消除工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用痛點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，讓車間從“黑盒”走向“白盒”

逄丹

無(wú)網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)用。在業(yè)界將目光聚集在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)培育的同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)的“互聯(lián)互通”缺失卻不容忽視。

隨著以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等為代表的新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的加速融合，一系列新的生產(chǎn)方式、組織方式和商業(yè)模式不斷涌現(xiàn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，并上升為中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)等諸多制造大國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)是核心，安全是保障。

“唯有實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的連接，才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)互聯(lián)和數(shù)據(jù)傳輸交換。因此，互聯(lián)互通既是基礎(chǔ)，也是前提?！币晃簧钪O工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)多年的專家向《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》（網(wǎng)）表示。

然而，現(xiàn)實(shí)情況卻不容樂觀，很多工業(yè)企業(yè)還處于“無(wú)連接”或“半連接”狀態(tài)。《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.0》（以下簡(jiǎn)稱“白皮書”）指出，當(dāng)前，工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化雖已具備一定基礎(chǔ)，但與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)泛在互聯(lián)、全生命周期數(shù)字鏈等愿景相比，在網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安全等方面還存在很大改造和提升的空間。

在《國(guó)務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》（以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》）中提出，組織實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)、工業(yè)企業(yè)外網(wǎng)和標(biāo)識(shí)解析體系的建設(shè)升級(jí)。

具體任務(wù)包括：支持工業(yè)企業(yè)以IPv6、工業(yè)PON、工業(yè)無(wú)線等技術(shù)改造工業(yè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)；以IPv6、SDN以及新型蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)工業(yè)企業(yè)外網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造；在5G研究中開展面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)，協(xié)同推進(jìn)5G在工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用部署；開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系建設(shè)，建立完善各級(jí)標(biāo)識(shí)解析節(jié)點(diǎn)。

在“看得見的手”的推動(dòng)下，一場(chǎng)自上而下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)改造工程正式開啟。

痛點(diǎn)在哪？

一般來(lái)看，工廠分為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是在工廠內(nèi)部用于生產(chǎn)要素以及IT系統(tǒng)之間互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，采用“兩層三級(jí)”架構(gòu)。這一架構(gòu)使得IT系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的通信存在較多障礙。

一是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與工廠信息網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各異，難以融合互通。二是工業(yè)生產(chǎn)全流程存在大量“信息死角”，亟須實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。三是工廠網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)配置、剛性組織的方式難以滿足未來(lái)用戶定制、柔性生產(chǎn)的需要。

工廠外部網(wǎng)絡(luò)主要是指以支撐工業(yè)全生命周期各項(xiàng)活動(dòng)為目的，用于連接企業(yè)上下游之間、企業(yè)與智能產(chǎn)品、企業(yè)與用戶之間的網(wǎng)絡(luò)。

業(yè)內(nèi)專家指出，雖然大量工業(yè)企業(yè)已經(jīng)與公眾互聯(lián)網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，但互聯(lián)網(wǎng)為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的價(jià)值仍比較有限。從公眾互聯(lián)網(wǎng)的角度來(lái)看，工廠內(nèi)部仍然是一個(gè)“黑盒”。

值得注意的是，以IPv4為主體的工廠外部網(wǎng)絡(luò)承載未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用存在四大問(wèn)題：網(wǎng)絡(luò)性能難以滿足、網(wǎng)絡(luò)承載能力難以滿足、網(wǎng)絡(luò)安全威脅大、網(wǎng)絡(luò)地址空間有限。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通體系中，一個(gè)必須引起足夠重視的元素是標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)，用于識(shí)別和管理物品信息、機(jī)器的關(guān)鍵基礎(chǔ)資源。

“如同DNS在互聯(lián)網(wǎng)中的作用一樣，標(biāo)識(shí)解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵神經(jīng)系統(tǒng)?！鄙鲜鰧＜蚁蛴浾弑硎?。

據(jù)了解，標(biāo)識(shí)解析體系可分為兩大發(fā)展路徑。改良路徑仍基于互聯(lián)網(wǎng)DNS系統(tǒng)，并適當(dāng)改進(jìn)，其中以美國(guó)GS1/EPCglobal組織針對(duì)EPC編碼提出的ONS解析系統(tǒng)相對(duì)成熟；變革路徑采用區(qū)別于DNS的標(biāo)識(shí)解析技術(shù)，目前主要是DONA基金會(huì)提出的Handle方案。

不過(guò)，專家指出，現(xiàn)有的標(biāo)識(shí)解析體系尚難以滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求。這是因?yàn)?，和互?lián)網(wǎng)相比，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主題對(duì)象來(lái)源更為復(fù)雜，數(shù)據(jù)更多，而且敏感信息占得比例也居多。

如何消除？

為消除諸多痛點(diǎn)，白皮書指出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)將發(fā)生革命性的演進(jìn)和變化。

內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)扁平化、IP化、無(wú)線化及靈活組網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)仍然以有線為主，工業(yè)以太網(wǎng)主導(dǎo)，IPv6支持大量IP設(shè)備接入；而5G和NB-IoT等無(wú)線技術(shù)將成為有線網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充。

由于具有低時(shí)延、大帶寬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，5G已經(jīng)明確將工業(yè)控制作為其低時(shí)延、高可靠的重要應(yīng)用場(chǎng)景，3GPP也已開展相關(guān)的研究工作，對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景、需求、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行全面梳理。

在不久前落幕的MWC2018上，華為X Labs展臺(tái)的柔性生產(chǎn)展示以及愛立信和中國(guó)移動(dòng)的智能工廠演示都是基于5G進(jìn)行的。

為滿足個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能產(chǎn)品服務(wù)等全新的制造和服務(wù)模式，工廠外部網(wǎng)絡(luò)需要具備更高速率、更高質(zhì)量、更低時(shí)延、安全可靠、靈活組網(wǎng)等能力，5G、SDN、NFV等新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將在其中得到規(guī)模應(yīng)用。

一位不愿具名的信息通信專家向記者表示，多種標(biāo)識(shí)解析體系在一定時(shí)期內(nèi)共存?；诟牧悸窂降姆桨负突谧兏锫窂降姆桨冈趪?guó)內(nèi)外均已啟動(dòng)并形成一定規(guī)模布局。從目前看，已有的標(biāo)識(shí)類應(yīng)用現(xiàn)狀難以打破，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)解析的統(tǒng)一。

白皮書指出，公平對(duì)等將成為標(biāo)識(shí)解析的重要發(fā)展方向。而IPv6則是地址的終極技術(shù)。

一場(chǎng)通信設(shè)備商的新盛宴

繼互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)之外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將成為通信設(shè)備提供商的第三場(chǎng)盛宴。

《指導(dǎo)意見》提出，到2025年，工業(yè)無(wú)線、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）、IPv6等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)中廣泛部署；面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入的5G網(wǎng)絡(luò)、低功耗廣域網(wǎng)等基本實(shí)現(xiàn)普遍覆蓋；建立功能完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系，形成20個(gè)以上公共標(biāo)識(shí)解析服務(wù)節(jié)點(diǎn)，標(biāo)識(shí)注冊(cè)量超過(guò)30億。

顯然，無(wú)論是5G，還是SDN/NFV，抑或是NB-IoT，這些都是通信設(shè)備提供商擅長(zhǎng)的管道技術(shù)，也只有他們才有能力去做好“連接”這件事情。

“華為能為工業(yè)企業(yè)帶來(lái)什么？提供連接是華為最‘應(yīng)該做的事。同時(shí)，華為也在向上下游延伸業(yè)務(wù)，包括上游的平臺(tái)和下游的芯片等。”華為產(chǎn)品與解決方案Marketing與解決方案部副總裁蔣旺成在公開演講中表示。

和華為持有相同想法的還有中興通訊、烽火通信、愛立信、諾基亞等諸多傳統(tǒng)的通信設(shè)備提供商。他們也正在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新產(chǎn)業(yè)中獵尋新的機(jī)會(huì)，雖然他們還只是這個(gè)大市場(chǎng)的新軍。

鏈接

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)

到2020年，基本完成面向先進(jìn)制造業(yè)的下一代互聯(lián)網(wǎng)升級(jí)改造和配套管理能力建設(shè)，在重點(diǎn)地區(qū)和行業(yè)實(shí)現(xiàn)窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB—IoT）、工業(yè)過(guò)程/工業(yè)自動(dòng)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（WIA—PA/FA）等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用；初步建成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析注冊(cè)、備案等配套系統(tǒng)，形成10個(gè)以上公共標(biāo)識(shí)解析服務(wù)節(jié)點(diǎn)，標(biāo)識(shí)注冊(cè)量超過(guò)20億。

到2025年，工業(yè)無(wú)線、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）、IPv6等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)中廣泛部署；面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入的5G網(wǎng)絡(luò)、低功耗廣域網(wǎng)等基本實(shí)現(xiàn)普遍覆蓋；建立功能完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系，形成20個(gè)以上公共標(biāo)識(shí)解析服務(wù)節(jié)點(diǎn)，標(biāo)識(shí)注冊(cè)量超過(guò)30億。