高巍
摘要:從目前工廠網(wǎng)絡(luò)面對(duì)智能制造需求存在的問(wèn)題出發(fā),分析工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) “三化(IP化、扁平化、無(wú)線化)+靈活組網(wǎng)”的發(fā)展趨勢(shì),指出工業(yè)生產(chǎn)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模式的融合體現(xiàn)為四大類:信息技術(shù)(IT)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合、操作技術(shù)(OT)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合、企業(yè)專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合、產(chǎn)品服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)的融合,并認(rèn)為工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合仍將基于目前以IP技術(shù)為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系。
關(guān)鍵詞: 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);智能制造;互聯(lián)網(wǎng);IT;OT
Abstract:In this paper, considering the existing problems of plant network faced by intelligent manufacturing, we analyze the development trend of plant network: IP networking, flat networking, wireless networking, and flexible networking. We also summarize the integration of the industrial manufacturing and the internet service model, including the convergence of information technology (IT) system, operation technology (OT) system, enterprise network, and product service with the Internet. It is believed that the integration of the plant network and the Internet will be based on the IP technology.
Key words: industrial Internet; intelligent manufacturing; Internet; IT; OT
2015年發(fā)布的《中國(guó)制造2025》是中國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。“智能制造”是《中國(guó)制造2025》中的重要關(guān)鍵詞,可以總結(jié)為以“智能化生產(chǎn)”為主要制造形態(tài),以“個(gè)性化定制”為主要生產(chǎn)方式,以“網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同”為主要的組織機(jī)制,以“服務(wù)化轉(zhuǎn)型”為主要的發(fā)展方向的新型工業(yè)發(fā)展模式。
信息化與工業(yè)化的深度融合是實(shí)現(xiàn)智能制造的前提條件,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)“智能制造”的重要基礎(chǔ)設(shè)施。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就是工業(yè)制造業(yè)與信息通信技術(shù)(ICT)產(chǎn)業(yè)的交叉領(lǐng)域,綜合了工業(yè)制造、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新。預(yù)計(jì)在未來(lái)幾十年內(nèi),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)應(yīng)用、技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模集中創(chuàng)新,可能引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與架構(gòu)的發(fā)展,并引發(fā)工業(yè)制造模式的變革。
1 工業(yè)制造領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展
現(xiàn)狀
當(dāng)前,工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的飛躍,以微處理器為核心的智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨著生產(chǎn)過(guò)程控制的自動(dòng)化和數(shù)字化,數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)延伸到工業(yè)控制領(lǐng)域。隨著企業(yè)信息化的發(fā)展,連接信息終端與IT系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)也成為工廠網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。
1.1 工廠網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
目前工廠網(wǎng)絡(luò)的一般架構(gòu)如圖1所示。
總體來(lái)看,工廠網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)“兩層三級(jí)”的結(jié)構(gòu)。“兩層”是指存在“信息技術(shù)(IT)網(wǎng)絡(luò)”和“操作技術(shù)(OT)網(wǎng)絡(luò)”兩層技術(shù)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò);“三級(jí)”是指根據(jù)目前工廠管理層級(jí)的劃分,網(wǎng)絡(luò)也被分為“現(xiàn)場(chǎng)級(jí)”、“車間級(jí)”、“工廠級(jí)/企業(yè)級(jí)”3個(gè)層次,每層之間的網(wǎng)絡(luò)配置和管理策略相互獨(dú)立。
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),或稱為OT網(wǎng)絡(luò),主要用于連接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制器,如可編程控制器(PLC)、過(guò)程控制系統(tǒng)(DCS)、分散控制系統(tǒng)(FCS)等,以及傳感器、伺服器、監(jiān)測(cè)控制設(shè)備等部件。工業(yè)控制過(guò)程對(duì)網(wǎng)絡(luò)的主要需求是網(wǎng)絡(luò)的確定性(包括對(duì)時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)的嚴(yán)格要求,以及時(shí)間同步要求等)和可靠性(網(wǎng)絡(luò)的丟包率與可用性)。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)可分為現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)兩大類。
工廠信息網(wǎng)絡(luò),或稱為IT網(wǎng)絡(luò),主要由IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,并通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和安全隔離。
1.2 OT網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
OT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)兩類。
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代初,目前在工業(yè)控制領(lǐng)域占有60%以上的市場(chǎng)份額。雖然經(jīng)歷了30多年的標(biāo)準(zhǔn)化努力,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍呈現(xiàn)“諸侯割據(jù),各自封閉”的狀況,許多國(guó)際制造業(yè)的巨頭形成并把控了各自不同的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并應(yīng)用在不同的工業(yè)領(lǐng)域,如西門子的PROFIBUS、施耐德的Modbus、博世的CAN總線等。在現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的第4版中,包括了20種不同的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),也體現(xiàn)了目前工業(yè)控制領(lǐng)域各自為戰(zhàn)的局面。
隨著工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中信息化水平的不斷提高,現(xiàn)場(chǎng)總線正在向能夠兼容互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的工業(yè)以太網(wǎng)演進(jìn)。工業(yè)以太網(wǎng)使基于IP技術(shù)的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)控制能力一直延伸到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。目前工業(yè)以太網(wǎng)雖然都是基于標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)(IEEE802.3)技術(shù),但其技術(shù)體系也呈現(xiàn)“各自獨(dú)立”的局面,主要有西門子的PROFINET、羅克韋爾/思科的Ethernet/IP、倍福(Beckhoff)的EtherCAT等標(biāo)準(zhǔn)。總體上看,在工業(yè)控制領(lǐng)域中工業(yè)以太網(wǎng)的市場(chǎng)份額(2015年為34%)仍然低于現(xiàn)場(chǎng)總線,但近年來(lái)一直呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì),預(yù)計(jì)到2017年其市場(chǎng)份額將達(dá)到38%。
中國(guó)在工業(yè)控制領(lǐng)域一直處于比較弱勢(shì)的地位,雖然由浙江大學(xué)、浙江中控技術(shù)有限公司、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所等提出的面向工廠自動(dòng)化的以太網(wǎng)(EPA)技術(shù)已經(jīng)在2005年被列入IEC61158標(biāo)準(zhǔn),但在產(chǎn)業(yè)中實(shí)際市場(chǎng)份額較低[1-2]。
2 工廠網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題
目前工廠網(wǎng)絡(luò)中這種技術(shù)體系和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互隔離的狀況使IT系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的通信存在很多障礙,難以滿足智能制造的需要,主要體現(xiàn)在以下3點(diǎn):
(1)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)信息化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系各異,難以融合互通。智能化生產(chǎn)需要企業(yè)信息化系統(tǒng)充分收集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息,以實(shí)現(xiàn)智能化的決策反饋。但目前工業(yè)企業(yè)內(nèi)部在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)“工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)”和“企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)”的兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)劃分,工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)以工業(yè)總線、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)為基礎(chǔ),企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)則以IP/以太網(wǎng)為基礎(chǔ)。兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)之間由于技術(shù)體系的差異難以實(shí)現(xiàn)充分的信息交互,而且由于目前工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)呈現(xiàn)“七國(guó)八制,諸侯割據(jù)”的狀態(tài),采用不同標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)之間的互通也存在極大障礙。因此,亟需在保障生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全的前提下,打通企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的有效采集和流動(dòng)。
(2)工業(yè)生產(chǎn)全流程存在大量“信息死角”,亟需實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。智能制造是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、維護(hù)全流程的信息化、網(wǎng)絡(luò)化,但目前從機(jī)器設(shè)備、控制系統(tǒng),到產(chǎn)供銷各流程還有大量沒(méi)有實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,或“智能化使能”的環(huán)節(jié)。在工業(yè)企業(yè)內(nèi)部,由于沒(méi)有充分的網(wǎng)絡(luò)覆蓋,大量與生產(chǎn)、管理相關(guān)的數(shù)據(jù)無(wú)法生成和采集,這會(huì)使得企業(yè)信息化系統(tǒng)變成是信息死海中的一個(gè)個(gè)“孤島”,難以發(fā)揮其作用。
(3)工業(yè)制造過(guò)程與互聯(lián)網(wǎng)的融合不足,難以催生新模式、新業(yè)態(tài)。無(wú)論是個(gè)性化定制還是網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同,以及制造業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型,互聯(lián)網(wǎng)都在其中發(fā)揮了連接產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置的重要作用。目前,中國(guó)的工業(yè)企業(yè)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的融合利用還很不足,對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用大多數(shù)僅限于信息發(fā)布等簡(jiǎn)單形式,“互聯(lián)網(wǎng)+制造”所引發(fā)的新模式、新業(yè)態(tài)還遠(yuǎn)未得到開(kāi)發(fā)。
3 工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合
發(fā)展
3.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶動(dòng)工廠網(wǎng)絡(luò)與
互聯(lián)網(wǎng)的融合
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)過(guò)程的改造一方面體現(xiàn)在覆蓋工業(yè)生產(chǎn)生命周期的信息采集與分析,另一方面體現(xiàn)在利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的資源配置、協(xié)同合作和延伸服務(wù)。這些愿景需要工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)充分的融合。
工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)以3類企業(yè)主體、7類互聯(lián)主體、9種互聯(lián)類型為特點(diǎn)的互聯(lián)體系,如圖2所示。
3類企業(yè)主體包括工業(yè)制造企業(yè)、工業(yè)服務(wù)企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。工業(yè)制造企業(yè)提供基本的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)能力;工業(yè)服務(wù)企業(yè)利用對(duì)智能產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集、建模、分析形成創(chuàng)新的用戶服務(wù)模式與業(yè)態(tài);互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)利用其平臺(tái)資源優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)全生命周期的資源優(yōu)化配置。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中,這3類企業(yè)的角色是不斷滲透,并且不斷進(jìn)行轉(zhuǎn)換的。
7類互聯(lián)主體包括在制品、智能機(jī)器、工廠控制系統(tǒng)、工廠信息系統(tǒng)、智能產(chǎn)品、協(xié)作企業(yè)和用戶。在目前的工業(yè)生產(chǎn)模式中,機(jī)器、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等主體已經(jīng)具備了一定的互聯(lián)能力,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)主體進(jìn)一步擴(kuò)展至在制產(chǎn)品、智能產(chǎn)品、用戶等工業(yè)生產(chǎn)生命周期各環(huán)節(jié)、各層面的主體之中,這也需要新型傳感設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等使能技術(shù)的支撐。
9種互聯(lián)類型包括了7類互聯(lián)主體之間復(fù)雜多樣的互聯(lián)關(guān)系,目前已梳理出的互聯(lián)類型可能還不能完全體現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中互聯(lián)關(guān)系的復(fù)雜性。這些互聯(lián)關(guān)系體現(xiàn)出工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)OT系統(tǒng)或IT系統(tǒng)互聯(lián)的范疇,成為連接生產(chǎn)能力、設(shè)計(jì)能力、商業(yè)能力以及用戶服務(wù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其支撐技術(shù)也涵蓋了已有的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)。
3.2 工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的
融合
面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的需求,工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)正逐步與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)融合,呈現(xiàn)“三化(IP化、扁平化、無(wú)線化)+靈活組網(wǎng)”的發(fā)展趨勢(shì)。
IP化是指OT網(wǎng)絡(luò)的IP化,以實(shí)現(xiàn)從機(jī)器設(shè)備到IT系統(tǒng)的端到端IP互聯(lián),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造系統(tǒng)更大范圍、更深層次的數(shù)據(jù)交互與協(xié)同。IP網(wǎng)絡(luò)是目前互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)信息系統(tǒng)普遍采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),通過(guò)“IP到底”實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程信息采集是合理的技術(shù)選擇。目前以PROFINET、Ethernet/IP等為代表的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議已經(jīng)支持為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分配IP地址,并可以實(shí)現(xiàn)IP流量與控制信息的共線傳送。
扁平化是減少工廠內(nèi)數(shù)據(jù)傳送的層級(jí),實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和IT系統(tǒng)間的快速流通,并支持實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析與決策反饋,從而實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。扁平化有兩層含義:一是OT層面的扁平化,將傳統(tǒng)上現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、車間級(jí)、控制級(jí)等復(fù)雜分層的OT網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一為扁平化的二層網(wǎng)絡(luò);二是IT、OT的融合化,通過(guò)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)類設(shè)備實(shí)現(xiàn)IT層和OT層的數(shù)據(jù)融合互通。
無(wú)線化是利用各種無(wú)線技術(shù)支持工廠內(nèi)更加廣泛的信息采集與傳送,消除工廠內(nèi)的“信息死角”。目前傳統(tǒng)的2G/3G/LTE、WiFi及zigbee等無(wú)線技術(shù)已經(jīng)逐步在工業(yè)互聯(lián)中獲得一定規(guī)模的應(yīng)用;同時(shí)針對(duì)于工業(yè)場(chǎng)景的工業(yè)無(wú)線技術(shù)也開(kāi)始出現(xiàn),如WIA-PA、WirelessHART及ISA100.11a等。但工業(yè)無(wú)線的應(yīng)用總體還處于初期階段,實(shí)際應(yīng)用部署較少,且主要在流程工業(yè)領(lǐng)域。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,工業(yè)無(wú)線技術(shù)將逐步成為有線網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充,但還需要解決電磁信道干擾、低功耗、可靠性等關(guān)鍵問(wèn)題。
5G技術(shù)在場(chǎng)景設(shè)計(jì)中已經(jīng)考慮到低功耗、大連接、高可靠的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景,未來(lái)可能在工業(yè)無(wú)線領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。
靈活組網(wǎng)是面向柔性生產(chǎn)的需要,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的靈活組織及生產(chǎn)設(shè)備的“即插即用”。目前的工業(yè)生產(chǎn)(主要指離散工業(yè))基本上都是“剛性生產(chǎn)”模式,其互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也是“剛性網(wǎng)絡(luò)”,制造環(huán)節(jié)中機(jī)器、設(shè)備、輔助工具等需要按照預(yù)先的設(shè)定進(jìn)行互聯(lián)。未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模定制化的特點(diǎn)需要資源組織更加靈活,更加智能,以軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)為基礎(chǔ)的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)整,打破工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)剛性組織的局限,適應(yīng)智能機(jī)器自組織和生產(chǎn)線敏捷部署的要求[3]。
3.3 工業(yè)生產(chǎn)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模式的
融合
目前工業(yè)生產(chǎn)生命周期與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合主要是商業(yè)銷售環(huán)節(jié)的結(jié)合,并催生出“淘工廠”等新業(yè)態(tài)。隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)、服務(wù)模式的發(fā)展,原來(lái)局限在工廠內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程逐步走向外部網(wǎng)絡(luò),體現(xiàn)為工廠內(nèi)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與工廠外網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng))逐步實(shí)現(xiàn)融合,以實(shí)現(xiàn)更為靈活的生產(chǎn)組織、更加優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)分工、更加便捷的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作,或形成以往無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新的服務(wù)業(yè)態(tài)[4]。
工業(yè)生產(chǎn)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模式的融合體現(xiàn)為四大類:IT系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合、OT系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合、企業(yè)專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合、產(chǎn)品服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)的融合。
IT系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)融合從網(wǎng)絡(luò)層面來(lái)看是工廠內(nèi)部IT網(wǎng)絡(luò)向外網(wǎng)的延伸。企業(yè)將其IT系統(tǒng)(如企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)(CRM)等)托管在互聯(lián)網(wǎng)的云服務(wù)平臺(tái)中,或利用軟件即服務(wù)(SaaS)服務(wù)商提供的企業(yè)IT軟件服務(wù)。目前美國(guó)的Autodesk、法國(guó)的達(dá)索,以及中國(guó)的數(shù)碼大方等企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始面向中小企業(yè)提供這類云服務(wù)。
OT系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)融合從網(wǎng)絡(luò)層面看是OT系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向外網(wǎng)的延伸。在一些人力較難達(dá)到,且又需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程調(diào)整和維護(hù)的場(chǎng)景下,需要通過(guò)可靠的互聯(lián)網(wǎng)連接,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的OT系統(tǒng)控制。目前沈陽(yáng)機(jī)床廠的“i5”平臺(tái)可以初步實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地理位置機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制,就是這類服務(wù)的雛形,但不同的OT業(yè)務(wù)流對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求不同。目前互聯(lián)網(wǎng)的質(zhì)量對(duì)于時(shí)延、抖動(dòng)、可靠性等有著極高要求的實(shí)時(shí)控制和同步實(shí)時(shí)控制還很難承載。
企業(yè)專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合是將在公眾網(wǎng)絡(luò)中為企業(yè)生成獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)平面,并可對(duì)帶寬、服務(wù)質(zhì)量等進(jìn)行定制。這類業(yè)務(wù)場(chǎng)景不僅需要為企業(yè)提供獨(dú)立的鏈路資源,還需要提供獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)資源控制能力,開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)可編程能力,以及定制化的網(wǎng)絡(luò)資源(如帶寬、服務(wù)質(zhì)量等)。目前的互聯(lián)網(wǎng)尚不支持此類業(yè)務(wù)場(chǎng)景,需要網(wǎng)絡(luò)虛擬化及軟件定義技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與部署。
產(chǎn)品服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)融合將通過(guò)智能工業(yè)產(chǎn)品的信息采集和聯(lián)網(wǎng)能力為工業(yè)企業(yè)提供新的產(chǎn)品服務(wù)模式。目前IBM、微軟、GE等公司紛紛推出各自的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析平臺(tái),工業(yè)企業(yè)基于這些平臺(tái)可以為用戶提供產(chǎn)品監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)性維護(hù)等延伸服務(wù),從而延長(zhǎng)了工業(yè)生產(chǎn)的價(jià)值鏈。這類業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)是對(duì)海量產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè),需要通過(guò)無(wú)線等技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品的泛在接入。
3.4 工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的
技術(shù)需求
基于我們目前的研究,工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合仍將基于目前以IP技術(shù)為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系。另外由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要連接大量的無(wú)處不在的企業(yè)、用戶、智能產(chǎn)品(如汽車、工程機(jī)械)等,需要依托公眾網(wǎng)絡(luò),因此從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部署的角度看,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)和公眾網(wǎng)絡(luò)融合在一起,部分環(huán)節(jié)有可能采用專網(wǎng)或虛擬專網(wǎng)[5]。
雖然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)引發(fā)的工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合尚在發(fā)展初期,但一些關(guān)鍵技術(shù)需求或方向已經(jīng)顯現(xiàn),包括以下6個(gè)方面:(1)支持控制信息與數(shù)據(jù)信息共線傳送的高可靠工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù);(2)面向工業(yè)生產(chǎn)的無(wú)線解決方案;(3)支持生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)靈活組網(wǎng)的SDN技術(shù);(4)包括NB-IoT、5G在內(nèi)的面向海量產(chǎn)品泛在接入的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù);(5)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)向云端集成的信息傳送技術(shù);(6)支持骨干網(wǎng)絡(luò)多租戶隔離的網(wǎng)絡(luò)虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
4 中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的
建議
(1)利用科研專項(xiàng)等方式加快中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)化,并以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的形式集中工業(yè)企業(yè)、IT企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)以及研究機(jī)構(gòu)的力量,盡快實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用,形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
(2)利用中國(guó)ICT、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)方面的比較優(yōu)勢(shì),加強(qiáng)ICT新技術(shù)與工業(yè)領(lǐng)域融合技術(shù)的研究,在一些新興技術(shù)領(lǐng)域形成我們自己的突破點(diǎn),占據(jù)國(guó)際技術(shù)研究的前沿。
(3)鼓勵(lì)中國(guó)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等積極參與國(guó)際工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)組織活動(dòng),緊跟國(guó)際工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)展的步伐,并爭(zhēng)取對(duì)其發(fā)展方向產(chǎn)生影響。
(4)建立國(guó)家級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新平臺(tái),圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體技術(shù)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、標(biāo)識(shí)解析、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)云平臺(tái)、安全防護(hù)等領(lǐng)域的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品驗(yàn)證,構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新服務(wù)體系,開(kāi)展產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化與推廣,引領(lǐng)和支撐中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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