基于5G工业互联网标识的云边协同系统及协同方法

摘要

一种基于5G工业互联网标识的云边协同系统，包括应用层、网络体系、安全体系、工业云平台、LAAS层和边缘层，边缘层与生产设备、控制系统、感知设备和打印设备互通互联，LAAS层包括服务器、5G网络、存储模块和计算模块，边缘层和LAAS层与工业云平台互通互联；应用层包括大数据决策分析应用服务平台、产品全生命周期管理服务平台、供应链管理服务平台、云边协同服务平台、远程运维应用服务平台、产品追溯应用服务平台、标识解析APP和标识数据管理APP。本发明还提供一种基于5G工业互联网标识的云边协同方法。本发明实现企业向数字化、网络化、智能化转型。

说明书

技术领域：

本发明涉及工业生产产品追溯技术领域，特别涉及一种基于5G工业互联网标识的云边协同系统及协同方法。

背景技术：

伴随物联网、5G、数字孪生、边云计算、人工智能等技术的演进和成熟,当前整个时代朝着数字化、网络化、智能化逐步推进。以云计算模型为核心的集中式数据处理方式越来越难以满足海量终端产生的数据处理需求,随着工业互联网的大力推动，以及5G大规模商用的持续酝酿，让整个产业对IT和OT的深度融合充满信心和期待，在这种背景下，边缘计算市场异常火爆，同时云边协同也逐步从概念走向成熟。值得强调的是，云计算和边缘计算并不是对立的。边缘计算是云计算向终端和用户侧延伸形成的新解决方案。可以说，边缘计算本身就是云计算概念的延伸，即便是赋予其独立的概念，也无法做到与云计算切割开，二者本就是相依而生、协同运作的。

工业互联网是第四次工业革命的关键支撑，5G是新一代信息通信技术演进升级的重要方向，二者都是实现经济社会数字化转型的重要驱动力量。5G与工业互联网的融合创新发展，将推动制造业从单点、局部的信息技术应用向数字化、网络化和智能化转变，也为5G开辟更为广阔的市场空间，从而有力支撑制造强国、网络强国建设。当前，我国产业界推进5G与工业互联网融合创新的积极性不断提升，“5G+工业互联网”内网建设改造覆盖的行业领域日趋广泛，应用范围向生产制造核心环节持续延伸，叠加倍增效应和巨大应用潜力不断释放。

加快5G、工业互联网标识解析体系与工业MEC、PLC、DCS、MES、ERP等控制管理体系的融合创新，已经成为若干二级工业互联网体系的重要工作任务。其中，基于工业互联网标识解析体系，利用5G技术实现工业生产流程中的标识注册、产品赋码、智能打印、标识解析、数据共享、溯源追踪等功能，并与工业企业的MES、ERP等系统深度融合已经成为创新应用的重要一环，有助于提升企业运营管理效率、降低企业经营成本。

发明内容：

有鉴于此，有必要提供一种基于5G工业互联网标识的云边协同系统。

还有必要提供一种基于5G工业互联网标识的云边协同方法。

一种基于5G工业互联网标识的云边协同系统，包括应用层、网络体系、安全体系、工业云平台、LAAS层和边缘层，边缘层与生产设备、控制系统、感知设备和打印设备互通互联，LAAS层包括服务器、5G网络、存储模块和计算模块，边缘层和LAAS层与工业云平台互通互联；应用层包括大数据决策分析应用服务平台、产品全生命周期管理服务平台、供应链管理服务平台、云边协同服务平台、远程运维应用服务平台、产品追溯应用服务平台、标识解析APP和标识数据管理APP，应用层与工业云平台互通互联。

优选的，边缘层包括设备接入模块、5G协议解析转化模块和边缘数据处理模块，设备接入模块包括生产设备模块、控制系统模块、感知设备模块、打印设备模块和安全设备，生产设备模块、控制系统模块、感知设备模块、安全设备和打印设备模块分别与5G协议解析转化模块互联互通，5G协议解析转化模块与边缘数据处理模块互联互通，边缘数据处理模块通过互联网交换机与工业云平台互通。

优选的，工业云平台包括标识解析模块、生产制造模块、财务管理模块、运营管理模块、销售管理模块、人力资源模块、网站应用模块和市场营销模块，标识解析模块、生产制造模块、财务管理模块、运营管理模块、销售管理模块、人力资源模块、网站应用模块和市场营销模块分别与应用层、LAAS层和边缘层互通互联。

优选的，标识解析模块包括标识注册服务、标识解析服务和标识生成服务；生产制造模块包括制造管理、生命周期管理PLM、产品推荐管理和质量管理；财务管理模块包括会计管理中心、总账管理、出纳管理、应收管理和应付管理；运营管理模块包括采购管理、库存管理和项目管理；销售管理模块包括销售管理、客户关系管理CRM、销售终端管理POS；人力资源模块包括员工管理、休假管理和招聘管理；网站应用模块包括网站建设管理、博客建设管理和电子商城建设管理；市场营销模块包括营销自动化管理、邮件营销管理和在线活动活动管理。

优选的，边缘层的生产设备模块用于与企业的生产设备进行接入，控制系统模块为5G终端机，感知设备模块用于与标识载体进行产品信息数据交互；打印设备模块包括打印设备和5G模组，5G协议解析转化模块包括5G网络接入交换机，边缘数据处理模块为边缘计算设备，5G终端机、打印设备、标识载体、边缘计算设备和安全设备分别通过无线节点与5G网络接入交换机连接，5G网络接入交换机与核心网络服务器互通，核心网络服务器与工业云平台互通。

一种基于5G工业互联网标识的云边协同方法，包括以下步骤:

步骤一，通过基于5G工业互联网标识的云边协同系统的边缘层，对企业的生产设备进行接入；

步骤二，建设工业云平台，利用5G和工业互联网标识对企业产品在设计、生产规划、制造、运输、服务和回收的整个生命周期过程，利用标识技术记录和查询产品的状态、属性和位置信息；工业云平台包括现有平台融合和标识应用平台，现有平台融合包括二级标识解析体系服务平台，标识应用平台包括标识解析模块、生产制造模块、财务管理模块、运营管理模块、销售管理模块、人力资源模块、网站应用模块和市场营销模块；

步骤三，数据接入，将边缘设备采集到的生产、种植或者养殖的各类重要的产品赋码所产生的数据接入工业云平台的二级标识解析体系服务平台；

步骤四，数据融合，标识应用平台对供应链数据、生产制造数据、采购数据、销售数据进行数据融合，实现编码互认和数据共享；

步骤五，采用云边协同技术针对生产、加工、流通环节的企业提供云服务应用，将标识赋码解析应用贯穿于企业生产、财务应用、运营管理、销售管理、市场营销、人力资源、网站建设的全过程，提供云EPR应用；

步骤六，标识解析溯源应用，基于门户访问机制，面向消费端口提供基于微信、支付宝或第三方识别的标识解析溯源应用，使得商户端和消费端能够识别消费的产品；

步骤七，大数据分析及数字监管，面向政府监管部门，提供基于标识赋码和解析应用的大数据分析软件APP，并结合数字监管要求，发现产品生产、加工和流通过程的问题，然后才去措施，对产品质量进行管理。

优选的，步骤一中，基于5G工业互联网标识的云边协同系统边缘层采用5G技术实现边缘层链路和协议项的融合。

优选的，步骤二中，工业云平台通过5G网络实时接收、处理边缘层推送的生产数据，经过工业云平台进行数据清洗、融合、分析后，供应用层使用。

本发明提供的基于5G工业互联网标识的云边协同系统和协同方法采用5G工业互联网标识应用云边协同系统进行建设和推广，是生产制造领域与5G、工业互联网的一次创新结合，更是产业互联网发展对各个行业的一次信息化重塑。一方面本发明提供的基于5G工业互联网标识的云边协同系统与企业生产管理相融合，推进二级标识解析体系建设，利用标识实现供应链系统和企业生产系统间的精准对接，实现跨企业、跨地区、跨行业的产品全生命周期管理，促进信息资源集成共享。满足企业“降本增效”高质量发展需求的同时推进产品质量追溯体系的进一步深化应用和推广，提高产品质量水平，做到产品“有源可寻”。另一方面，推进5G技术与生产制造深度融合，实现企业向数字化、网络化、智能化转型。通过5G+工业互联网标识应用在企业中的实践，探索5G技术在智能制造领域应用新模式，推动5G产业的发展。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为基于5G工业互联网标识的云边协同系统框架结构示意图；

图2为边缘层设备与工业云平台通信连接示意图；

图3为边缘层的设备接入模块的设备连接框架示意图；

图中：应用层1、网络体系2、安全体系3、工业云平台4、LAAS层5、边缘层6、标识载体7、5G终端机8、打印设备9、5G模组10、接入交换机11、边缘计算设备12、安全设备13。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1，基于5G工业互联网标识的云边协同系统包括应用层1、网络体系2、安全体系3、工业云平台4、LAAS层5和边缘层6，边缘层6与生产设备、控制系统、感知设备和打印设备互通互联，LAAS层5包括服务器、5G网络、存储模块和计算模块，边缘层6和LAAS层5与工业云平台4互通互联；应用层1包括大数据决策分析应用服务平台、产品全生命周期管理服务平台、供应链管理服务平台、云边协同服务平台、远程运维应用服务平台、产品追溯应用服务平台、标识解析APP和标识数据管理APP，应用层1与工业云平台4互通互联。

请同时参阅图1、图2及图3，边缘层6包括设备接入模块、5G协议解析转化模块和边缘数据处理模块，设备接入模块包括生产设备模块、控制系统模块、感知设备模块、安全设备和打印设备模块，生产设备模块、控制系统模块、感知设备模块、安全设备和打印设备模块分别与5G协议解析转化模块互联互通，5G协议解析转化模块与边缘数据处理模块互联互通，边缘数据处理模块通过互联网交换机与工业云平台互通。

工业云平台4包括标识解析模块、生产制造模块、财务管理模块、运营管理模块、销售管理模块、人力资源模块、网站应用模块和市场营销模块，标识解析模块、生产制造模块、财务管理模块、运营管理模块、销售管理模块、人力资源模块、网站应用模块和市场营销模块分别与应用层1、LAAS层5和边缘层6互通互联。

标识解析模块包括标识注册服务、标识解析服务和标识生成服务；生产制造模块包括制造管理、生命周期管理PLM、产品推荐管理和质量管理；财务管理模块包括会计管理中心、总账管理、出纳管理、应收管理和应付管理；运营管理模块包括采购管理、库存管理和项目管理；销售管理模块包括销售管理、客户关系管理CRM、销售终端管理POS；人力资源模块包括员工管理、休假管理和招聘管理；网站应用模块包括网站建设管理、博客建设管理和电子商城建设管理；市场营销模块包括营销自动化管理、邮件营销管理和在线活动活动管理。

边缘层6的生产设备模块用于与企业的生产设备进行接入，并对企业的产品进行唯一标识码的赋码使得产品成为标识载体7，控制系统模块为5G终端机8，感知设备模块为感知设备，用于基于射频通信等技术，自动化、智能化的、可批量的，与标识载体7进行产品信息数据交互。安全设备13用于保证标识载体7、读写设备或者感知设备、5G集成设备的设备安全和数据传输安全的设备，打印设备模块包括打印设备9和5G模组10，5G协议解析转化模块包括5G接入网络的接入交换机11，边缘数据处理模块为边缘计算设备12，5G终端机8、打印设备9、标识载体7、边缘计算设备12和安全设备13分别通过无线节点与5G网络接入交换机11连接，5G网络接入交换机11与核心网络服务器互通，核心网络服务器与工业云平台互通。

一种基于5G工业互联网标识的云边协同方法，包括以下步骤:

步骤一，通过基于5G工业互联网标识的云边协同系统的边缘层，对企业的生产设备进行接入；

步骤二，建设工业云平台，利用5G和工业互联网标识对企业产品在设计、生产规划、制造、运输、服务和回收的整个生命周期过程，利用标识技术记录和查询产品的状态、属性和位置信息；工业云平台包括现有平台融合和标识应用平台，现有平台融合包括二级标识解析体系服务平台，标识应用平台包括标识解析模块、生产制造模块、财务管理模块、运营管理模块、销售管理模块、人力资源模块、网站应用模块和市场营销模块；

步骤三，数据接入，将边缘设备采集到的生产、种植或者养殖的各类重要的产品赋码所产生的数据接入工业云平台的二级标识解析体系服务平台；

步骤四，数据融合，标识应用平台对供应链数据、生产制造数据、采购数据、销售数据进行数据融合，实现编码互认和数据共享；

步骤五，采用云边协同技术针对生产、加工、流通环节的企业提供云服务应用，将标识赋码解析应用贯穿于企业生产、财务应用、运营管理、销售管理、市场营销、人力资源、网站建设的全过程，提供云EPR应用；

步骤六，标识解析溯源应用，基于门户访问机制，面向消费端口提供基于微信、支付宝或第三方识别的标识解析溯源应用，使得商户端和消费端能够识别消费的产品；

步骤七，大数据分析及数字监管，面向政府监管部门，提供基于标识赋码和解析应用的大数据分析软件APP，并结合数字监管要求，发现产品生产、加工和流通过程的问题，然后才去措施，对产品质量进行管理。

步骤一中，基于5G工业互联网标识的云边协同系统边缘层采用5G技术实现边缘层链路和协议项的融合。

步骤二中，工业云平台通过5G网络实时接收、处理边缘层推送的生产数据，经过工业云平台进行数据清洗、融合、分析后，供应用层使用。

本发明提供的基于5G工业互联网标识的云边协同系统和协同方法采用5G工业互联网标识应用云边协同系统进行建设和推广，是生产制造领域与5G、工业互联网的一次创新结合，更是产业互联网发展对各个行业的一次信息化重塑。一方面本发明提供的基于5G工业互联网标识的云边协同系统与企业生产管理相融合，推进二级标识解析体系建设，利用标识实现供应链系统和企业生产系统间的精准对接，实现跨企业、跨地区、跨行业的产品全生命周期管理，促进信息资源集成共享。满足企业“降本增效”高质量发展需求的同时推进产品质量追溯体系的进一步深化应用和推广，提高产品质量水平，做到产品“有源可寻”。另一方面，推进5G技术与生产制造深度融合，实现企业向数字化、网络化、智能化转型。通过5G+工业互联网标识应用在企业中的实践，探索5G技术在智能制造领域应用新模式，推动5G产业的发展。