机床云制造平台方案.docx
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机床云制造平台方案
机床云制造平台方案
1验证示范平台目标和概述
机床云制造平台旨在为机床云制造平台提供一整套连接解决方案：
✓采用物联网（IoT）技术将智能机床连接到机床云制造平台；
✓提供从终端、网络和云端的整体安全方案；
✓具备智能联网、边缘计算（IoT网关对机床采集数据进行预处理）、漏洞防护、终端管理、证书管理、防伪冒等安全功能；
✓支持多种不同类型机床设备；
✓支持通过MTConnect等标准协议的物联通讯。
✓通过机床云制造平台开展个性化制造试点
2预期成果
5.1商业价值
1.提供安全的无线接入设备，减少网络布线的问题，增加企业安全联网方案的选择项。
2.发展机床云制造平台，通过三方安全评估和模拟攻击，达到相关国家安全标准。
3.相关方案可以推广，支持类似智能装备互联网化后的安全应用。
4.完成基于机床云制造平台的个性化制造验证
5.2经济效益
验证示范平台的经济效益包括：
1.减少机床网络布线成本，提高效率和可靠性，并能最大化生产；
2.通过远程维护、预测性维护，降低维护成本，提高资源的利用率和客户的满意度。
3.通过机床云制造平台，实现个性化制造服务，打造新的业务模式。
5.3社会价值
验证示范平台的特点是通过引入物联网技术，改变了传统制造业的生产加工流程及传统制造模式，为企业客户提供了更加安全和灵活的生产方式，提高了设备利用率，增加了生产效率，提高了设备厂家的售后服务，降低了故障导致的宕机时间。
3验证示范平台技术可行性
验证示范平台解决方案架构如图1所示
图1.解决方案系统架构图
设备接入通过在NC上部署SDK，也可以通过iBOX进行相关设备接入，以方便接入MES等企业本地系统
设备通过安全链路VPN接入，可以保证相关的数据和接入安全。
服务层主要提供个性化制造所必须的相关服务，通过把个性化的关键环节进行拆分，对重点的一些服务进行梳理和划分，可以满足服务的需要和相关架构要求，每个部分都具备可行性。
从应用层来看，主要是实现个性化制造的管理、配置、及与设计师的沟通，可以以App的形式进行发布；从管理和配置方面，可以通过Web的形式进行研发，都具备可行性。
6.1物理平台
智能机床：
在初始阶段,由于有限的试验站点访问权限，机床云制造平台安全平台将仅限于现有的合作伙伴
物联网网关：
主要进行机床通讯协议转换，提供通讯服务
云端资源服务：
需要提供云端服务器和网络接入设施，并提供相关的进行个性化制造的机床设备。
6.2机床软件平台
VPN客户端：
用于与安全网关建立安全的链接通道。
数据接入平台：
用于解析加密数据，并且对连入平台的设备进行统一管理及验证。
服务层：
图中相关的服务要进行开发，并在个性化服务平台上进行部署。
验证示范平台的主要工作是要把相关的服务定义和研发出来，能够同个应用层把各个服务进行串接，满足个性化制造的需求。
应用层：
开发面向用户和设计师及运营管理的应用，展现个性化制造的实际应用过程。
4技术及测试台的关系
7.1AII总体架构
下图显示了系统组件部署在参考架构中的不同层的情况
7.2AII安全
验证示范平台将遵循工业互联网产业联盟提供的安全指导原则进行安全设计、实现和测试。
将和AII安全组密切合作，邀请安全组成员参加验证示范平台项目评审。
本验证示范平台安全设计原则：
智能机床及网络系统会都受到内或外的攻击，要考虑各种安全情况。
1）系统具备标准安全协议（例如SSL、SSH，VPN连接），对系统的访问总是进行身份验证和，并与授权系统相关联。
2）系统间通信包含敏感数据时通过标准安全协议加密以确保安全
3）不留下任何未受保护或未使用的开放端口，并且在利用公有云的的防火墙规则，系统在VPN环境中部署。
4）系统所有面向外部的访问API要执行身份验证
5）系统对安全凭据存储加密
6）系统对敏感数据单独加密（包括隐私）
7）系统对安全密钥实施轮换政策
8）网关采用数据加密交互。
9）传输数据通道采用VPN加密。
10）智能机床使用安全SDK对系统进行保护。
如指令白名单，数据加密。
7.3详细清单
设备名称
数量
说明
I5智能机床
1
测试核心设备
数据采集模块
1
收集机床产生的数据
安全sdk
1
对机床系统进行保护
交换机
1
按需
路由器
1
按需
IoT网关
1
网络通道加密
vpn服务器
1
网络通道解密
3g/4g模块
1
如具备有线网络可省略
验证示范平台中设计的组件：
7.4风险模型
验证示范平台面临的风险如下：
∙验证示范平台与验证示范平台之间未采取逻辑隔离，这将导致增大了生产大区内出现的潜在风险及容易遭受内外部（主动、被动）攻击可能。
∙验证示范平台所在区域网络中的其他系统针对系统漏洞未实施有效的措施，这将导致系统存在大量安全漏洞，使攻击者在未授权的情况下访问或破坏机床系统。
∙操作员和工程师的USB设备，服务器USB口和交换机闲置网口，仅从制度上要求禁止随意接入，实际缺乏技术上的防护措施，由管理漏洞导致的存储介质交叉使用，将导致数据泄露和病毒感染。
∙通过设备后门进行的远程维护服务，一旦攻击者控制了验证示范平台的一台机床，则可能控制整个区域的机床。
风险评估模型说明：
环境
漏洞等级
主要漏洞
举例
现场
3
∙物理破坏&改变
∙设备模拟
∙物理攻击
∙网络攻击
修改验证示范平台上的数据采集模块
客户侧/受控的设备
3
∙内部未授权的访问
∙外部模拟
∙网络攻击
不合法设备连接
云环境
5
∙内部未授权的访问
∙网络攻击
云服务平台
∙
来自外在攻击的潜在破坏
验证示范平台首先从检测设备和系统执行部件的功能开始高等级漏洞评估。
把他们分为5类，每一类指配一个等级。
功能类别
PotentialImpactsifcompromised
DamageLevel
[智能机床系统]
∙导致系统参数恶意调整
5
[数据采集模块]
∙数据篡改
∙服务中断
4
[安全]
∙伪造假的正确数据
∙伪造错误的假数据
∙无法运行
5
[保密性]
∙敏感数据和业务的泄露
3
[只读信息]
∙不正确的信息导致错误的统计信息
2
设备和系统部件的评估
下表列出了通用的风险评估，这些评估基于漏洞和破坏等级。
物理部署环境
[智能机床系统]（5）
[数据采集模块]（4）
[安全]
（5）
[保密性]（3）
[只读信息]
（2）
现场（5）
25
20
25
15
10
客户侧
（3）
15
12
15
9
6
云环境
（2）
10
8
10
6
4
7.5安全联系人
7.6AII数据管理
收集上来的数据会统一进入我们的大数据处理中心，进行统一存储以便后续的分析提炼。
7.7AII验证示范平台
此验证示范平台主要目的在于测试机床云制造平台安全互联，是机床领域第一个AII验证示范平台，该验证示范平台的方案可以对其他工业互联网智能设备的组网安全提供参考
5交付件
机床云制造平台将遵循传统的开发生命周期，分四个阶段开发：
●阶段1（Q22016）:
需求分析目标：
✓根据安全要求和业界实践确定需求和适用条件
✓分析潜在隐患
✓确定个性化制造的需求交付件：
•机床云制造平台需求描述文档。
成功标准：
•文档完成并通过评审。
●阶段2（Q32016）:
初始验证示范平台设计目标：
✓确定系统架构的技术参数；
✓针对使用案例提出定制化的解决方案；
✓确定整体解决方案；交付件：
•机床云制造平台整体解决方案
成功标准：
•文档完成并通过评审。
●阶段3（Q42016）:
验证示范平台开发目标：
✓开发并集成相关的功能模块.
✓装配模块到机床和云端并初步测试系统的安全性.
✓研发个性化制造部分，并进行测试交付件：
•测试报告：
说明验证示范平台的操作流程；
•提议可复制的改造流程。
成功标准：
•验证示范平台部署鉴定完成。
●阶段4（Q12017）:
部署及验证目标：
✓在智能云科云端及沈机上海部署验证示范平台.
✓验证验证示范平台的市场价值.交付件：
•评估报告：
评估部署的实效性；
•优化可复制的改造流程；
•可复制改造流程的商业案例。
成功标准：
•完成可复制流程更广泛部署的鉴定。
6验证示范平台使用者
●欢迎All成员企业参与
✓机床IoT网关/
✓提供3、4G无线通讯模组的运营商
✓模拟与验证
✓其他智能终端
●在初始阶段,由于有限的试验站点访问权限，机床云制造平台安全平台将仅限于现有的合作伙伴。
●之后，验证示范平台团队将根据企业对帮助实现目标考虑增加更多的公司.
7知识产权说明
合作伙伴将就知识产权管理达成一致原则。
这些原则将细化规则以确保尽可能广泛的传播应用案例方案结果，同时保证妥善保护知识产权和保密信息。
此原则将针对以下几点详细说明通用规则：
•保密和出版规程
•知识产权报告和纠纷解决机制
•发表专利和授权许可的权利
•共同所有权问题及访问权限
8部署，操作和访问使用
验证示范平台的部署和操作将在中国进行。
物理组件将安装在本地工厂（沈阳机床上海研究院）或相关客户企业（本地和远程管理）。
同时，软件部署在云上。
访问控制和管理权限极限与参与者。
9资金
资金来源：
验证示范平台的资金将来自于参与的企业。
10时间轴
2016Q2：
完成阶段1—需求分析
2016Q3：
完成阶段2—初始验证示范平台设计
2016Q4：
完成阶段3—完成验证示范平台开发
2017Q1：
完成阶段4—完成验证示范平台的部署及验证
11附加信息
暂无
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