工业互联网相关技术

来源:经济观察报

原标题:工业互联网“突围”设备组网速率

李华清

随着制造业转型升级浪潮和5G网络落地应用浪潮的汇聚，工业互联网的想象空间空进一步放大，国内工业互联网建设正在有序进行。

根据工信部的规划，从今年到2023年是国内工业互联网的高速增长期。2021年初，工信部发布了《工业互联网创新发展行动计划》。这个三年计划与之前的三年计划是一致的。2018年，工信部发布了《工业互联网发展行动计划》。

工信部表示，2018-2020年是国内工业互联网的初步发展期。三年来，在全国范围内实施的工业互联网发展工程共带动投资近700亿元，助力了一批龙头企业和解决方案提供商的发展。

互联网的建设是一项系统工程。首先要组建网络，这样才有后续的产业应用，安全，生态健全。目前，工业设备联网率的提高是行业的第一道坎。《智能制造发展指数报告2020》数据显示，2020年，我国工业设备数字化率为50%，但设备联网率仅为23%，远低于同期消费互联网70%的联网率。

工信部《工业互联网创新发展行动计划》中提出，到2023年，国内工业企业和设备上云数量比2020年翻一番。

9月16日，在由广东省工业互联网产业联盟主办、华为技术有限公司承办的先进工业网络论坛上，中国信通院、华为、华南理工大学、广东工业大学、美的集团、东风设计研究院、广汽本田汽车等单位联合发布了《工业设备联网技术与实践白皮书》，介绍了工业设备联网的现状、趋势、解决方案和工业实践案例。

让“哑设备”说“普通话”

Internet网络包括企业内部网和企业外部网。业内普遍认为，企业内网的建设要实现信息技术网和生产控制网的融合，即IT和OT的融合，而企业外网的建设范围很广。理想情况下，它应该与供应商、物流企业、客户/用户、金融机构和其他企业利益相关者联系起来。

在内网上，首先要解决“哑设备”的问题，设备要能采集和输出数据。是工业互联网发挥作用的基础。没有关键数据，后续的分析、控制和决策支持可能无从谈起。

常见的工业设备包括机床、仪器、仪表、输送机等。在生产车间。白皮书称，中国近80%的工业设备没有联网。它们通常是旧设备，需要大量的工作和很高的成本来重建。

在大约20%的联网设备中，存在各种通信协议。全球各类自动化厂商、标准化组织、研究机构围绕设备的组网推出了上百种现场总线协议、工业以太网协议、无线保真等，相对封闭。如果工厂没有提前做好设备、网络、业务的整体管控规划，就把工厂部署网络的空房间留出来满足业务需求。随着设备连接数量和类型的增加，后期改造就不容易了。

中国信通院广州分院副院长、广东省工业互联网产业联盟理事长兼秘书长王洪玲在高级工业网络论坛上指出，企业内网的发展定位应该是IP化、扁平化、无线化、柔性化。

华为高级副总裁、数字化转型首席战略官车平海进一步指出，全球工业体系架构的转型主要有四个方向，一是工业设备的智能化，二是工业网络的IP化，三是工业软件的云化，四是工业数据的价值化。

有业内人士打了个比方。工业设备联网时，不仅设备要会说话，设备还要会说“普通话”。IP协议更加开放，消费互联网早已采用IP协议实现全球连接。对于工业设备的改造，中国信通院和华为在白皮书中提出了一个原则——“工业设备网络化，IP连接，智能网络”。

王洪玲认为，新型工业网络的推广不仅可以规避历史遗留的工业通信协议无法通行的问题，还可以为中国工业网络产业的发展提供新的机遇。"从技术角度来看，传统的工业网络市场主要由外国企业主导."根据王洪玲在论坛上提供的信息，现场总线网络的市场份额已经从2019年的35%下降到30%。2017年，工业以太网的网络市场份额首次超过现场总线，目前已经上升到64%。然而，现场总线和以太网这两大传统工业网络被美欧日的工控巨头所垄断，占据了核心设备市场的50%左右。

对于企业外网建设，工信部在《工业互联网创新发展行动计划》中提出“探索建设工业互联网交换中心，研究新型互联互通机制”，“建设覆盖全国所有城市和重点工业类别的工业互联网网络公共服务能力，构建工业互联网网络建设、运营、应用全景图，提供网络建设、网络使用、管网综合支撑服务。”

在高级工业网络论坛上，王洪玲指出，工业互联网领域的企业外网要避免消费互联网安全性低、组网不灵活的问题。目前，外网建设已初见成效。近三年来，国内已建成覆盖300多个地市的企业外网。

华为数据通信产品线CTO唐透露，在企业外网领域，华为已经建成了延迟50毫秒的华为全球广域网。华为的总部在深圳，但华为也在世界其他地方设立了许多机构。建立这样一个华为的广域网，可以保证华为任意两个组织之间的通信网络延迟在50毫秒以内。为了达到这个结果，华为对通信技术进行了优化。

“现在我们非常希望以产能溢出的方式为客户提供这样的技术。我们的客户，比如广汽集团，有很多工厂，有很多对外销售网点，它的沟通是至关重要的。比如宝武集团前段时间也和金拱门有过一些交流，金拱门有很多销售网点。我们希望基于最新的第六版互联网协议IPV6，实现跨工厂、跨基地的智能工业云网。”唐对说道。

生产线可以生产其他产品吗？

华为在设备的网络改造方面有很多实际案例。

白皮书称，华为在东莞松山湖有一个南方工厂，主要是半成品加工、测试、组装和整机交付。随着多品种、小批量客户定制订单的增加，工厂的网络面临挑战，频繁换线容易出现人为故障，影响生产效率。最后这家工厂用WiFi6搭建全厂的无线工业网络。

华为还利用WiFi6改造了SAIC宁德工厂。它实时在线连接了500多辆工厂车辆、2000多台智能终端设备和10000多个传感器。在这种情况下，实现了亿级数据的实时数据采集和秒级分析的反馈。

在论坛上，华为和美的也展示了各自在工业互联网和数字化工厂方面的实践。他们的实践水平已经远远超过了设备联网的阶段，工业互联网的效应开始显现。

华为资深制造专家钟介绍，华为本身就是一家制造企业。和很多制造企业的经历类似，华为制造也面临过挑战，比如出货量翻了几番；不同订单需求波动较大，柔性制造需求突出；产品的进一步小型化和集成化要保证精度和质量；制造成本上升，包括劳动力租赁成本等。更愿意转型精益制造，降低库存；制造过程要可视化，以对接电商等。

华为的智能化探索始于2015年。起初，它参观了世界顶级的智能建模公司，包括丰田、西门子、博世等。2016年，华为在内部探索建设了三条智能制造试验线，也是样板线。2017年，华为智能制造探索扩展到车间，2019年扩展到园区。

钟介绍，华为智能制造主要围绕“三流一云”展开。这三个流是指生产过程流、工程数据流和商业信息流。三个流的数据对接后，通过云计算和AI实现制造资源的动态管理。

华为过去几年的努力取得了一些成果。根据中提供的数据，产品开发周期每年减少20%，人均产出效率每年提高30%。

钟透露，过去华为内部想都不敢想。一条手机生产线可以用来集成生产5G基站或者公司其他产品吗？但现在我们有了这个想法，“我们希望在一条生产线内尽可能适应不同的产品线和不同的客户需求。”

至于工业互联网的安全，唐认为，安全对于智造来说非常重要。要基于底线思维设计层层防线，让入侵者进不来，找不到，干不了坏事，走不了。“我们希望他进不去。如果他有，他找不到，也找不到他想窃取的信息；如果他找到了，他不能让它变坏。万一他糟蹋了，就脱不了干系，也就是说，让他留个记号，咱们去找罪魁祸首。”唐对说道。