智能工廠需要怎樣的工業網絡？
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隨著千行百業數字化轉型的不斷加速，企業對于數據資產高效流動的需求將日益旺盛，工業互聯網網絡也將在數字經濟發展中扮演愈發重要的角色。
本文引用地址：http://www.j9360.com/article/202105/425320.htm4月22日，在華為舉辦的“數智武漢先進工業網絡論壇”上，e-works總經理胥軍博士提出這樣一個問題：“怎么樣才算是智能工廠？”，引發了現場企業的高度關注和討論。就此，胥軍博士用五個詞進行了概括總結，即耳清目明、聽話出活、隨機應變、持續改善以及知行合一。
簡單說，就是要在萬物互聯的基礎上，讓數據在企業內部自由流動，實現數據和決策的上通下達，幫助企業縮短產品研發周期，提高生產效率并降低成本。
然而，要實現這一目標，對企業而言卻并非易事。
1 首先，由于工業現場設備種類繁多，工業通信協議七國八制，互相之間難以做到開放和兼容，使工業設備互聯互通成為一大難題。同時隨著企業研發和管理業務向車間工業現場的延伸，IT與OT之間的融合已成為當務之急。
2 其次，工業現場還存在大量的“啞設施、啞設備、啞終端”，有些設備甚至可能因老舊而不具備數據采集能力，要推進工業互聯網深化應用，企業必須對這些設備進行改造以適應智能聯網需求。
3 第三，IT與OT場景在網絡協議、數據采集等方面存在較大差異，IT與OT融合不僅要充分考慮IT業務場景與OT生產場景對網絡連接和數據處理需求的區別，也要考慮業務上云后，云與邊緣端的業務協同與數據交互能力，網絡高可靠、確定性時延等能力支持必不可少。
4 最后，也是非常重要的一點，即工控系統可用性要求高，工控設備繁雜、老舊，主動資產掃描可能會導致網絡或目標系統異常、老舊系統無法提供補丁或打補丁可能導致系統異常。IT和OT融合后，企業資源和生產管理層價值數據聚集到云平臺，云計算、大數據、物聯網、移動辦公增加更多攻擊面，傳統邊界防御難以為繼。
對于這些問題，武鋼通信技術有限公司總工程師陳巍崴女士深有體會。她在演講中說，寶武集團工廠存在大量非云化設備，且協議不開放、工業連接組模不豐富，對接耗費成本；再就是工控網、管理網和互聯網多網并存，網絡安全無法有效管控。近年，寶武集團通過對工業互聯網應用的深入探索，綜合運用5G、物聯網、Wi-F等技術實現人機物云全面聯接。特別是利用“5G+無線集群+WI-FI”的無線組合，解決廣覆蓋、離散分布、海量設備泛聯接問題，實現了海量工業設備遠程監測與診斷、AR遠程指導、作業安全AI行為分析，無人指揮鐵水運輸以及無人駕駛起吊等場景落地。
實踐證明，工業設備IP化入網以及現有無線、有線物理通信網絡充分復用和混合組網是可行的。本次論壇期間，華為就聯合中國信通院等6所國內研究機構及工業企業共同發布網絡體系強基展望白皮書，其中就提到，通過打造先進工業網絡來加速工業互聯網創新發展。
具體講，就是通過“工業設備網聯化、網絡接入無線化、工廠內網IP化和工廠外網智能化”，實現IT與OT端到端靈活組網，打造萬物智聯的工業互聯網網絡基座，讓數據上得去，算力下得來，上下游互通。
隨著物聯傳感類設備在工業現場的廣泛部署以及移動化智能工業場景應用越來越多，生產IT業務云化趨勢明顯，產業鏈間協同也更為密切。為實現智能制造，進一步深化5G、AI 以及數字孿生等技術場景的融合應用，就要求生產OT場景做到網絡高可靠、確定性時延、故障極速修復；生產IT 場景做到云網協同，智能化“規、建、維、優”。
數據的高效流動需要重新定義工業網絡，需要具備實時感知工業園區網絡運行狀態、數據實時可靠上傳。為了實現“數據上得去”這需要工廠生產設備可以聯網，可以通過有線、無線等方式靈活聯網，為了實現“算力下得來”，工廠的網絡需要 IP 化，而且需要能根據業務進行隔離及SLA保障。
近年，華為通過自身的智能制造實踐，依托物聯網關讓現場“啞設備”開口說話，5G + Wi-Fi 6 CPE助力工業終端剪辮子的工業互聯網產業發展思路，形成了領先的工業網絡技術產品和解決方案，并在制造行業得到了廣泛應用。
例如，馬鋼集團生產業務對時延要求高，如軋鋼系統，要求時延 ≤6ms屬超嚴格級別，針對此，華為提供的智能IP網絡采用部分數據分析系統邊緣化，即服務器下沉，讓超低時延業務不出生產執行區；其他低時延業務（如鐵前業務），結合SRv6 SDN技術進行確定性時延保障，可實現業務端到端＜20ms時延能力。
骨干網絡采用業界領先 SRv6、FlexE 網絡切片及 SDN技術，廠區網絡采用SDN架構，構筑了一張覆蓋全公司100G互聯的IP骨干網（5個主節點，17個匯聚節點），可滿足未來馬鋼5-10年業務發展訴求，為工業化信息化加速發展的馬鋼集團業務提供了一個超寬、靈活的IP承載平臺，讓各集控系統上線快、成本低，能夠為集團節省投資。
馬鋼 IP 骨干網需要同時承載 IT（辦公類）和 OT（生產類）業務，不同業務的 SLA 需求差異大，網絡切片功能針對不同產線（冷軋、鐵前、四鋼軋等）、股份制公司，通過不同的網絡切片進行承載。
上汽寧德工廠通過與華為合作，采用華為AirEngine Wi-Fi 6 覆蓋整個工廠，做到智能工廠中工業全系統全要素的互聯互通，利用大數據、AI 等技術手段，基于全面互聯，實現數據驅動的智能制造，提升整車制造的數字化、網絡化、智能化和快速響應能力，完成了汽車行業的智能化生產和網絡化協同新模式創新。
上汽寧德工廠視頻參考
比如運用大數據技術+回歸算法對1000+設備進行主動式預警，降低非計劃停機時間20%。為了在線連接 500+ 工廠在制車輛，2000+ 智能終端設備，10000+ 傳感器，通過Wi-Fi 6與IoT網絡，實現億級數據實時采集、秒級分析反饋；AGV小車自如地穿梭在車間的各個角落，無需人工幫助就能準確無誤地完成各項任務，Wi-Fi網絡能夠實現AGV 小車漫游 0 丟包，有效保障 7*24 小時穩定運行。通過資產標簽及管理系統，實現零部件庫存信息準確、透明，不管是工廠內部的供貨安排、倉儲的精細化管理，還是物流運輸計劃都能做到更經濟、更高效。
最終，寧德工廠實現了生產線節拍 60JPH（每小時生產 60 輛車），支持五個平臺幾十種車型的裝配，生產線柔性化達到國內最高水平。
除基于Wi-Fi 6與IoT網絡打造先進工業網絡，華為在確保可用性和實時性的基礎上，為先進工業網絡構建三類關鍵安全能力 ：
1 首先，引入零信任安全架構體系，放行好人。默認情況下不信任網絡內部和外部的任何人、設備以及系統，持續動態安全評估確保設備安全可信、用戶身份可信、行為合規、最小授權，減少風險和攻擊面。
2 其次，構筑全網威脅縱深防御體系，攔截壞人。在 IT、OT、IT 和 OT 邊界和內部持續監控，感知突破傳統防御的未知惡意軟件、未知網絡流量入侵、PLC/DCS/FCS/RTU 威脅傳播檢測，并進行攔截。
3 第三，搭建統一網絡安全風險管理體系，提升 IT/OT 運營水平。準確識別現網 IT 和 OT 資產、漏洞等信息，自動識別優先處置事件，自動發現并回溯高級威脅，自動下發全網攔截隔離動作。通過上述能力，構筑“進不來、看不見、藏不住、拿不走、搞不壞”的具有韌性的先進工業網絡。
后記
工信部發布的《工業互聯網創新發展行動計劃（2021-2023 年）》文件中頒布了“網絡體系強基計劃”，對工廠內外網、設備網聯等多個網絡領域的發展提出了明確的要求，SRv6、確定性網絡等新型網絡技術被重點提及。在工業網絡的各個關鍵環節中引入“IPv6+”及未來網絡相關技術，成為夯實工業互聯網網絡基座的重要手段和產業共識。
隨著千行百業數字化轉型的不斷加速，企業對于數據資產高效流動的需求將日益旺盛，工業互聯網網絡也將在數字經濟發展中扮演愈發重要的角色。OT 與 IT 的融合，特別是計算技術的融合成為了工業數字化轉型與升級的重要方向 ；也可以促進工業互聯網實現數據和實體的全面聯接，推動服務與數據創新，促進數據價值實現，使得實時決策成為可能。
正如華為數據通信產品線總裁胡克文說，在智能工業時代，華為將以先進工業網絡技術為基礎，攜手千行百業全面打通數據孤島，實現數據高效流通。
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