徐工集團是中國工程機械行業(yè)的大型企業(yè)集團,徐工道路是徐工集團五大事業(yè)部之一,產品廣泛應用于公路、鐵路、機場、橋梁、礦山、水電能源、電信工程等基礎設施建設領域。圍繞《中國制造2025》和《國務院關于深化“互聯(lián)網+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的指導意見》,徐工道路將智能制造作為企業(yè)轉型升級的主攻方向,通過“數字化智能化轉型”實現(xiàn)生產設備互聯(lián)互通、數字化工廠改造,配合推動徐工集團Xrea、漢云工業(yè)互聯(lián)網平臺建設,為集團公司全面實現(xiàn)精益生產和創(chuàng)新轉型探索發(fā)展新模式。
聚焦:工廠內網絡改造升級是智能制造網絡化基礎
徐工道路在實施數字化智能化過程中,面對的主要問題有:工廠內網絡基礎差,無線網絡不完善且網速慢,不能快速把生產現(xiàn)場的信息傳遞到管理部門。數字智能化程度低,生產信息仍需手動錄入,效率低。數控程度不足,目前現(xiàn)場的設備數控化普及率低,無法匹配數字化工廠的智能制造發(fā)展需要。
徐工道路把工廠內網絡改造作為實現(xiàn)智能制造和精益生產的基礎,主要包括:實現(xiàn)生產設備的聯(lián)網,形成有效的數據采集和控制調度;實現(xiàn)生產現(xiàn)場的可視化監(jiān)控和管理;完善車間的無線系統(tǒng),支持智能物流和移動巡視。工廠內網絡,以有線網絡為主、無線網絡為輔,實現(xiàn)數據流的統(tǒng)一采集和分發(fā),以MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))為核心,構建“中樞神經網絡”,實現(xiàn)從生產設備邊緣層到信息系統(tǒng)的貫通,全面實現(xiàn)企業(yè)數字智能化。
論證:工業(yè)PON新型工廠內網絡建設模式優(yōu)勢突出
工廠內網絡包括IT網絡和OT(運營管理)網絡,需要實現(xiàn)IT和OT完全融合,所有的設備都能連接到工廠內網絡進行互通互聯(lián)。工廠內網絡需要滿足扁平、低時延、大帶寬、安全可靠、多業(yè)務融合等工業(yè)互聯(lián)網要求。
傳統(tǒng)建設方式的工廠內網絡,主要是工業(yè)以太網組網方式,存在諸多問題,譬如,安全保護能力不足、工業(yè)總線協(xié)議多互通性通差、數據傳輸丟包嚴重、安裝布線復雜、帶寬能力不足、性價比低等。
工業(yè)PON方式的工廠內網絡,是新一代面向工廠數字智能化全新建設模式,將先進的無源光網絡(PON)技術和工廠智能制造網絡化相結合,提供全光纖、高帶寬、高安全、多業(yè)務要求、低時延基于工業(yè)互聯(lián)網架構的解決方案。
對比傳統(tǒng)工業(yè)以太網,工業(yè)PON具備以下優(yōu)點。
-全光纖扁平網絡:全程無源光纖有效解決車間強電磁對數據傳送干擾,采用OLT和ONU二層扁平結構組網,網絡結構更清晰、管理更方便、數據傳遞更快捷。
-安全可靠性強:工業(yè)級手拉手的組網,提供從網絡、設備到數據三重安全保障。工業(yè)級ONU設備工作溫度范圍可支持-40度~85度,抗強電磁干擾和抗強振動的能力強,在惡劣生產環(huán)境下也能正常工作。
-運維更便捷:支持無線回傳和PoE供電功能,實現(xiàn)車間有線和無線系統(tǒng)融合,支持零配置,實現(xiàn)設備的即插即用和故障快速定位。
基于企業(yè)數字智能化工廠內網絡要求綜合考慮,徐工道路深入分析傳統(tǒng)工業(yè)以太網和工業(yè)PON改造模式優(yōu)劣,經過車間現(xiàn)網應用驗證比較,最終確定全廠內網采用工業(yè)PON改造,由中國電信承建,中興通訊提供工業(yè)PON設備與技術,雙方合作實施改造項目。
部署成熟先進的工業(yè)PON解決方案
基于徐工道路工廠內網絡的數字智能化改造總體要求,中興通訊采用最新的全光通信PON技術和工業(yè)智能制造需求相合,量身定制了業(yè)界先進的整體工業(yè)PON解決方案。建設內容包括四個部分:實現(xiàn)全廠五個車間的數控機床、機器人PLC及其他數控設備的有線網絡連接;實現(xiàn)車間無線網絡的數據回傳和AP設備供電;實現(xiàn)車間設備的遠程視頻監(jiān)控;實現(xiàn)生產現(xiàn)場設備的數據采集、傳輸、監(jiān)控以及生產控制調度。工業(yè)PON解決方案組網如圖1。
在徐工道路工業(yè)PON項目中,匯聚層采用了中興通訊ZXA10 C300產品,2套OLT互為主備,接入層的生產線現(xiàn)場采用ZXA10 F809的ONU連接生產設備。兩個OLT形成互為備份PON鏈路,采用不等分鏈型工業(yè)級手拉手組網方式,滿足工廠內網絡的可靠性要求。ZXA10 F809是工業(yè)級ONU,提供GE、RS232/RS485接口與生產設備連接,適應工廠各種惡劣環(huán)境要求。ZXA10 F822P是一款支持PoE的MDU設備,用于實現(xiàn)車間WLAN數據回傳和PoE供電,滿足WLAN網絡規(guī)劃的AP易部署要求。
邁入智能制造新時代
徐工道路工業(yè)PON自2017年裝配車間試點驗證取得良好效果后,2018年初全面推廣到公司其他所有車間,2018年10月公司工業(yè)PON項目全面峻工投入運行,實現(xiàn)了數字智能化工廠內網絡改造要求,工業(yè)PON的工廠內網絡在數字智能化和精益生產中取得了良好效果。
-數字化生產設備連接:完成車間各類數字設備聯(lián)網工作,實現(xiàn)生產設備的數據采集、監(jiān)測和MES系統(tǒng)實時對接,打通工廠IT和OT層網絡,實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網基礎網絡建設。工業(yè)PON實施后管理層實時了解生產設備狀態(tài)、對于車間和設備可視化管理,生產訂單及時分配和調整生產工藝,生產效率提高20%,產品質量提高10%,綜合生產成本下降5%。
-完善數字車間無線網絡:有效解決車間WLAN AP信號覆蓋問題,無線信號覆蓋無死角,保障智能物流設備、手掛終端無死角巡視,及時解決現(xiàn)場問題,設備故障率下降30%。
-安全可靠性提高:針對公司一班工作制車間經常斷電情況,工業(yè)PON ONU自主啟動無須人工干預;解決長期以來以太網交換機無法自主啟動難題,提高開機效果,大大減少了IT人員工作量。
-安裝運維方便:工業(yè)PON無源全光纖網絡,光纖安裝布放簡單,節(jié)省大量機房、橋架資源,ONU即插即用,故障定位精度高,支持遠程運維。
徐工道路工廠內網絡通過工業(yè)PON的規(guī)模商用,實現(xiàn)了工廠內網絡大帶寬、低時延、全IP化的工業(yè)互網架構需求,達到到工廠數字智能化改造要求,工業(yè)PON網絡與企業(yè)信息系統(tǒng)協(xié)調實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網和智能制造的基礎數據采集和監(jiān)測和生產控制工求,提高生產效率和產品質量,邁入智能制造新時代,探索出大型企業(yè)的工廠內網絡建設新模式,樹立了工廠內網絡建設的行業(yè)新標桿,推進了工業(yè)PON在國內智能制造領域的商用進程。
作者: 史杰 李強 中興通訊