沈陽，鐵西經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，寶馬在全球的第25家工廠就設(shè)立于此。

總投資15億歐元、廠區(qū)占地面積2.07平方公里、年產(chǎn)汽車20萬臺(tái)，這些數(shù)字概括了寶馬沈陽鐵西工廠的“體量”。有媒體將其與寶馬設(shè)在德國萊比錫的工廠相提并論，并把沈陽鐵西工廠稱之為“黑土地上的‘萊比錫’”。沈陽本地媒體評(píng)論認(rèn)為，這家工廠讓沈陽進(jìn)入了“寶馬時(shí)代”。

寶馬沈陽鐵西工廠之所以會(huì)得到這樣的贊譽(yù)，與其先進(jìn)的工廠建設(shè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不無關(guān)系。在這里出產(chǎn)的汽車，其每個(gè)螺絲的擰緊程度都會(huì)被電腦錄入系統(tǒng)并一直保存到車輛報(bào)廢為止，以確保每一項(xiàng)數(shù)據(jù)都是可追溯的。更加關(guān)鍵的是，無論是高速?zèng)_壓機(jī)、焊接機(jī)器人，還是可編程控制器、網(wǎng)絡(luò)傳輸，甚至于整套自動(dòng)化管理體系和倉儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，都與寶馬全球的任何一家工廠一樣。這就保證了寶馬鐵西工廠能夠與國際最先進(jìn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)保持完全同步。

可以說，鐵西工廠是集現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)于大成的代表作。而提到現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)，我們就需要引出一個(gè)當(dāng)前炙手可熱的名詞：工業(yè)以太網(wǎng)。

機(jī)器人背后的網(wǎng)絡(luò)變革

對于外行人來說，參觀工廠時(shí)最吸引眼球的莫過于那些定位精準(zhǔn)、一絲不茍的機(jī)器人，亦或者是在軌道上孜孜不倦跑來跑去的自動(dòng)倉儲(chǔ)運(yùn)輸車，而很少有人關(guān)心其背后的內(nèi)容。比如，上文提到的螺絲擰緊數(shù)據(jù)是如何被傳送到存儲(chǔ)設(shè)備中的？機(jī)器人和運(yùn)輸車又是通過誰接收命令的？

同以太網(wǎng)一樣，工業(yè)生產(chǎn)同樣需要網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)。機(jī)器的工作數(shù)據(jù)傳送，控制系統(tǒng)的命令下發(fā)、測量儀器的通信等操作均依賴這個(gè)網(wǎng)絡(luò)完成。工業(yè)系統(tǒng)長期的獨(dú)立和專用特性，使得工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)走出了一條與我們常見的以太網(wǎng)完全迥異的數(shù)字化體系，也使得其有了專有的名詞：現(xiàn)場總線（Fieldbus）。而在此之前，機(jī)器之間的通信還是依靠模擬信號(hào)甚至開關(guān)電平信號(hào)進(jìn)行的。

盡管現(xiàn)場總線將機(jī)器之間的通信提升到了數(shù)字時(shí)代，不過隨著應(yīng)用的深入，人們發(fā)現(xiàn)其存在著一些不足。首先，現(xiàn)場總線領(lǐng)域協(xié)議種類眾多，達(dá)到了十幾種而且互不兼容，這不僅增加了用戶的施工難度，而且還提高了工程造價(jià)；其次，這些協(xié)議大多封閉，無法滿足當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)定制化需求；此外，工業(yè)總線數(shù)據(jù)包的傳輸延遲和速率問題沒有較好的解決方法。

時(shí)空交錯(cuò)，在現(xiàn)場總線遭遇應(yīng)用難題的同時(shí)，以太網(wǎng)技術(shù)卻得到了極大發(fā)展。由于開放特性，使得其在應(yīng)用中群策群力，解決了不少發(fā)展過程中的技術(shù)難題。這使得人們開始考慮將以太網(wǎng)中的TCP/IP協(xié)議引入工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。這就形成了工業(yè)以太網(wǎng)的概念。

工業(yè)領(lǐng)域分析調(diào)研機(jī)構(gòu)ARC集團(tuán)認(rèn)為，從智能電網(wǎng)的實(shí)施，特別是變電站自動(dòng)化，到智能化鐵路、公路以及其他運(yùn)輸項(xiàng)目正越來越依賴工業(yè)以太網(wǎng)。在過程自動(dòng)化領(lǐng)域中，工業(yè)以太網(wǎng)已成為控制層骨干網(wǎng)的首選，并逐漸向設(shè)備層遷移。工業(yè)以太網(wǎng)越來越多地作為常規(guī)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，在很多工業(yè)領(lǐng)域替代了特定應(yīng)用的現(xiàn)場總線。

“兩化融合”從網(wǎng)絡(luò)開始

廣義上來說，工業(yè)以太網(wǎng)依然是現(xiàn)場總線的一種分支，其符合現(xiàn)場總線在制造與控制設(shè)備之間進(jìn)行通信的定義。不過從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，二者又完全不同。工業(yè)以太網(wǎng)的出現(xiàn)，打破了工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)的屏障，擴(kuò)充了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，將原本的單機(jī)自動(dòng)化擴(kuò)展到了整個(gè)工廠自動(dòng)化的級(jí)別，提高了傳輸速率、傳輸距離和開放性。同時(shí)，其還降低了工程部署的成本，并可以直接控制和訪問生產(chǎn)級(jí)別的所有數(shù)據(jù)。目前我們所能見到的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，包括了Modbus TCP/IP、ProfiNet、Ethernet/IP等。

在這些不同的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之中，ProfiNet尤為受到汽車廠商所青睞。2004年11月在紐倫堡舉辦的SPS/IPC/Drives展覽會(huì)上，奧迪、寶馬、戴姆勒-克萊斯勒和大眾四家德國主要汽車公司宣布同意支持工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議ProfiNet。這一協(xié)議不僅具備工業(yè)以太網(wǎng)的特性，同時(shí)可以整合原有得到廣泛應(yīng)用的ProfiBus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和管理架構(gòu)，形成完整的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，保護(hù)了用戶的原有投資。除汽車行業(yè)以外，煙草行業(yè)目前也已經(jīng)成為ProfiNet的一個(gè)重要推廣領(lǐng)域。

目前，寶馬在全球的工廠建設(shè)中都采用了來自西門子的ProfiNet工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，本文開頭所提到的沈陽鐵西工廠也不例外。

工業(yè)以太網(wǎng)的出現(xiàn)，使得工廠實(shí)現(xiàn)了從管理到現(xiàn)場“一線通”的愿望。用戶只需要掌握一種技術(shù)，即可滿足全自動(dòng)化工廠、全數(shù)字化工廠的建設(shè)需求。同時(shí)，其也將自動(dòng)化語言帶入到了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。目前，赫思曼等廠商已經(jīng)開始將以太網(wǎng)中的SNMP協(xié)議帶入到工業(yè)領(lǐng)域，利用可編程控制器配置交換機(jī)成為指日可待的事情。此外，工業(yè)以太網(wǎng)也讓無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工廠成為可能。

從工廠走出去

信息化與工業(yè)領(lǐng)域的交融無時(shí)無刻不在進(jìn)行之中。從車身設(shè)計(jì)到工廠規(guī)劃，再到發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)，數(shù)字化工廠正在優(yōu)化從設(shè)計(jì)到制造的每個(gè)環(huán)節(jié)。增加柔性、減少系統(tǒng)復(fù)雜性和節(jié)能需求、更少的調(diào)試時(shí)間、更短的生產(chǎn)爬坡時(shí)間、創(chuàng)新的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、更快的新產(chǎn)品上市需求，數(shù)字化工廠所能夠帶來的這些益處，無不令汽車企業(yè)心動(dòng)。

以工業(yè)以太網(wǎng)為代表的“兩化融合”技術(shù)，正在逐漸走出工廠，邁向更為廣闊的應(yīng)用空間。經(jīng)受過工業(yè)生產(chǎn)高溫、高腐蝕性、強(qiáng)震的“洗禮”，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的可靠性已經(jīng)得到了業(yè)界的認(rèn)可。如今其已經(jīng)開始被應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)的信息通信與交互之中，特別是在城市交通交通信號(hào)控制系統(tǒng)、高清電子警察系統(tǒng)、高清卡口系統(tǒng)等智能交通系統(tǒng)等部分。

來自ARC集團(tuán)的觀點(diǎn)認(rèn)為，原本很大程度上依賴于離散自動(dòng)化應(yīng)用的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)市場，目前的增長逐漸受到其在基礎(chǔ)設(shè)施和過程自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用的影響。這些新機(jī)遇，加上以太網(wǎng)繼續(xù)鞏固其作為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施首選的地位，聯(lián)合即將到來的物聯(lián)網(wǎng)，正助力工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)市場的兩位數(shù)增長。

在這一背景下，傳統(tǒng)的IT和通信廠商，比如華為、思科，也開始逐漸關(guān)注起工業(yè)以太網(wǎng)市場。在以太網(wǎng)交換和管理方面，對于他們來說擁有著先天的優(yōu)勢。在工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)以太網(wǎng)正在掀起一股全新的變革，這不僅僅體現(xiàn)在工業(yè)制造層面，也深刻影響到了信息化技術(shù)、供應(yīng)鏈，乃至我們的學(xué)習(xí)和生活。