徐工道路：工業(yè)PON構(gòu)建工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)新模式

  徐工集團(tuán)是中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的大型企業(yè)集團(tuán)，徐工道路是徐工集團(tuán)五大事業(yè)部之一，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、橋梁、礦山、水電能源、電信工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域。圍繞《中國(guó)制造2025》和《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(jiàn)》，徐工道路將智能制造作為企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主攻方向，通過(guò)“數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型”實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)互通、數(shù)字化工廠(chǎng)改造，配合推動(dòng)徐工集團(tuán)Xrea、漢云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)，為集團(tuán)公司全面實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)和創(chuàng)新轉(zhuǎn)型探索發(fā)展新模式。

  聚焦：工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)改造升級(jí)是智能制造網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)

  徐工道路在實(shí)施數(shù)字化智能化過(guò)程中，面對(duì)的主要問(wèn)題有：工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)差，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不完善且網(wǎng)速慢，不能快速把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息傳遞到管理部門(mén)。數(shù)字智能化程度低，生產(chǎn)信息仍需手動(dòng)錄入，效率低。數(shù)控程度不足，目前現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備數(shù)控化普及率低，無(wú)法匹配數(shù)字化工廠(chǎng)的智能制造發(fā)展需要。

  徐工道路把工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)改造作為實(shí)現(xiàn)智能制造和精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)，主要包括：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，形成有效的數(shù)據(jù)采集和控制調(diào)度;實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的可視化監(jiān)控和管理;完善車(chē)間的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，支持智能物流和移動(dòng)巡視。工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，以有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為主、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為輔，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的統(tǒng)一采集和分發(fā)，以MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))為核心，構(gòu)建“中樞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)設(shè)備邊緣層到信息系統(tǒng)的貫通，全面實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字智能化。

  論證：工業(yè)PON新型工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式優(yōu)勢(shì)突出

  工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)包括IT網(wǎng)絡(luò)和OT(運(yùn)營(yíng)管理)網(wǎng)絡(luò)，需要實(shí)現(xiàn)IT和OT完全融合，所有的設(shè)備都能連接到工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通互聯(lián)。工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)需要滿(mǎn)足扁平、低時(shí)延、大帶寬、安全可靠、多業(yè)務(wù)融合等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求。

  傳統(tǒng)建設(shè)方式的工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，主要是工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)方式，存在諸多問(wèn)題，譬如，安全保護(hù)能力不足、工業(yè)總線(xiàn)協(xié)議多互通性通差、數(shù)據(jù)傳輸丟包嚴(yán)重、安裝布線(xiàn)復(fù)雜、帶寬能力不足、性?xún)r(jià)比低等。

  工業(yè)PON方式的工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，是新一代面向工廠(chǎng)數(shù)字智能化全新建設(shè)模式，將先進(jìn)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)和工廠(chǎng)智能制造網(wǎng)絡(luò)化相結(jié)合，提供全光纖、高帶寬、高安全、多業(yè)務(wù)要求、低時(shí)延基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的解決方案。

  對(duì)比傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)，工業(yè)PON具備以下優(yōu)點(diǎn)。

  -全光纖扁平網(wǎng)絡(luò)：全程無(wú)源光纖有效解決車(chē)間強(qiáng)電磁對(duì)數(shù)據(jù)傳送干擾，采用OLT和ONU二層扁平結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更清晰、管理更方便、數(shù)據(jù)傳遞更快捷。

  -安全可靠性強(qiáng)：工業(yè)級(jí)手拉手的組網(wǎng)，提供從網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備到數(shù)據(jù)三重安全保障。工業(yè)級(jí)ONU設(shè)備工作溫度范圍可支持-40度~85度，抗強(qiáng)電磁干擾和抗強(qiáng)振動(dòng)的能力強(qiáng)，在惡劣生產(chǎn)環(huán)境下也能正常工作。

  -運(yùn)維更便捷：支持無(wú)線(xiàn)回傳和PoE供電功能，實(shí)現(xiàn)車(chē)間有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)融合，支持零配置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的即插即用和故障快速定位。

  基于企業(yè)數(shù)字智能化工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)要求綜合考慮，徐工道路深入分析傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)PON改造模式優(yōu)劣，經(jīng)過(guò)車(chē)間現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用驗(yàn)證比較，最終確定全廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)采用工業(yè)PON改造，由中國(guó)電信承建，中興通訊提供工業(yè)PON設(shè)備與技術(shù)，雙方合作實(shí)施改造項(xiàng)目。

  部署成熟先進(jìn)的工業(yè)PON解決方案

  基于徐工道路工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字智能化改造總體要求，中興通訊采用最新的全光通信PON技術(shù)和工業(yè)智能制造需求相合，量身定制了業(yè)界先進(jìn)的整體工業(yè)PON解決方案。建設(shè)內(nèi)容包括四個(gè)部分：實(shí)現(xiàn)全廠(chǎng)五個(gè)車(chē)間的數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人PLC及其他數(shù)控設(shè)備的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接;實(shí)現(xiàn)車(chē)間無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)回傳和AP設(shè)備供電;實(shí)現(xiàn)車(chē)間設(shè)備的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控;實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、傳輸、監(jiān)控以及生產(chǎn)控制調(diào)度。工業(yè)PON解決方案組網(wǎng)如圖1。

  在徐工道路工業(yè)PON項(xiàng)目中，匯聚層采用了中興通訊ZXA10 C300產(chǎn)品，2套OLT互為主備，接入層的生產(chǎn)線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采用ZXA10 F809的ONU連接生產(chǎn)設(shè)備。兩個(gè)OLT形成互為備份PON鏈路，采用不等分鏈型工業(yè)級(jí)手拉手組網(wǎng)方式，滿(mǎn)足工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求。ZXA10 F809是工業(yè)級(jí)ONU，提供GE、RS232/RS485接口與生產(chǎn)設(shè)備連接，適應(yīng)工廠(chǎng)各種惡劣環(huán)境要求。ZXA10 F822P是一款支持PoE的MDU設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)車(chē)間WLAN數(shù)據(jù)回傳和PoE供電，滿(mǎn)足WLAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的AP易部署要求。

  邁入智能制造新時(shí)代

  徐工道路工業(yè)PON自2017年裝配車(chē)間試點(diǎn)驗(yàn)證取得良好效果后，2018年初全面推廣到公司其他所有車(chē)間，2018年10月公司工業(yè)PON項(xiàng)目全面峻工投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字智能化工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)改造要求，工業(yè)PON的工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字智能化和精益生產(chǎn)中取得了良好效果。

  -數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備連接：完成車(chē)間各類(lèi)數(shù)字設(shè)備聯(lián)網(wǎng)工作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)和MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)接，打通工廠(chǎng)IT和OT層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。工業(yè)PON實(shí)施后管理層實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)、對(duì)于車(chē)間和設(shè)備可視化管理，生產(chǎn)訂單及時(shí)分配和調(diào)整生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)效率提高20%，產(chǎn)品質(zhì)量提高10%，綜合生產(chǎn)成本下降5%。

  -完善數(shù)字車(chē)間無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)：有效解決車(chē)間WLAN AP信號(hào)覆蓋問(wèn)題，無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋無(wú)死角，保障智能物流設(shè)備、手掛終端無(wú)死角巡視，及時(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，設(shè)備故障率下降30%。

  -安全可靠性提高：針對(duì)公司一班工作制車(chē)間經(jīng)常斷電情況，工業(yè)PON ONU自主啟動(dòng)無(wú)須人工干預(yù);解決長(zhǎng)期以來(lái)以太網(wǎng)交換機(jī)無(wú)法自主啟動(dòng)難題，提高開(kāi)機(jī)效果，大大減少了IT人員工作量。

  -安裝運(yùn)維方便：工業(yè)PON無(wú)源全光纖網(wǎng)絡(luò)，光纖安裝布放簡(jiǎn)單，節(jié)省大量機(jī)房、橋架資源，ONU即插即用，故障定位精度高，支持遠(yuǎn)程運(yùn)維。

  徐工道路工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)工業(yè)PON的規(guī)模商用，實(shí)現(xiàn)了工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延、全I(xiàn)P化的工業(yè)互網(wǎng)架構(gòu)需求，達(dá)到到工廠(chǎng)數(shù)字智能化改造要求，工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)信息系統(tǒng)協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)控制工求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，邁入智能制造新時(shí)代，探索出大型企業(yè)的工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)新模式，樹(shù)立了工廠(chǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的行業(yè)新標(biāo)桿，推進(jìn)了工業(yè)PON在國(guó)內(nèi)智能制造領(lǐng)域的商用進(jìn)程。

  作者: 史杰 李強(qiáng)  中興通訊