工业互联，网络先行：从智能IP打通产业数据通道开始

　　互联网发展到现在经历了四十多年的历程,在商业消费领域取得了巨大的成功。尤其在中国,各大互联网公司借助中国强大的网民基数,通过大数据及AI技术的应用,打造了多个万亿级的互联网平台。当前互联网应用正在从消费领域向生产领域扩展,与工业、能源等实体经济领域深度融合。中国是制造大国,拥有着全球最丰富的制造场景,如果能如同消费互联网那样,把这些制造企业的数据利用大数据及AI技术进行融合和分析,通过工业平台再反哺给制造企业,实现提质、降本、增效及个性化定制,将大大提升我国制造业高质量发展的程度。

　　工业互联网的发展,网络是基础,平台是核心,数据是关键。目前我国拥有工业互联网平台600多家,其中具有影响力的70余家,但大多数没有被充分利用,最主要的原因是网络跟不上,导致制造设备产生的数据送不上去,平台侧的智能下不来。

　　网络体系强基需用互联网协议(IP: Internet Protocol)作为数据通信的“普通话”

　　工信部在2021年1月发布的工业互联网《新三年行动计划(2021-2023)》中,将“网络体系强基” 作为第一项重要任务。“网络体系强基”,就是要广泛地联接各种机器设备和工业系统,由此而实现“状态感知、实时分析、精准执行、学习提升”的基本逻辑:由联接而实现数据采集,由数据采集而实现数据实时传输、设备实时监测,由数据分析而实现精细化优化配置,多次迭代提升准确率。

　　在传统工厂内有IT(Information Technology)网络和OT(Operational Technology)网络,而OT网络又分为现场级网络和工厂级网络。三者有很明显的层级结果,要实现广泛互联,在工厂内需要有一个IT和OT完全融合的网络,所有的设备都能连到这个网络上,所有的设备之间都能实现直接的互通互联。这个网络可以是有线IP网络,也可以包括5G、Wi-Fi等无线技术的融合。

　　工业终端IP化:要实现设备的全连接,首先是工业终端的IP化。当前工业终端协议“七国八制”,各种工业总线,工业以太协议有上千种之多,不同的协议之间不能互通。 只有让工业设备都说“普通话”,而不是各自的“方言”,才能实现互通。这个普通话就是IP,工业设备(装备)的IP化是工业互联网的第一步。

　　海量设备联网,首先需要有IP,这里的IP化更多指的是IPV6化,IPv4资源已经枯竭了,海量的设备终端接入的时候,必然要用到IPv6地址。工业设备的IP化要循序渐进,可以先将车间级网络IP化,再考虑将现场级网络里对时延要求不敏感的设备IP化。

　　工业内网的无线化:原来在工厂内,基于生产线部署的有线网络速率低下,很难满足如机器视觉、设备在线升级等大带宽应用的需求;同时,随着个性化定制驱动柔性制造的兴起,设备“剪辫子”成为趋势;移动AGV、AR/VR、手持移动终端巡检需要无线网络。因此,工厂里要实现生产领域全业务的网络需求,引入无线网络是最合适的。

　　5G与Wi-Fi 6都是当前两种最流行的无线技术。两者各有所长:5G的优势在于低时延广覆盖;Wi-Fi 6的优势在于成本低生态好。

　　工业外网的智能化:工业外网通常指的是跨厂区的互联。集团型的大型企业,需要打通各专业、全流程的业务系统,实现高度集中、高效快捷的扁平化模式,多业务整合及协同。企业业务的集中化与云化,需要各厂区与总部间的互联有一套可靠的智能IP网络,实现多业务统一管理,提升管理效率、生产效率。

　　传统的MPLS IP网络,配置复杂,难以为关键业务提供确定性的时延保障。因此《新三年行动计划》里提出工业外网建设建议使用IPv6(SRv6),即IPv6+(IPv6增强)技术。IPv6+是面向云时代和工业互联网的智能IP网络,可以满足灵活组网、业务快速开通、智能选路、简化网络运维、差异化保障等承载需求。

　　智能IP网络,释放工业互联网数据价值

　　随着企业IT与OT网络融合的深入,IP网络需要承载越来越多、越来越关键的业务。“尽力而为”的传统IP网络难以满足需求,智能IP 网络引入大数据、AI 技术和SRv6、网络切片等新一代协议,打造“自动化、确定性、安全、超宽、低时延、海量敏捷联接”的工业互联网络,将很好满足企业在跨产业、跨空间、跨“人-机-物-云”的互联与融合诉求。

　　华为已经与制造业龙头企业开展了一系列智能IP 网络的联合创新,在实践中取得了丰富的创新成果。

　　华为与上海快仓公司联合创新的基于华为 AirEngine Wi-Fi 6的AGV无损漫游无线通信方案,通过对AGV小车和Wi-Fi 6 AP的漫游过程进行优化,从而让仓储网络的漫游成功率提高到近100%,丢包减少接近于0。此方案获得工业互联网产业联盟2020年“工业互联网网络优秀解决方案”奖。

　　南方电网联合华为运用边缘计算物联网、5G、AI等技术创新研发了智能“有序充电”解决方案,有序的引导、控制新能源汽车充电,保障电网安全。此方案中使用的华为AR502H边缘计算网关获得了信通院首批边缘计算标准件认证。

　　上汽宁德汽车制造工厂通过全厂区部署华为的AirEngine Wi-Fi 6做无缝覆盖,以数据驱动的信息流打造全连接智能工厂,实现生产全流程网络覆盖,实时数据采集和控制。为上汽新四化战略:“电动化、智能网联化、共享化、国际化”及1分钟造一辆车提供有力网络支撑。

　　华为智能IP网络解决方案助力上汽宁德打造“全联接的智能工厂”

　　华为南方工厂通过将IT网络下沉,将OT域压缩到最小(装备内部),装备之间用IP网络连接,打造“乐高式”产线,提升生产的自动化能力,柔性产线能力,构建无人化车间,成功实现20秒生产一部手机,40秒生产一台Wi-Fi 6 AP。

　　马钢落实集团智慧制造战略,设立集中运营管控中心,需要打通各专业、全流程的业务系统。马钢采用华为的智能IPv6+解决方案打造骨干网络,实现一网多用、智能选路、时延可承诺;采用5G网络提供关键业务的接入。

　　总结

　　数据是未来的石油,数据资产在企业内部无缝流通,才能激活数据价值。因此,工业互联网的IP化是客观需求。OT网络的IP化改造,构建标准、开放的架构体系,不仅有助于数据和算力的高效流动,也有助于推进面向工业4.0的下一代开放工控生态的形成。工业内网的IT网络规模越大,网络的开放性、标准化程度越高,其生产效率也会越高。

　　2021年是中国十四五规划的开局年,也是工业互联网新三年行动计划的起始年,华为将积极致力于同各企业和行业深度合作,打造业内领先的智能IP网络解决方案,助力“中国制造”向“中国智造”转型。