shè)備（如凌華的 DDSBot、倉儲 AGV、各類型服務(wù)機器人等），結(jié)合業(yè)務(wù)場景導(dǎo)入工廠轉(zhuǎn)型。如下圖 2 未來工廠的情景展示：客戶從遠端下訂單，經(jīng)過云端的資源管理系統(tǒng)，連接上 IT 系統(tǒng)，連接工廠端智能制造設(shè)備、各式移動機器人投產(chǎn)UAV 取件，AGV 搬運與自動倉儲，都在無人化或人機協(xié)助環(huán)境下完成。圖 2ROS2 導(dǎo)入工廠轉(zhuǎn)型情境示意圖軟件平臺本測試床的軟

24、件平臺主要包括：實現(xiàn)蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)與終端模塊之間無線通信的 eLTE-U 空口協(xié)議軟件和后續(xù)的 NR-U 空口協(xié)議軟件，和在無線空口協(xié)議之上實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的UDP/TCP、IP 等協(xié)議軟件，提供機器人環(huán)境檢測和操作控制的無線通信承載；位于 ROS2 標(biāo)準(zhǔn) API 之下，實現(xiàn)機器人 D2D 分布式通信的 DDS 協(xié)議軟件和通信協(xié)議軟件， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集點到控制終端之間點對點或點到多點的通信和控制。圖 3：測試床軟件平臺及接口協(xié)議開源的 ROS2 的標(biāo)準(zhǔn) API 軟件平臺：ROS 是一成立于美國的 OSRF(Open Source Robotics Foundation)開源組織所提出的設(shè)計架構(gòu)，適用于

25、機器人的開源作業(yè)系統(tǒng)，ROS2 是其第 2 代開發(fā)平臺，具有共通的架構(gòu)和相通的語言，開發(fā)者可以在 ROS2 平臺溝通設(shè)計內(nèi)容，并具有如下幾個方面的優(yōu)勢：提供了作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)有的服務(wù)，包括硬件抽象，底層設(shè)備控制，常用函數(shù)的實現(xiàn)，進程 間消息傳遞及包管理，且因開源的關(guān)系，它也提供用于獲取、編譯、編寫和跨計算機運行代碼所需的工具和庫函數(shù)，使開發(fā)者可進行快速開發(fā)。主要目標(biāo)是為機器人研究和開發(fā)提供代碼復(fù)用的支持，因此所有的工程都可以被 ROS的基礎(chǔ)工具整合在一起，可快速復(fù)制至不同的應(yīng)用場景中。ROS2 針對設(shè)備之間的資料分發(fā)和設(shè)備控制、設(shè)備和云端的資料傳輸?shù)?，具有相?dāng)高的匹配度，同時資料分發(fā)的即時效率非常高

26、，能做到秒級內(nèi)同時分發(fā)百萬條消息到眾多 設(shè)備。智能工廠將持續(xù)引入大量裝備及資料，可通過 ROS2 定義好資料格式，使用統(tǒng)一的流通格式，將工廠的靜態(tài)設(shè)備及移動裝備(AGV/AMR)、甚至傳感器進行實時相互聯(lián)網(wǎng)與協(xié)作溝通。圖 4ROS 2 是離散式與自主式機器人的開源作業(yè)系統(tǒng)軟件開發(fā)和環(huán)境模擬參與測試床的機器人開發(fā)者合作伙伴可以聚焦在 ROS 系統(tǒng)的軟件開發(fā)，承載控制和通信功能的軟、硬件分別由測試床發(fā)起單位凌華和華為提供，凌華上海張江實驗室和華為Openlab 實驗室提供實際的 eLTE-U（后續(xù) NR-U）網(wǎng)絡(luò)及 ROS2 平臺測試環(huán)境（開發(fā)者也可以登錄華為官網(wǎng) eLTE 開發(fā)者社區(qū)獲取技術(shù)支持

27、），測試床合作伙伴集成華為 eLTE 蜂窩無線模塊和凌華的機器人控制器開發(fā) ROS2 機器人，在凌華張江實驗室或華為 Openlab 實驗室進行測試和驗證對接。圖 5：上海凌華張江實驗室ROS2 機器人無線通信平臺測試環(huán)境七、 和 AII 技術(shù)的關(guān)系A(chǔ)II 總體架構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) AII 參考架構(gòu)（見下圖 6A）由物理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、安全、應(yīng)用及用戶組成， ROS 機器人無線通用平臺測試床各層在參考架構(gòu)中的映射如下圖 6B 所示，主要覆蓋其中的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用，驗證其與 AII 體系架構(gòu)的符合度及運行效果。網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)機器人控制的通信承載基礎(chǔ)，通過基于 5.8G 免授權(quán)頻譜的 eLTE-U

28、技術(shù)，在凌華公司展示和測試實驗室部署工業(yè)級eLTE-U 無線互聯(lián)網(wǎng)，在凌華的機器人控制器內(nèi)嵌入無線通信模塊，滿足 ROS 機器人與后臺控制系統(tǒng)的通信交互。數(shù)據(jù)：測試床有效整合 ROS2 及 eLTE 工業(yè)級無線通訊，實現(xiàn)工廠內(nèi)各設(shè)備及部件的緊密連結(jié)，工廠內(nèi)的機器、傳感器及制動器等設(shè)施利用 eLTE 無線通信系統(tǒng)及 ROS2 底層的通訊協(xié)議傳輸資料、數(shù)據(jù)或指令，使得分布在工廠各處的機器、工具、電腦、設(shè)備等硬件都能流暢地 執(zhí)行任務(wù)。應(yīng)用：服務(wù)機器人、工業(yè)工廠以及自動化倉儲等場景下 ROS2 機器人或智能設(shè)備通過eLTE 無線網(wǎng)絡(luò)承載通信控制下的各種各樣的智能化應(yīng)用。圖 6A圖 6BAII 安全安全

29、是AII參考架構(gòu)中的重要組成部分，ROS機器人無線通用平臺測試床團隊將對測試床中潛 在的漏洞進行針對性分析，測試床所采用的安全協(xié)議和策略，如加密和解密、認證、權(quán)限控制與 授權(quán)以及IP安全將遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。與本測試床相關(guān)可能的安全風(fēng)險如下：物理安全（設(shè)備被物理攻擊甚至破壞）ROS2 控制器設(shè)備，eLTE 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，ROS2 控制及應(yīng)用服務(wù)器等通信安全（數(shù)據(jù)在通信過程中被修改或截獲）ROS2 控制器與基站之間無線通訊eLTE 基站與核心網(wǎng)之間有線通訊eLTE 核心網(wǎng)與應(yīng)用服務(wù)器之間有線通訊數(shù)據(jù)安全（數(shù)據(jù)篡改，丟失及保密性）eLTE 網(wǎng)絡(luò)平臺數(shù)據(jù)應(yīng)用層服務(wù)器系統(tǒng)安全（非法用戶或設(shè)備的攻擊，網(wǎng)絡(luò)攻擊）對

30、所連數(shù)據(jù)交換承載網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊應(yīng)對措施如下表所示:No.ThreatsCountermeasures1偽造的通信模塊提供虛假數(shù)據(jù)給基站不合法的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)通信模塊和網(wǎng)絡(luò)之間互相驗證加裝防火墻及接入控制策略2基站和終端模塊之間的無線通信被攻破通信加密及內(nèi)容完整性保護安全區(qū)機制3數(shù)據(jù)被截獲或篡改通信加密及內(nèi)容完整性保護4數(shù)據(jù)篡改數(shù)據(jù)丟失非鑒權(quán)的服務(wù)器接入平臺平臺被網(wǎng)絡(luò)攻擊所有數(shù)據(jù)在存儲平臺之前被加密災(zāi)難數(shù)據(jù)恢復(fù)機制平臺和應(yīng)用的互相鑒權(quán)攻擊保護系統(tǒng) (如 NGFW, IPS, DDoS)5平臺與應(yīng)用，應(yīng)用與用戶之間的通信被惡意攻擊安全鑒權(quán)和通信(比如 IPSec, SSLVPN)6非鑒權(quán)的用戶接入

31、應(yīng)用被網(wǎng)絡(luò)攻擊數(shù)據(jù)被篡改用戶鑒權(quán)攻擊保護(如 NGFW, IPS, DDoS)數(shù)據(jù)加密和內(nèi)容完整性保護詳細清單測試床所涉及的具體組件清單如下表所示：序號名稱廠家或型號數(shù)量說明1eLTE 核心網(wǎng)華為1緊湊型 eLTE 核心網(wǎng)網(wǎng)元，為支持 D2D 通信需求,需引入支持Multicast over UDP 功能2eLTE 通信基站華為15.8GHz 免授權(quán)頻譜eLTE 蜂窩技術(shù)組網(wǎng)3eLTE 終端模塊華為10MiniPCIe 標(biāo)準(zhǔn)接口通信模塊，支持 5.8GHz 免授權(quán)頻譜的eLTE 蜂窩網(wǎng)絡(luò)4ROS2 控制器凌華若干硬件：可更換CPU ，可擴充存儲，PCIe x16 Gen3.0， RS-232

32、及RS-485 串口，USB 2.0/3.0 接口，支持GPIO,I2C, SPI 等；軟件：實時OS (Xenomai)，數(shù)據(jù)分布式服務(wù)(DDS)導(dǎo)入，ROS1 及 ROS2 環(huán)境等預(yù)留MiniPCIe 接口與eLTE 通信模組對接5ROS2 機器人或AGV不限若干智能型設(shè)備,前期由凌華的 DDS Bot 蜂群機器人對接,后續(xù)由加入測試床的ROS2 機器人開發(fā)合作伙伴提供6ROS2 應(yīng)用軟件服務(wù)器凌華1通用服務(wù)器硬件，可加載不同的ROS2 上層應(yīng)用軟件風(fēng)險模型本測試床安全相關(guān)最關(guān)鍵部件包括 ROS2 的控制器、eLTE 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和 ROS 業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器，可能的風(fēng)險如下（更詳細的風(fēng)險模型文檔

33、將參考安全框架，在安全組的指導(dǎo)下在實施階段輸出）：網(wǎng)絡(luò)通信安全： 數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)通信過程中被修改或截獲，包括感知終端與網(wǎng)關(guān)、 網(wǎng)關(guān)與平臺、平臺與應(yīng)用、 應(yīng)用與用戶之間等。數(shù)據(jù)安全：包括數(shù)據(jù)篡改、丟失。系統(tǒng)安全：非法用戶或設(shè)備的攻擊、網(wǎng)絡(luò)攻擊。安全聯(lián)系人華為:張騰翼 HYPERLINK mailto:zhangtengyi zhangtengyi與已存在 AII 測試床的關(guān)系新增機器人控制與通信平臺類水平測試床，與現(xiàn)有測試床無重復(fù)。八、 交付件階段1：需求分析目標(biāo)：根據(jù)ROS2目前使用案例確定需求和適用條件。交付件：ROS機器人無線通用平臺測試床需求說明文檔。成功標(biāo)準(zhǔn)：文檔完成并通過評審。階段2：示

34、範(fàn)平臺初始測試床設(shè)計目標(biāo)：確定ROS機器人無線通用平臺測試床架構(gòu)的技術(shù)細節(jié)；針對應(yīng)用案例提出定制化的解決方案；交付件：ROS機器人無線通用平臺測試床設(shè)計文檔；ROS機器人無線通用平臺測試床測試方案；ROS機器人無線通用平臺測試床網(wǎng)絡(luò)安全測試方案；評估方案的業(yè)務(wù)活用性與安全情況。成功標(biāo)準(zhǔn)：文檔完成并通過評審。階段3：示范平臺測試床開發(fā)目標(biāo)：開發(fā)并集成ROS機器人無線通用平臺測試床的各個部分功能模組；說明驗證示范平臺的真題運作流程。交付件：測試報告：說明測試床的操作流程；提議可復(fù)制的改造流程。成功標(biāo)準(zhǔn)：測試床部署鑒定完成。階段4：部署及驗證目標(biāo)：實際場景部署測試床；驗證測試床的市場價值。交付件：評

35、估報告：評估部署的實效性；優(yōu)化可復(fù)制的改造流程；可復(fù)制改造流程的商業(yè)案例。成功標(biāo)準(zhǔn)：完成可復(fù)制流程更廣泛部署的鑒定。九、 測試床使用者歡迎涉及機器人產(chǎn)業(yè)、工廠自動化、倉儲系統(tǒng)與無人商店相關(guān)的 AII 成員企業(yè)參與本測試床項目。唯本示范驗證平臺初始階段將開放給項目合作伙伴開展技術(shù)試驗，后期示范驗證平臺團隊 將根據(jù)企業(yè)應(yīng)用場景相關(guān)性增加更多的合作伙伴。十、 知識產(chǎn)權(quán)說明華為公司配合凌華科技股份有限公司完成本測試床的建設(shè)，后者對本測試床擁有運營和使用 產(chǎn)權(quán)，雙方將就知識產(chǎn)權(quán)管理達成一致原則。這些原則將細化規(guī)則以確保盡可能廣泛的傳播應(yīng)用 案例方案結(jié)果，同時保證妥善保護知識產(chǎn)權(quán)和保密信息。此原則將針對以

36、下幾點詳細說明通用規(guī) 則：保密和出版規(guī)范知識產(chǎn)權(quán)報告和糾紛解決機制發(fā)表專利和授權(quán)許可的權(quán)利共同所有權(quán)問題及訪問權(quán)限十一、 部署，操作和訪問使用本測試床將主要部署在上海浦東張江凌華公司，并與華為建設(shè)聯(lián)合實驗室和驗證展示環(huán)境， 此驗證展示環(huán)境將由凌華公司負責(zé)統(tǒng)一運營管理，并與凌華科技提供的相關(guān)運動控制卡及相關(guān)設(shè) 備整合在一起，提供給凌華科技目前在臺灣正在執(zhí)行的計劃使用，同時本測試床未來亦可提供給 相關(guān)的合作廠商如上海INTEL、北斗創(chuàng)新中心以及中國的 ROS 機器人公司、AGV 廠家使用。十二、 資金測試床展示及測試環(huán)境由凌華公司提供并承擔(dān)相應(yīng)的運營管理費用。十三、 時間軸階段 1 (2018 H

37、1): 需求分析根據(jù)ROS2 目前市場需求和適用條件分析潛在業(yè)務(wù)融合需求階段 2(2018 H2): 示范平臺初始測試床設(shè)計確定ROS 機器人無線通用平臺測試床架構(gòu)的技術(shù)細向針對使用案例提出 ROS 機器人無線通用平臺業(yè)務(wù)融合解決方案提供平臺的設(shè)計方案.階段 3 (2018 H2): 示范平臺測試床開發(fā)開發(fā)并集成 ROS 機器人無線通用平臺測試床的各個部分功能模塊裝配模塊到測試床相關(guān)系統(tǒng)提供示范平臺的整體運作流程階段 4(2019 H1): 部署及驗證實際在上海浦東張江凌華公司部署驗證示范平臺驗證示范平臺的市場價值實地操作并驗證示范平臺十四、 附加信息請列出其他有價值的信息以便委員會更好的對測

38、試床提案申請進行評估和決策，如可應(yīng)用復(fù)制的 行業(yè)等。基于智能數(shù)控系統(tǒng)的工業(yè)APP 平臺測試床引言/導(dǎo)讀沈機（上海）智能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計有限公司（以下稱“沈機智能”），由沈陽機床集團于 2015 年投資創(chuàng)建，致力于面向機床行業(yè)的運動控制技術(shù)及云制造技術(shù)的產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)儲備。沈機智能前身為沈陽機床（集團）設(shè)計研究院有限公司上海分公司（以下稱“沈陽機床上海研究院”），歷時 7 年完成了 i5 數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，并推出自主品牌伺服驅(qū)動器（HSHA 系列產(chǎn)品）和智能工廠管理軟件（WIS 系統(tǒng)軟件）。沈機智能在完成 i5 運動控制核心技術(shù)的研發(fā)與 i5 數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化之后，進一步提出社會化的開發(fā)思

39、路，將 i5 運動控制核心技術(shù)進行模塊化封裝，以平臺形式向數(shù)控行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的參與方（包括大中小型制造企業(yè)、裝備供應(yīng)商、個體開發(fā)者、創(chuàng)客等）開放，為數(shù)控技術(shù)在各個垂直領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣打造通用的工業(yè)APP 開發(fā)、應(yīng)用與分享的平臺。該平臺于 2017 年 11 月向全世界發(fā)布，即被業(yè)界所熟知 i5OS 工業(yè)操作系統(tǒng)（簡稱為“i5OS”）。一、 關(guān)鍵詞i5OS、運動控制、工業(yè) APP 平臺、安全二、 發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式沈機（上海）智能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計有限公司 黃云鷹PAGE 104 PAGE 105 三、 合作公司智能云科信息科技有限公司張

40、、 測試床項目目標(biāo)和概述基于 i5 智能數(shù)控系統(tǒng)的工業(yè) APP 平臺測試床項目是圍繞數(shù)控行業(yè)各個垂直領(lǐng)域?qū)τ谥悄芑瘮?shù)控技術(shù)的需求而提出的云端協(xié)同解決方案。沈機智能基于自主知識產(chǎn)權(quán)的 i5 智能數(shù)控系統(tǒng)，向數(shù)控行業(yè)的裝備制造商、大中小型制造企業(yè)、個體開發(fā)者、創(chuàng)客等提供運動控制底層技術(shù)支撐，以開放的接口和APP 開發(fā)平臺，為其提供工業(yè)APP 的開發(fā)、測試及應(yīng)用環(huán)境，使其能夠基于i5 運動控制核心技術(shù)，快速開發(fā)各自領(lǐng)域內(nèi)的工業(yè)APP；同時，測試床項目為成熟的工業(yè)APP 提供軟件托管服務(wù)和交易商城，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為工業(yè) APP 的交易、授權(quán)、應(yīng)用與產(chǎn)權(quán)保護提供保障服務(wù)，促進工業(yè)APP 在行業(yè)內(nèi)分享

41、與復(fù)用。本測試床項目的目標(biāo)是以 i5 運動控制技術(shù)為基礎(chǔ)，打造數(shù)控行業(yè)各個垂直領(lǐng)域通用的工業(yè)APP 開發(fā)與應(yīng)用平臺，幫助行業(yè)知識與訣竅以工業(yè)APP 的形式沉淀，形成各個細分行業(yè)（如激光雕刻、激光打標(biāo)、鋰電池加工、機械手控制等等，見圖 1：i5OS 相關(guān)行業(yè)） 豐富的工業(yè)APP 庫，并提供可靠的工業(yè)APP 交易服務(wù)，使行業(yè)知識和訣竅可在其相關(guān)的行業(yè)領(lǐng)域得到快速復(fù)用。圖 1 i5OS 相關(guān)行業(yè)五、 測試床解決方案架構(gòu)(一)測試床應(yīng)用場景本測試床解決方案適用于豐富的工業(yè)應(yīng)用場景：包括以運動控制技術(shù)為核心的各個工業(yè)領(lǐng)域，如金屬切削、激光雕刻、鋰電池加工、機械臂控制等等，在各個細分領(lǐng)域內(nèi)，本測試床解決方

42、案都能為其提供底層的運動控制技術(shù)和構(gòu)建本領(lǐng)域內(nèi)工業(yè)APP 的開發(fā)工具鏈、微服務(wù)組件，以及統(tǒng)一的運行環(huán)境和線上商城。(二)測試床重點技術(shù)（正文小四 宋體。行距 1.5 倍行距）面向云服務(wù)工業(yè)APP 的數(shù)據(jù)接口協(xié)議（iPort 協(xié)議）面向裝備全生命周期服務(wù)（如設(shè)備健康度診斷、遠程監(jiān)控、預(yù)測性維護、資產(chǎn)管理等） 的工業(yè) APP，需要采集大量的設(shè)備狀態(tài)和過程數(shù)據(jù)，并進行及時的處理；然而工控系統(tǒng)因有限的IT 資源，不能滿足這種基于工業(yè)大數(shù)據(jù)采集和分析的服務(wù)型工業(yè)APP。本測試床項目的重點技術(shù)之一是自主開發(fā)的數(shù)據(jù)接口協(xié)議（iPort），以滿足數(shù)控裝備到云服務(wù)平臺（本項目中為 iSESOL 工業(yè)云平臺，亦能

43、接入其他的云服務(wù)平臺）之間的數(shù)據(jù)交互和邊緣處理需求。數(shù)據(jù)接口協(xié)議（iPort 協(xié)議）作為數(shù)控系統(tǒng)和云服務(wù)平臺之間的橋梁，具有以下幾個方面的特點：（1）實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)源的裝備認證接入和數(shù)據(jù)采集（除了搭載 i5 數(shù)控 系統(tǒng)的機床以外，還兼容 FANUC、SIEMENS 等主流的數(shù)控系統(tǒng)）；（2）基于 VPN 加密通道，保障工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸安全；（3）支持多種數(shù)據(jù)采集模式（如毫秒級的實時數(shù)據(jù)采集、非實 時的周期性采集等），具有消息訂閱機制，以此建立工業(yè) APP 豐富的應(yīng)用場景。iPort 協(xié)議 支持兩種聯(lián)網(wǎng)模式：直連模式和間接（基于裝備接入設(shè)施 iBox）模式如圖 2 所示，圖中搭載 i5 數(shù)控系統(tǒng)的機床

44、裝備可直接與云服務(wù)平臺相連，并進行數(shù)據(jù)交互，其他非 i5 系統(tǒng)的機床裝備能夠接入iBox，并由iBox 間接與云服務(wù)平臺連接。iBox 設(shè)備上部署了iPort 協(xié)議， 成為其他設(shè)備與云服務(wù)平臺數(shù)據(jù)交互的中轉(zhuǎn)站。圖 2 i5OS 數(shù)據(jù)接口協(xié)議（iPort）連接模式iPort 協(xié)議架構(gòu)如圖 3 所示，基于 iPort 協(xié)議的通訊系統(tǒng)由 Agent、iBox 和 Machine 三個基本部分組成，分為兩種應(yīng)用模式：直連模式和間接模式（iBox 中轉(zhuǎn)），圖 3 中的名詞解釋如表 1。圖 3 iPort 協(xié)議架構(gòu)表 1 iPort 協(xié)議架構(gòu)名詞解釋術(shù)語名稱術(shù)語中文術(shù)語解釋Agent代理靠近服務(wù)端（云服務(wù)

45、平臺或邊緣服務(wù)器），向上兼容不同的服務(wù)平臺，代表服務(wù)端對設(shè)備認證授權(quán)，以及與設(shè)備進行交互。代理是服務(wù)端與設(shè)備通信的主要節(jié)點，根據(jù)部署的環(huán)境， 分云服務(wù)代理（Cloud Agent） 和邊緣服務(wù)代理（Box Agent）， 其中邊緣服務(wù)代理部署在接入設(shè)施（iBOX）中。Adapter適配器向下兼容不同品牌的設(shè)備（Machine），用于連接代理和設(shè)備，部署于設(shè)備或接入設(shè)施中。Machine設(shè)備經(jīng)過認證的設(shè)備與代理之間有連接機制，設(shè)備與代理的交互不區(qū)分云服務(wù)代理或邊緣服務(wù)代理。iBox接入設(shè)施接入設(shè)施中部署有邊緣服務(wù)代理，與云服務(wù)代理之間有連接機制，同時邊緣服務(wù)代理還完成設(shè)備與云服務(wù)代理之間的連接機

46、制。邊緣代理還可以連接支持其他通信協(xié)議的設(shè)備，比如OPC UA 設(shè)備。工業(yè)APP 封裝技術(shù)為增強工業(yè)APP 對不同運行環(huán)境的兼容性，本測試床項目采用開放式的開發(fā)框架，集成了多種主流的工業(yè)軟件開發(fā)工具（如 Python，QT，Kiv 等），并進行統(tǒng)一的打包封裝， 有效縮短開發(fā)時間。以 i5OS 測試床的開發(fā)工具 Kiv 為例，Kiv 框架由腳本解析引擎（負責(zé)解析腳本文件）、插件庫（封裝了工業(yè)知識的庫文件）、圖元（圖形界面的控件）共同組成。Kiv 框架基于對象容器技術(shù)來管理 UI 中各個圖形控件，為開發(fā)者提供了圖形化的 APP 開發(fā)工具。工業(yè) APP 授權(quán)技術(shù)工業(yè)APP 授權(quán)技術(shù)是為有效地保護工業(yè)

47、APP 的知識產(chǎn)權(quán)而開發(fā)與應(yīng)用，從技術(shù)層面保障工業(yè)APP 的所有者通過授權(quán)機制來合理獲得收益。工業(yè)APP 的授權(quán)模式分為多種模式，如按使用次數(shù)授權(quán)、按使用時間授權(quán)、按使用設(shè)備授權(quán)等等。授權(quán)機制由 i5OS 云端應(yīng)用商城來統(tǒng)一管控。i5OS 云端應(yīng)用商城（ HYPERLINK / ）允許 APP 的使用者通過商城賬戶在線購買APP，獲取 APP 加密授權(quán)文件，授權(quán)文件的下發(fā)和加密采用了金融領(lǐng)域的防護技術(shù)，防止授權(quán)文件的破解和更改。完整的授權(quán)機制如圖 4 所示。被授權(quán)的工業(yè)APP 可以在手機等智能終端上被查詢，并在被授權(quán)的指定設(shè)備上被使用。(三)技術(shù)創(chuàng)新性及先進性圖 4 工業(yè) APP 授權(quán)機制i5

48、OS 測試床運動控制底層數(shù)據(jù)透明化，將i5 運動控制核心技術(shù)進行封裝并形成模塊， 供上層調(diào)用，既有效地保護了i5 核心技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)，又向社會共享了i5 運動控制技術(shù)， 需要指出的是，i5OS 為有研發(fā)能力的平臺用戶提供了一個完整的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具平臺。該測試床作為一個運動控制領(lǐng)域的開發(fā)性平臺，具有以下幾個方面重點的創(chuàng)新技術(shù)，從而 區(qū)別了一般的 Paas 平臺。開放其運動控制底層的相關(guān)技術(shù)i5OS 全部對社會開放，以接口的形式提供給APP 開發(fā)者， 使得運動控制技術(shù)得到整個社會化的共享。自主底層運動控制技術(shù)由 i5 研發(fā)團隊歷經(jīng) 5 年自主研發(fā)形成。攻破運動控制底層關(guān)鍵技術(shù)，例如：軸插補運動

49、控制、龍門軸控制、五軸 RTCP 技術(shù)、機床熱誤差補償?shù)鹊取０踩獳PP 安裝包和授權(quán)文件的發(fā)放經(jīng)過金融級別的區(qū)塊鏈加密技術(shù)保護，應(yīng)用商店集成第三方工業(yè)安全品牌，通過白名單形式安裝，雙重保障開發(fā)者的知識產(chǎn)權(quán)?？煽谹PP 應(yīng)用開發(fā)方便、簡單，需經(jīng)過專業(yè)測試人員通過之后才可上架到 i5OS 應(yīng)用商城中，并通過購買授權(quán)的方式獲取。通過商業(yè)模式確保開發(fā)者的利益。(四)測試床解決方案架構(gòu)圖 4 測試床系統(tǒng)架構(gòu)圖應(yīng)用程序?qū)觟5OS 測試床不僅僅是操作系統(tǒng)，也包含了許多應(yīng)用程序，諸如面向數(shù)控行業(yè)的CNC、面向激光行業(yè)的應(yīng)用、單機自動化應(yīng)用、機器人應(yīng)用、示波器、熱誤差補償、等應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序可以面向不同的

50、行業(yè)領(lǐng)域，并且通過功能購買組合可以搭載不同的設(shè)備性能， 這點不同于其他系統(tǒng)固化在系統(tǒng)內(nèi)部的軟件，更加靈活和個性化，滿足不同用戶的需求。應(yīng)用通信框架層應(yīng)用程序框架層是我們從事 i5OS 開發(fā)的基礎(chǔ)，很多核心應(yīng)用程序也是通過這一層來實現(xiàn)其核心功能的，該層簡化了組件的重用，開發(fā)人員可以直接使用其提供的組件來進行快速的應(yīng)用程序開發(fā)，也可以通過繼承來實現(xiàn)個性化的拓展。iOS/Andriod/Windows 通信接口管理 i5OS 和其他操作系統(tǒng)的遠程訪問端口；應(yīng)用通信使得不同應(yīng)用程序之間存取或者分享數(shù)據(jù)；應(yīng)用圖元構(gòu)建應(yīng)用程序的基本組件；插件框架軟件框架中業(yè)務(wù)模型構(gòu)建的基本組成；腳本解析對UI 控件解析和

51、為了解決代碼冗余獲取插件的屬性或方法；權(quán)限管理框架管理使用者對系統(tǒng)的操作權(quán)限；iport3.0管理應(yīng)用程序和云平臺數(shù)據(jù)共享和交互；iAUTH基于區(qū)塊鏈技術(shù)的授權(quán)管理平臺；i5 Console管理應(yīng)用程序上線和發(fā)布平臺；高頻數(shù)據(jù)采集針對特定事件下的機床高頻數(shù)據(jù)采集接口；WIS車間級生產(chǎn)任務(wù)管理框架。底層運動控制層底層運動控制層是我們從事 i5OS 開發(fā)的基礎(chǔ)功能設(shè)施，是 i5OS 的核心技術(shù)，很多核心應(yīng)用程序也是通過調(diào)用 CNC 中間件來實現(xiàn)其核心功能的。i5OS 不是普通的操作系統(tǒng)， 是基于運動控制算法核心，面向主機廠商/自動化方案提供商/自動化設(shè)備制造商等對象的運動控制核心軟件平臺。主軸/串

52、聯(lián)軸/輔助軸控制針對不同功能屬性的軸的基本運動控制功能；速度前看運動軌跡提前規(guī)劃算法，使得加工速度更加平穩(wěn)，提高工件表面質(zhì)量；插補前平滑針對小線段程序運動規(guī)劃的平滑功能，有效去除加工中的毛刺；空間誤差補償基于分布體對角線測量方法的空間誤差補償方法，得到 3 項定位誤差、 6 項直線度誤差和 3 項垂直度誤差以及反向間隙誤差；G 代碼解釋器自定義開發(fā)的 G 代碼解釋器，圖形化的編程引導(dǎo)工具，提高編程效率；插補后平滑單軸運動速度規(guī)劃，有效去除加工過程中的加速度突變導(dǎo)致的工件表面質(zhì)量差；Linux 內(nèi)核驅(qū)動層i5OS 是基于 Linux 實時內(nèi)核，其核心系統(tǒng)服務(wù)如安全性、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)路協(xié)議

53、以及驅(qū)動模型都依賴于 Linux 內(nèi)核。六、 預(yù)期成果(一)測試床的預(yù)期測試結(jié)果，針對測試項i5OS 測試床提供了運動控制領(lǐng)域的操作系統(tǒng)平臺：向主機廠商/自動化方案提供商/自動化設(shè)備制造商提供運動控制核心軟件平臺，提供開放的APP 框架，統(tǒng)一的開發(fā)平臺，使其能夠快速基于 i5 運動控制核心技術(shù)進行面向各自領(lǐng)域的自動化集成方案開發(fā)，行成專業(yè)領(lǐng)域的APP。(二)商業(yè)價值i5OS 搭載 isesol 云制造平臺的創(chuàng)新模式不僅僅可以用在目前已有的i5 設(shè)備上，這種模式可以被復(fù)制到其他的傳統(tǒng)裝備上，讓設(shè)備制造商擁有核心技術(shù)可控的智能裝配，進一步搭配isesol 的產(chǎn)能交易、租賃等模式，可以進一步引發(fā)商業(yè)

54、模式上的變革。(三)經(jīng)濟效益設(shè)備的制造商、系統(tǒng)的集成商只要掌握自己專業(yè)優(yōu)勢，就可利用 APP 快速構(gòu)建工具鏈，結(jié)合云平臺和運動控制技術(shù)，快速地構(gòu)建出智能化的、面向行業(yè)的應(yīng)用，定制在行業(yè)領(lǐng)域具有獨特性和差異性的APP 并以產(chǎn)品的形式推向市場，使其具備獨特的行業(yè)競爭力。通常的行業(yè)應(yīng)用軟件是委托第三方團隊開發(fā)，投入成本高，產(chǎn)品無法產(chǎn)生額外的價值。i5OS 平臺使得專家端的成果得到放大，單個軟件的開發(fā)成本得到降低。(四)社會價值在 i5OS 中對于應(yīng)用開發(fā)者的知識產(chǎn)權(quán)和專業(yè)優(yōu)勢采取了安全性保護功能區(qū)塊鏈技術(shù)。區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、無須信任系統(tǒng)、不可篡改和數(shù)據(jù)加密安全的特性，帶給用戶在知識產(chǎn)權(quán)方面的高

55、度信任感。應(yīng)用開發(fā)者，利用i5 的基礎(chǔ)設(shè)置和APP 構(gòu)建工具鏈， 通過簡單的操作構(gòu)建出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用，經(jīng)過打包、認證、簽名，最終在i5Console 平臺發(fā)布APP。系統(tǒng)管理人員上架審核通過之后，開發(fā)商可以在線登錄賬戶，通過給用戶授權(quán)獲利，i5 從中收取服務(wù)費用，實現(xiàn)價值共享。我們的目標(biāo)是越來越多的人使用i5OS 平臺，快速聚合社會上的研發(fā)資源和能力，使得行業(yè)的生態(tài)鏈越來越繁榮。對于不同行業(yè)的設(shè)備制造商而言，i5OS 測試床及其背后豐富的工業(yè) APP 庫將為設(shè)備制造商提供豐富的系統(tǒng)功能和應(yīng)用場景，使傳統(tǒng)的工業(yè)控制設(shè)備由“功能機”向“智能機” 升級。i5OS 平臺通過授權(quán)向設(shè)備制造商提供

56、產(chǎn)品及服務(wù)，替代封閉式工控系統(tǒng)的傳統(tǒng)解決方案；同時，設(shè)備制造商也可以以 i5OS 為基礎(chǔ)，開發(fā)其專用的數(shù)控系統(tǒng)，為其降低開發(fā)成本，提高開發(fā)速度，i5OS 上提供了面向數(shù)控行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。對于掌握行業(yè)訣竅的開發(fā)者而言，i5OS 測試床使得有行業(yè)專業(yè)知識和訣竅的行業(yè)專家能夠繞開研發(fā)運動控制技術(shù)的技術(shù)壁壘，在 i5OS 這個開放的操作系統(tǒng)上將自己的專業(yè)知識和訣竅以APP 的形式沉淀下來，并通過有償分享的方式創(chuàng)造價值。一方面極大地調(diào)動了開發(fā)者的創(chuàng)造積極性，另一方面也方便了行業(yè)內(nèi)的知識和訣竅以互聯(lián)網(wǎng)為渠道向全世界推廣。七、 測試床技術(shù)可行性(一)物理平臺（正文小四 宋體。行距 1.5 倍行距）i5O

57、S 測試床目前搭載的是 i5 的硬件平臺，主板支持 X86 和 Arm 兩種架構(gòu)，i5 硬件均經(jīng)測試驗證，可以搭載i5OS 軟件系統(tǒng)，包括：主機、PLC、DAC、HSHA 伺服驅(qū)動等。(二)軟件平臺i5OS 測試床作為軟件操作系統(tǒng)平臺，其本身就是操作系統(tǒng)，它是基于 Linux 開發(fā)環(huán)境下的Ubuntu 進行定制開發(fā)。八、 和 AII 技術(shù)的關(guān)系(一)與 AII 總體架構(gòu)的關(guān)系圖 5 AII 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)圖本測試床驗證了 AII 總體架構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)功能中應(yīng)用支撐、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)部分，i5OS 測試床通過 iport 協(xié)議和云平臺大數(shù)據(jù)分析結(jié)合再一起，大大豐富了 i5OS 上工業(yè) APP 的種類，驗

58、證了數(shù)據(jù)部分的產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)采集交換、生產(chǎn)反饋控制、數(shù)據(jù)集成處理等部分， i5OS 平臺由于其安裝在設(shè)備上在數(shù)據(jù)采集上具有天然的優(yōu)勢，通過不同的 APP 采集的數(shù)據(jù)，可以使得產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)采集得到交換、生產(chǎn)過程得到反饋、數(shù)據(jù)能夠集中處理。測試床同時驗證了安全模塊中的設(shè)備安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全部分，其基于區(qū)塊鏈技術(shù)的授權(quán)技術(shù)保證了用戶的應(yīng)用安全，通過應(yīng)用商城安裝添加白名單的操作，防止應(yīng)用程序的拷貝。(二)AII 安全（可選） (三)詳細清單（可選） (四)風(fēng)險模型（可選）(五)安全聯(lián)系人(六)與已存在 AII 測試床的關(guān)系與智能云科信息科技有限公司入選的 iSESOL 云制造平臺測試床的區(qū)別與聯(lián)系：第一，

59、應(yīng)用場景不同。i5OS 是應(yīng)用一個在工業(yè)裝備，終端機器上的，控制設(shè)備運動的系統(tǒng)；而云平臺是應(yīng)用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上的大數(shù)據(jù)平臺，它通過和設(shè)備互通具有采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、下發(fā)數(shù)據(jù)的功能。第二，實現(xiàn)功能不同。云制造平臺和 i5OS 平臺共同合作和聯(lián)通能打造出面向工業(yè)領(lǐng)域的新型 APP 功能，舉個例子，如果只有 i5OS 我們能實現(xiàn)單臺設(shè)備的智能管控功能，但由于設(shè)備端采集的數(shù)據(jù)量不夠，分析能力較弱、沒有對整個車間管理的功能，如果只有云制造平臺采集來的數(shù)據(jù)就沒有實際的落地的應(yīng)用，沒有終端的操作系統(tǒng)配合開發(fā)的特色APP 這些數(shù)據(jù)也是產(chǎn)生不了價值的。與北京航天智造科技發(fā)展有限公司入選的基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的制造服

60、務(wù)測試床項目的區(qū)別，該測試床項目將工業(yè) APP 作為一個服務(wù)層嵌入在 INDICS 云制造服務(wù)平臺中， 由云制造服務(wù)平臺提供基于工業(yè)大數(shù)據(jù)采集和分析處理的工業(yè)APP 服務(wù)，如遠程監(jiān)控、智能診斷、售后服務(wù)、資產(chǎn)管理；這些工業(yè)APP 提供的是工業(yè)領(lǐng)域通用的智能化服務(wù)，不涉及細分行業(yè)內(nèi)對運動控制技術(shù)的沉淀，同時，該測試床項目沒有工業(yè)APP 交易和授權(quán)使用機制。九、 交付件設(shè)計階段:需求設(shè)計文檔；實現(xiàn)階段：i5OS 測試床平臺，包含完整的開發(fā)工具鏈。十、 測試床使用者i5OS 測試床是開放的測試床，其開發(fā)環(huán)境的獲取需要通過網(wǎng)站的開發(fā)者身份注冊和開發(fā)者身份認證之后，申請開發(fā)者環(huán)境即可獲取。十一、知識產(chǎn)權(quán)