工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推動工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展

控制工程網(wǎng)
信息化與工業(yè)化的深度融合是實現(xiàn)智能制造的前提條件,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實現(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。

從目前工廠網(wǎng)絡(luò)面對智能制造需求存在的問題出發(fā),分析工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)“三化(IP化、扁平化、無線化)+靈活組網(wǎng)”的發(fā)展趨勢,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。

“智能制造”是《中國制造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)化的深度融合是實現(xiàn)智能制造的前提條件,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實現(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)計在未來幾十年內(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。

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)過程的控制已經(jīng)實現(xiàn)了從模擬信號到數(shù)字信號的飛躍,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)過程控制的自動化和數(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工廠網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

總體來看,工廠網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)“兩層三級”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”是指根據(jù)目前工廠管理層級的劃分,網(wǎng)絡(luò)也被分為“現(xiàn)場級”、“車間級”、“工廠級/企業(yè)級”3個層次,每層之間的網(wǎng)絡(luò)配置和管理策略相互獨立。

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)場的控制器,如可編程控制器(PLC)、過程控制系統(tǒng)(DCS)、分散控制系統(tǒng)(FCS)等,以及傳感器、伺服器、監(jiān)測控制設(shè)備等部件。工業(yè)控制過程對網(wǎng)絡(luò)的主要需求是網(wǎng)絡(luò)的確定性(包括對時延、時延抖動的嚴(yán)格要求,以及時間同步要求等)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)的主要實現(xiàn)技術(shù)可分為現(xiàn)場總線和工業(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,并通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和安全隔離。

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)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)兩類。

現(xiàn)場總線技術(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%以上的市場份額。雖然經(jīng)歷了30多年的標(biāo)準(zhǔn)化努力,現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍呈現(xiàn)“諸侯割據(jù),各自封閉”的狀況,許多國際制造業(yè)的巨頭形成并把控了各自不同的現(xiàn)場總線技術(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)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的第4版中,包括了20種不同的現(xiàn)場總線技術(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)過程中信息化水平的不斷提高,現(xiàn)場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。工業(yè)以太網(wǎng)使基于IP技術(shù)的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測控制能力一直延伸到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。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)??傮w上看,在工業(yè)控制領(lǐng)域中工業(yè)以太網(wǎng)的市場份額(2015年為34%)仍然低于現(xiàn)場總線,但近年來一直呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢。

根據(jù)最新的報告顯示,2019年工業(yè)以太網(wǎng)首次超越現(xiàn)場總線,工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)在以20%(去年22%)的穩(wěn)步增長率,占據(jù)全球市場的59%(去年是52%)。其中,EtherNet/IP是最大的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),占據(jù)市場的15%,但PROFINET在不??s小差距,目前占14%。以太網(wǎng)全球領(lǐng)跑者還有占7%的EtherCAT,占5%的Ethernet POWERLINK,占4%的Modbus-TCP,所有這些都呈穩(wěn)定增長態(tài)勢。有史以來第一次,現(xiàn)場總線下降了5%(去年增長6%),目前占新安裝節(jié)點的35%。占據(jù)主導(dǎo)地位的現(xiàn)場總線依舊是PROFIBUS,占據(jù)全球市場的10%,占6%的CC-Link緊隨其后,再后面是Modbus-RTU,占5%。

中國在工業(yè)控制領(lǐng)域一直處于比較弱勢的地位,雖然由浙江大學(xué)、浙江中控技術(shù)有限公司、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所等提出的面向工廠自動化的以太網(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)中實際市場份額較低。

工廠網(wǎng)絡(luò)存在的問題

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:

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)場的數(shù)據(jù)信息,以實現(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)。兩級網(wǎng)絡(luò)之間由于技術(shù)體系的差異難以實現(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),實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的有效采集和流動。

2、工業(yè)生產(chǎn)全流程存在大量“信息死角”,亟需實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。智能制造是設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、維護全流程的信息化、網(wǎng)絡(luò)化,但目前從機器設(shè)備、控制系統(tǒng),到產(chǎn)供銷各流程還有大量沒有實現(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)無法生成和采集,這會使得企業(yè)信息化系統(tǒng)變成是信息死海中的一個個“孤島”,難以發(fā)揮其作用。

3、工業(yè)制造過程與互聯(lián)網(wǎng)的融合不足,難以催生新模式、新業(yè)態(tài)。無論是個性化定制還是網(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),實現(xiàn)資源優(yōu)化配置的重要作用。目前,中國的工業(yè)企業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)的融合利用還很不足,對互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用大多數(shù)僅限于信息發(fā)布等簡單形式,“互聯(lián)網(wǎng)+制造”所引發(fā)的新模式、新業(yè)態(tài)還遠未得到開發(fā)。

工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展

1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶動工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對現(xiàn)有生產(chǎn)過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)類型為特點的互聯(lián)體系。

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、生產(chǎn)、維護能力;工業(yè)服務(wù)企業(yè)利用對智能產(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)利用其平臺資源優(yōu)勢實現(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,并且不斷進行轉(zhuǎn)換的。

7類互聯(lián)主體包括在制品、智能機器、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)主體進一步擴展至在制產(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)過程中的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)已經(jīng)遠遠超出了傳統(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)。

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)實現(xiàn)融合,呈現(xiàn)“三化(IP化、扁平化、無線化)+靈活組網(wǎng)”的發(fā)展趨勢。

IP化是指OT網(wǎng)絡(luò)的IP化,以實現(xiàn)從機器設(shè)備到IT系統(tǒng)的端到端IP互聯(lián),進而實現(xiàn)整個制造系統(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“IP到底”實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)全過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)場設(shè)備分配IP地址,并可以實現(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,實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)在生產(chǎn)現(xiàn)場和IT系統(tǒng)間的快速流通,并支持實時或準(zhǔn)實時的數(shù)據(jù)分析與決策反饋,從而實現(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)場級、車間級、控制級等復(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,通過業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)類設(shè)備實現(xiàn)IT層和OT層的數(shù)據(jù)融合互通。

無線化是利用各種無線技術(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;同時針對于工業(yè)場景的工業(yè)無線技術(shù)也開始出現(xiàn),如WIA-PA、WirelessHART及ISA100.11a等。但工業(yè)無線的應(yīng)用總體還處于初期階段,實際應(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)無線技術(shù)將逐步成為有線網(wǎng)絡(luò)的重要補充,但還需要解決電磁信道干擾、低功耗、可靠性等關(guān)鍵問題。

5G技術(shù)在場景設(shè)計中已經(jīng)考慮到低功耗、大連接、高可靠的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景,未來可能在工業(yè)無線領(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,通過網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)調(diào)整,實現(xiàn)生產(chǎn)過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)中機器、設(shè)備、輔助工具等需要按照預(yù)先的設(shè)定進行互聯(lián)。未來工業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模定制化的特點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)可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動態(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)智能機器自組織和生產(chǎn)線敏捷部署的要求。

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,原來局限在工廠內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)過程逐步走向外部網(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))逐步實現(xiàn)融合,以實現(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,或形成以往無法實現(xiàn)的新的服務(wù)業(yè)態(tài)。

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)。目前美國的Autodesk、法國的達索,以及中國的數(shù)碼大方等企業(yè)已經(jīng)開始面向中小企業(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。在一些人力較難達到,且又需要實現(xiàn)生產(chǎn)過程調(diào)整和維護的場景下,需要通過可靠的互聯(lián)網(wǎng)連接,實現(xiàn)遠程的OT系統(tǒng)控制。目前沈陽機床廠的“i5”平臺可以初步實現(xiàn)對不同地理位置機床的遠程監(jiān)測控制,就是這類服務(wù)的雛形,但不同的OT業(yè)務(wù)流對網(wǎng)絡(luò)要求不同。目前互聯(lián)網(wǎng)的質(zhì)量對于時延、抖動、可靠性等有著極高要求的實時控制和同步實時控制還很難承載。

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)生成獨立的網(wǎng)絡(luò)平面,并可對帶寬、服務(wù)質(zhì)量等進行定制。這類業(yè)務(wù)場景不僅需要為企業(yè)提供獨立的鏈路資源,還需要提供獨立的網(wǎng)絡(luò)資源控制能力,開放的網(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)場景,需要網(wǎng)絡(luò)虛擬化及軟件定義技術(shù)的進一步發(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,工業(yè)企業(yè)基于這些平臺可以為用戶提供產(chǎn)品監(jiān)測、預(yù)測性維護等延伸服務(wù),從而延長了工業(yè)生產(chǎn)的價值鏈。這類業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)是對海量產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測,需要通過無線等技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品的泛在接入。

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)需要連接大量的無處不在的企業(yè)、用戶、智能產(chǎn)品(如汽車、工程機械)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)。

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)的無線解決方案;

(3)支持生產(chǎn)現(xiàn)場控制網(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)品泛在接入的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù);

(5)生產(chǎn)現(xiàn)場數(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)。

中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的建議

利用科研專項等方式加快中國自主知識產(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)以及研究機構(gòu)的力量,盡快實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用,形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

利用中國ICT、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)方面的比較優(yōu)勢,加強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,占據(jù)國際技術(shù)研究的前沿。

鼓勵中國企業(yè)、科研機構(gòu)等積極參與國際工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)組織活動,緊跟國際工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進展的步伐,并爭取對其發(fā)展方向產(chǎn)生影響。

建立的國家級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新升級平臺,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)識解析、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)云平臺、安全防護等領(lǐng)域的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品驗證,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,開展產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化與推廣,引領(lǐng)和支撐中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。針對目前已經(jīng)建立的平臺,跟蹤其真實的應(yīng)用效益和示范作用,結(jié)合問題進行升級。

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