引言/導讀
華為創(chuàng)立于1987年，是全球領(lǐng)先的ICT（信息與通信）基礎(chǔ)設(shè)施和智能終端提供商，致力于把數(shù)字世界帶入每個人、每個家庭、每個組織，構(gòu)建萬物互聯(lián)的智能世界。目前華為有19.4萬員工，業(yè)務遍及170多個國家和地區(qū)，服務30多億人口。華為在通信網(wǎng)絡(luò)、IT、智能終端和云服務等領(lǐng)域為客戶提供有競爭力、安全可信賴的產(chǎn)品、解決方案與服務，與生態(tài)伙伴開放合作，持續(xù)為客戶創(chuàng)造價值，釋放個人潛能，豐富家庭生活，激發(fā)組織創(chuàng)新。華為堅持圍繞客戶需求持續(xù)創(chuàng)新，加大基礎(chǔ)研究投入，厚積薄發(fā)，推動世界進步。
北京三聯(lián)虹普新合纖技術(shù)服務股份有限公司（股票代碼：300384）——國際一流的聚酰胺新材料工程技術(shù)服務公司。公司創(chuàng)立于1999年，是一家專注于合成纖維及其原料生產(chǎn)技術(shù)及裝備領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)，公司集工藝技術(shù)開發(fā)、工程方案提供、主工藝設(shè)備制造及技術(shù)服務為一體，提供專業(yè)化“交鑰匙”工程技術(shù)服務，是國內(nèi)提供高品質(zhì)錦綸聚合及紡絲整體技術(shù)解決方案的工程公司。公司于2014年8月1日在深交所掛牌上市。三聯(lián)虹普數(shù)據(jù)科技有限公司為北京三聯(lián)虹普新合纖技術(shù)服務股份有限公司與日本TMT機械株式會社成立的合資公司，其目的是以兩家公司全面覆蓋合成纖維行業(yè)聚酯、聚酰胺兩大行業(yè)纖維及原材料領(lǐng)域具備技術(shù)壁壘的關(guān)鍵工藝技術(shù)，核心裝備為基礎(chǔ)，借助工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能解決方案能力，構(gòu)筑合成纖維工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。
面向未來，客戶差異化定制需求日益增多，對產(chǎn)品品質(zhì)的一致性要求更高，但當前化纖行業(yè)生產(chǎn)過程中預測能力欠缺，人工抽檢難度大，嚴重影響化纖產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、邊緣計算、機器視覺等新興技術(shù)蓬勃發(fā)展，業(yè)界亟需構(gòu)建有預測能力的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施支撐未來化纖行業(yè)的快速發(fā)展。通過工業(yè)技術(shù)（OT）與新一代信息通信技術(shù)（ICT）深度融合，推進化纖行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型——依托智能裝備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)打造端-邊-云協(xié)同智能化纖產(chǎn)線。

一、關(guān)鍵詞

邊緣計算、安全、化纖工業(yè)

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，聯(lián)系人：朱錦濤，17791596167，jintao.zhu@huawei.com
三聯(lián)虹普數(shù)據(jù)科技有限公司，聯(lián)系人：沈暉，18610686310，shenhui@slhpcn.com

三、合作公司

中國科學院沈陽自動化研究所，聯(lián)系人：王挺，18204015560，wangting1@sia.cn

四、測試床項目目標和概述

化纖行業(yè)的傳統(tǒng)實踐是統(tǒng)一標準體系下的中心控制機制，但是這一機制在應對需求更加多變、細分的需求時已經(jīng)顯得困難。例如：

1. 客戶定制化風格要求多：質(zhì)量標準單一無法滿足高端客戶差異化需求；

2. 人工抽檢負擔重：產(chǎn)能規(guī)模大，用工多，檢測效率低，無法在線檢測；

3. 產(chǎn)品品質(zhì)一致性要求高：化纖產(chǎn)品不同批次間質(zhì)量波動不可控。

上述需求通過傳統(tǒng)的中心化云計算模式難以妥善解決，因此通過引入端邊云協(xié)同的“化纖工業(yè)智能體“來解決上述的需求。

本測試床基于“化纖工業(yè)智能體”業(yè)務相關(guān)的端-邊-云協(xié)同總體架構(gòu)，并且著重測試其中的輕量化邊緣計算平臺的安全性。本測試床使用的輕量化邊緣計算平臺為華為Atlas500智能小站。
Atlas 500智能小站是一款性能強大，能在邊緣進行實時處理的邊緣計算產(chǎn)品，機頂盒大小的機身可以提供16 TOPS INT8的處理能力，同時功耗極低。Atlas 500集成了WIFI和LTE兩種無線數(shù)據(jù)接口，通過與私有云、公有云協(xié)同，云端推送應用、更新算法云端統(tǒng)一進行設(shè)備管理和固件升級。Atlas 500在業(yè)界第一個在邊緣計算產(chǎn)品中大規(guī)模應用TEC（Thermo-electric Cooling）半導體制冷散熱技術(shù)，使其支持嚴苛部署環(huán)境，在極端溫度下，Atlas 500都可以穩(wěn)定運行。因此其對部署環(huán)境的要求極低，可以實現(xiàn)輕量化的部署與管理，同時滿足了化纖行業(yè)場景下對于邊緣計算的性能要求。
業(yè)界邊緣計算方案提出了一段時間，但是對于邊緣計算方案的安全如何保證，尤其是如何應用于化纖行業(yè)解決當前面臨的安全挑戰(zhàn)的業(yè)界實踐是空白，因此本測試床的主要目標就是通過展示該邊緣計算方案的安全能力，給化纖行業(yè)乃至流程制造的相關(guān)行業(yè)提供參考。

五、測試床解決方案架構(gòu)

（一）測試床應用場景
測試床的應用場景主要是面向化纖行業(yè)流程生產(chǎn)場景下端邊云整體解決方案中輕量化邊緣計算平臺面臨的安全風險，給出合理的安全保護方案，并給出測試床的測試建議。
安全風險主要可以將歸納為：

1. 安全性風險：邊緣設(shè)備部署在產(chǎn)線旁，存在潛在的生產(chǎn)敏感數(shù)據(jù)泄露、被篡改的風險。

2. 可靠性風險：部署在物理環(huán)境中的邊緣設(shè)備長期運行存在業(yè)務失效的風險。

3. 可用性風險：邊緣計算平臺被惡意攻擊或自運行出現(xiàn)故障時，存在業(yè)務中斷的風險。

4. 數(shù)據(jù)隱私風險：工廠內(nèi)生產(chǎn)制造關(guān)鍵工藝參數(shù)、生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)存在被竊取風險。

 
（二）測試床重點技術(shù)
針對前述的化纖行業(yè)基于邊緣計算平臺工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的不同測試床應用場景，本測試床項目提供的重點技術(shù)包括：安全性、數(shù)據(jù)隱私性、可用性和網(wǎng)關(guān)安全的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)及其測試項。

 
（三）技術(shù)創(chuàng)新性及先進性
本測試床的相關(guān)技術(shù)均為化纖行業(yè)端邊云解決方案中的創(chuàng)新性解決方案。例如：為保障數(shù)據(jù)隱私性的聯(lián)邦學習機制，目前已經(jīng)申請專利（US62897808）。而其它測試床重點技術(shù)也都是基于業(yè)界領(lǐng)先的安全可信的相關(guān)理念進行的特性設(shè)計，在業(yè)內(nèi)的邊緣計算平臺防護上都屬于較為先進的技術(shù)方案。

（四）測試床解決方案架構(gòu)

化纖行業(yè)基于輕量化邊緣計算平臺的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景安全測試床解決方案總體架構(gòu)核心是：一站式數(shù)據(jù)采集+全景可視化監(jiān)控+人工智能分析應用。具體包括如下幾個流程：

1. 自動化產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集、傳輸與匯聚，包括紡絲、卷繞、落筒、質(zhì)檢、包裝和倉儲；

2. 網(wǎng)關(guān)收集產(chǎn)線數(shù)據(jù)，并進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)往邊緣計算平臺；

3. 邊緣計算平臺將產(chǎn)線數(shù)據(jù)安全上傳至云端（特征提取、脫敏、加密）；

4. 云端對于產(chǎn)線數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析及模型訓練；

5. 云端將訓練優(yōu)化后的模型推送至邊緣計算平臺；

6. 邊緣計算平臺基于訓練模型對于本地數(shù)據(jù)處理進行進一步的處理；

7. 邊緣計算平臺將推理結(jié)果反推回產(chǎn)線，優(yōu)化產(chǎn)線的決策。

六、預期成果

（一）測試床的預期測試結(jié)果，針對測試項（重點）

本測試床針對基于化纖行業(yè)輕量化邊緣計算平臺的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的4大類安全場景安全性、可靠性、可用性、韌性進行測試，下表列舉了本測試床項目的潛在測試項，但是具體的測試項可能隨項目的實際進展和測試條件變動而有所調(diào)整。

1. 安全性

1. 韌性

1. 可用性

1. 可靠性

 
（二）商業(yè)價值
本項目研究成果可提高基于邊緣計算平臺的紡絲工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)安全運行的可靠性，降低安全事件造成的經(jīng)濟損失。本項目成果為邊緣計算平臺在化纖行業(yè)的應用提供綜合的安全防護方案，增強紡絲工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)防范網(wǎng)絡(luò)安全攻擊的能力，保障生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行并減少安全事件造成的損失，為用戶帶來顯著的經(jīng)濟效益。

（三）經(jīng)濟效益
本安全測試床項目研究成果可做為紡絲工業(yè)智能體產(chǎn)品的重要組成部分，為基于邊緣計算平臺的紡絲工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)線提供安全防護。
在實際生產(chǎn)環(huán)境中，每套紡絲工業(yè)智能體產(chǎn)品可為約40條卷繞機位產(chǎn)線提供服務，每條卷繞機位產(chǎn)線價值約10萬美元，因此本項目研究成果每套可為價值約400萬美元的產(chǎn)線提供安全防護，保障生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
方案可在合成纖維行業(yè)、紡織行業(yè)推廣使用。

（四）社會價值
本項目的設(shè)計思想、核心技術(shù)、相關(guān)成果不僅適用于化纖行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景，對其他行業(yè)和相關(guān)系統(tǒng)也具有示范作用。通過本項目積累高等級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)安全防護體系的建設(shè)經(jīng)驗，可供其他行業(yè)參考借鑒，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體數(shù)字化水平的提升具有重要意義，滿足國家高質(zhì)量發(fā)展的需求，也為國家網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略提供支撐。

七、測試床技術(shù)可行性

（一）物理平臺
本次測試床所涉及的邊緣計算平臺硬件基于華為Atlas 500智能小站。Atlas 500是一款性能強大，能在邊緣進行實時處理的邊緣計算產(chǎn)品，單臺可提供16 TOPS INT8的處理能力，同時功耗極低，每天耗能小于一度電。Atlas 500集成了WIFI和LTE兩種無線數(shù)據(jù)接口，提供靈活的網(wǎng)絡(luò)接入和數(shù)據(jù)傳輸方案。Atlas500小站大小與電視機頂盒相近，免風扇設(shè)計，通過業(yè)界第一個在邊緣計算產(chǎn)品中大規(guī)模應用TEC散熱技術(shù)，使其可以在-40℃~70℃穩(wěn)定運行。

（二）軟件平臺
本次測試床所涉及的邊緣計算平臺Atals500智能小站軟件基于EulerOS。EulerOS是基于開源技術(shù)的開放的企業(yè)級Linux操作系統(tǒng)軟件，具備高安全性、高可擴展性、高性能等技術(shù)特性，能夠滿足客戶IT基礎(chǔ)設(shè)施和云計算服務等多業(yè)務場景需求。
通過部署于Atlas500小站上的智能邊緣平臺IEF（Intelligent EdgeFabric ）滿足客戶對邊緣計算資源的遠程管控、數(shù)據(jù)處理、分析決策、智能化的訴求， 為用戶提供完整的邊緣和云協(xié)同的一體化服務。實現(xiàn)隱私數(shù)據(jù)本地化、業(yè)務處理低時延、數(shù)據(jù)智能化，驅(qū)動企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。IEF提供海量邊緣節(jié)點安全接入、邊緣應用生命周期管理、安全可靠的邊云數(shù)據(jù)通道、豐富的邊緣AI算法等關(guān)鍵能力。

八、和AII技術(shù)的關(guān)系

（一）與AII總體架構(gòu)的關(guān)系
本測試床符合AII總體架構(gòu)，主要驗證內(nèi)容屬于邊緣計算特設(shè)組與安全組工作范疇。

（二）AII安全（可選）
本測試床項目將化纖行業(yè)生產(chǎn)過程中邊緣計算面臨的安全問題作為核心測試因素，因而設(shè)計了基于邊緣計算平臺的整體安全能力解決方案，包括安全性、隱私性、可用性、可靠性和韌性等多種特性，如下圖所示：


（三）詳細清單（可選）

（四）安全聯(lián)系人
華為技術(shù)有限公司，聯(lián)系人：朱錦濤，17791596167，jintao.zhu@huawei.com

（五）與已存在AII測試床的關(guān)系
本測試床定位面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)流程中的邊緣計算平臺的安全能力測試，與現(xiàn)有其他測試床之間存在一定互補關(guān)系，暫未見到在應用領(lǐng)域上存在重復的情況。

九、交付件

測試床交付物包括前述包含邊緣計算平臺的安全解決方案以及“預期成果”中的相關(guān)測試項測試結(jié)果報告。

十、測試床使用者

本測試床歡迎更多合作伙伴加入安源安全測試驗證。非發(fā)起方的參與者可以使用驗證示范平臺的所有操作功能，但僅限于功能的操作使用，禁止泄露給同行業(yè)的第三方。

十一、知識產(chǎn)權(quán)說明

項目合作過程中產(chǎn)生的全部開發(fā)成果及其知識產(chǎn)權(quán)，包括但不限于申請專利的權(quán)利、專利申請權(quán)、專利權(quán)、版權(quán)、商業(yè)秘密，均歸發(fā)起方共有；未經(jīng)一方書面同意，另一方不可將本協(xié)議項目合作過程中產(chǎn)生的任何知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓、許可給任何第三方。

十二、部署，操作和訪問使用

本次測試部署于三聯(lián)虹普數(shù)據(jù)科技有限公司的紡絲智能試點產(chǎn)線，測試床資源由三聯(lián)虹普數(shù)據(jù)科技有限公司負責運營。

十三、資金

本安全測試床項目總投資xxx萬元人民幣，全部由參與單位自籌。其中，科研投資約60%，試點示范單位工程費用投資估算40%。

十四、時間軸

本方案驗證分為三個階段：

十五、附加信息

本測試床成果將不僅應用于化纖行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景，未來測試床還可以廣泛復制到各種對邊緣計算有需求的行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景中，具備規(guī)模復制性。在提升其流程建模分析效率，找出降低生產(chǎn)質(zhì)量的因素，進而提升良品率的基礎(chǔ)之上，保障了其生產(chǎn)過程中的安全性。

聲明

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