基于ipv6的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)——北京航天智造科技發(fā)展有限公司ipv6規(guī)模部署和應(yīng)用案例

一、案例概述

1.1 案例實(shí)施背景

以制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)+、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的深度融合發(fā)展為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)內(nèi)部資源優(yōu)化配置與跨企業(yè)社會(huì)化協(xié)同制造的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用，已成為促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵抓手。然而，隨著各類傳感器和智能工業(yè)設(shè)備的爆發(fā)式增長，傳統(tǒng)ipv4協(xié)議下的ip資源越發(fā)緊張，另外工業(yè)大數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)高并發(fā)的特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)無法滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)需要?；趇pv6的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為解決上述問題提供了新的解決方案。

此外，國家加快實(shí)施網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國戰(zhàn)略，基于ipv6的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景，能夠推進(jìn)工業(yè)“萬物互聯(lián)”，同時(shí)提高制造企業(yè)系統(tǒng)、設(shè)備、人等的交互即時(shí)性及效率，有效提升制造企業(yè)的智能互聯(lián)互通能力。

1.2 案例實(shí)施目標(biāo)

開展基于ipv6的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)及應(yīng)用，主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

（1）構(gòu)建基于ipv6的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)，開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè)，形成萬物互聯(lián)、實(shí)時(shí)云端協(xié)同的云制造模式。

（2）實(shí)現(xiàn)基于高性能網(wǎng)絡(luò)的虛擬協(xié)同制造云平臺(tái)建設(shè)，構(gòu)建云端虛擬工廠，開展基于高性能網(wǎng)絡(luò)、虛實(shí)結(jié)合的企業(yè)間協(xié)同制造應(yīng)用。

（3）實(shí)現(xiàn)智能云工廠建設(shè)，通過開展工廠內(nèi)、外網(wǎng)絡(luò)改造及基于ipv6的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用，促進(jìn)ipv6網(wǎng)絡(luò)與制造業(yè)的深入融合，推動(dòng)ipv6應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

二、實(shí)施方案與經(jīng)驗(yàn)

2.1 項(xiàng)目實(shí)施方案

該項(xiàng)目實(shí)施方案可以概括為三個(gè)“一”、一個(gè)“二”：

（1）一個(gè)平臺(tái)

建設(shè)一個(gè)支持ipv6和ipv4“雙棧+互通”的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（即ipv6互聯(lián)互通云中心平臺(tái)），提供涵蓋iaas、daas、paas和saas的完整工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能，適合不同層次、類型、規(guī)模的企業(yè)；支持各種工業(yè)設(shè)備接入、集成各類工業(yè)應(yīng)用服務(wù)，構(gòu)建良性工業(yè)生態(tài)體系。

圖1 支持雙棧的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

（2）一個(gè)應(yīng)用驗(yàn)證環(huán)境

搭建一個(gè)基于mstp的單棧ipv6物聯(lián)接入的工業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證環(huán)境，在骨干段依托于骨干sdh網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，各接入段采用mstp設(shè)備進(jìn)行匯聚接入，通過構(gòu)建雙鏈路基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)，形成安全性、穩(wěn)定性以及可靠性高的廣域以太網(wǎng)專線，覆蓋北京、河南、廣東、四川等多個(gè)省市，實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的高效聯(lián)通測試環(huán)境，支持完成智能制造中ipv6應(yīng)用的開發(fā)和驗(yàn)證。

圖2 基于ipv6的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

（3）一個(gè)應(yīng)用樣板間

打造一個(gè)基于ipv6互聯(lián)互通云中心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合技術(shù)驗(yàn)證示范測試床，具備開放的工控接口、網(wǎng)絡(luò)接口和云端接口，快速響應(yīng)和適應(yīng)不同的生產(chǎn)工藝，滿足設(shè)備、資源、能力、人員的接入需求，實(shí)現(xiàn)工廠與云平臺(tái)之間的狀態(tài)、指令、文件、模型等數(shù)據(jù)信息高速互聯(lián)與交換，支持基于云平臺(tái)的協(xié)同設(shè)計(jì)、云端驅(qū)動(dòng)的柔性生產(chǎn)等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)端到端的互通。

圖3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合技術(shù)驗(yàn)證示范測試床總體框架

（4）兩類應(yīng)用示范

①面向航天產(chǎn)品全生命周期的跨企業(yè)協(xié)同制造應(yīng)用

以航天復(fù)雜產(chǎn)品為對(duì)象，基于ipv6的工業(yè)現(xiàn)場改造，開展面向航天總體設(shè)計(jì)部、制造廠和配套廠的產(chǎn)品生命周期跨企業(yè)協(xié)同制造應(yīng)用，涉及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配及供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)。

②基于ipv6與高性能網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)機(jī)器人行業(yè)云應(yīng)用

建設(shè)基于ipv6與高性能網(wǎng)絡(luò)的智慧云制造服務(wù)平臺(tái)，開展面向華數(shù)機(jī)器人遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)接入、健康管理及運(yùn)行監(jiān)測、交互式遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程技術(shù)支持以及專家系統(tǒng)應(yīng)用示范。

圖4 基于ipv6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用示范場景

2.2 項(xiàng)目組織管理經(jīng)驗(yàn)

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成立了“兩總”體系，明確項(xiàng)目指揮體系和技術(shù)體系，采用高效的產(chǎn)學(xué)研合作模式，引導(dǎo)學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新能力在實(shí)際產(chǎn)業(yè)中快速落地：

圖5 項(xiàng)目組織架構(gòu)

2.3 項(xiàng)目實(shí)施保障措施

按照“總體規(guī)劃，分步實(shí)施；統(tǒng)籌建設(shè)，資源共享；流程優(yōu)化，系統(tǒng)集成；加強(qiáng)應(yīng)用，務(wù)求實(shí)效”的原則，制定項(xiàng)目實(shí)施總體架構(gòu)，采取“整體策劃、領(lǐng)域牽頭”的實(shí)施方式協(xié)同管理多專業(yè)團(tuán)隊(duì)，項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)對(duì)負(fù)責(zé)領(lǐng)域項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)費(fèi)進(jìn)行管理；各團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)分管項(xiàng)目的全生命周期管理，負(fù)責(zé)方案論證、廠商調(diào)研、合同談判、招標(biāo)、合同簽訂、到貨驗(yàn)收、合同驗(yàn)收、經(jīng)費(fèi)撥付、資料整理等的組織管理工作。

2.4 項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)新

項(xiàng)目覆蓋了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、應(yīng)用、終端等各層面的ipv6升級(jí)改造的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用模式研究，提供了基于云制造+智能制造的“多品種、小批量、定制化”柔性生產(chǎn)解決方案，并開展了示范驗(yàn)證，形成了可復(fù)制推廣的產(chǎn)品及應(yīng)用模式；支撐了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)升級(jí)，形成國內(nèi)領(lǐng)先的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。

三、項(xiàng)目成效與亮點(diǎn)

本項(xiàng)目將ipv6技術(shù)和智能云工廠建設(shè)相結(jié)合，構(gòu)建了直達(dá)設(shè)備、萬物互聯(lián)的智能云工廠，并形成了相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；構(gòu)建了基于xr技術(shù)的虛擬協(xié)同制造云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基于智能虛擬樣機(jī)的跨企業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)生產(chǎn)和精準(zhǔn)服務(wù)；同時(shí)，通過搭建基于ipv6的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，開展面向航天產(chǎn)品全生命周期的跨企業(yè)協(xié)同制造和基于ipv6與高性能網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)機(jī)器人行業(yè)云應(yīng)用，探索構(gòu)建融合新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和云制造技術(shù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新生態(tài)系統(tǒng)。