徐工道路：工業(yè)PON構建工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )新模式

  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(chǎn)品廣泛應用于公路、鐵路、機場(chǎng)、橋梁、礦山、水電能源、電信工程等基礎設施建設領(lǐng)域。圍繞《中國制造2025》和《國務(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)的指導意見(jiàn)》，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(guò)“數字化智能化轉型”實(shí)現生產(chǎn)設備互聯(lián)互通、數字化工廠(chǎng)改造，配合推動(dòng)徐工集團Xrea、漢云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設，為集團公司全面實(shí)現精益生產(chǎn)和創(chuàng )新轉型探索發(fā)展新模式。

  聚焦：工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )改造升級是智能制造網(wǎng)絡(luò )化基礎

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

  徐工道路把工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )改造作為實(shí)現智能制造和精益生產(chǎn)的基礎，主要包括：實(shí)現生產(chǎn)設備的聯(lián)網(wǎng)，形成有效的數據采集和控制調度;實(shí)現生產(chǎn)現場(chǎng)的可視化監控和管理;完善車(chē)間的無(wú)線(xiàn)系統，支持智能物流和移動(dòng)巡視。工廠(chǎng)內網(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)現數據流的統一采集和分發(fā)，以MES(制造執行系統)為核心，構建“中樞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )”，實(shí)現從生產(chǎn)設備邊緣層到信息系統的貫通，全面實(shí)現企業(yè)數字智能化。

  論證：工業(yè)PON新型工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )建設模式優(yōu)勢突出

  工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )包括IT網(wǎng)絡(luò )和OT(運營(yíng)管理)網(wǎng)絡(luò )，需要實(shí)現IT和OT完全融合，所有的設備都能連接到工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行互通互聯(lián)。工廠(chǎng)內網(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。

  傳統建設方式的工廠(chǎng)內網(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，安全保護能力不足、工業(yè)總線(xiàn)協(xié)議多互通性通差、數據傳輸丟包嚴重、安裝布線(xiàn)復雜、帶寬能力不足、性?xún)r(jià)比低等。

  工業(yè)PON方式的工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )，是新一代面向工廠(chǎng)數字智能化全新建設模式，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)架構的解決方案。

  對比傳統工業(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)間強電磁對數據傳送干擾，采用OLT和ONU二層扁平結構組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)，提供從網(wǎng)絡(luò )、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(dòng)的能力強，在惡劣生產(chǎn)環(huán)境下也能正常工作。

  -運維更便捷：支持無(wú)線(xiàn)回傳和PoE供電功能，實(shí)現車(chē)間有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)系統融合，支持零配置，實(shí)現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(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )要求綜合考慮，徐工道路深入分析傳統工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)PON改造模式優(yōu)劣，經(jīng)過(guò)車(chē)間現網(wǎng)應用驗證比較，最終確定全廠(chǎng)內網(wǎng)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(shù)，雙方合作實(shí)施改造項目。

  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)內網(wǎng)絡(luò )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(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。建設內容包括四個(gè)部分：實(shí)現全廠(chǎng)五個(gè)車(chē)間的數控機床、機器人PLC及其他數控設備的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接;實(shí)現車(chē)間無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的數據回傳和AP設備供電;實(shí)現車(chē)間設備的遠程視頻監控;實(shí)現生產(chǎn)現場(chǎng)設備的數據采集、傳輸、監控以及生產(chǎn)控制調度。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)現場(chǎng)采用ZXA10 F809的ONU連接生產(chǎn)設備。兩個(gè)OLT形成互為備份PON鏈路，采用不等分鏈型工業(yè)級手拉手組網(wǎng)方式，滿(mǎn)足工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )的可靠性要求。ZXA10 F809是工業(yè)級ONU，提供GE、RS232/RS485接口與生產(chǎn)設備連接，適應工廠(chǎng)各種惡劣環(huán)境要求。ZXA10 F822P是一款支持PoE的MDU設備，用于實(shí)現車(chē)間WLAN數據回傳和PoE供電，滿(mǎn)足WLAN網(wǎng)絡(luò )規劃的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項目全面峻工投入運行，實(shí)現了數字智能化工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )改造要求，工業(yè)PON的工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )在數字智能化和精益生產(chǎn)中取得了良好效果。

  -數字化生產(chǎn)設備連接：完成車(chē)間各類(lèi)數字設備聯(lián)網(wǎng)工作，實(shí)現生產(chǎn)設備的數據采集、監測和MES系統實(shí)時(shí)對接，打通工廠(chǎng)IT和OT層網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎網(wǎng)絡(luò )建設。工業(yè)PON實(shí)施后管理層實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)設備狀態(tài)、對于車(chē)間和設備可視化管理，生產(chǎn)訂單及時(shí)分配和調整生產(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%。

  -完善數字車(chē)間無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )：有效解決車(chē)間WLAN AP信號覆蓋問(wèn)題，無(wú)線(xiàn)信號覆蓋無(wú)死角，保障智能物流設備、手掛終端無(wú)死角巡視，及時(shí)解決現場(chǎng)問(wèn)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(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;解決長(cháng)期以來(lái)以太網(wǎng)交換機無(wú)法自主啟動(dòng)難題，提高開(kāi)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(wú)源全光纖網(wǎng)絡(luò )，光纖安裝布放簡(jiǎn)單，節省大量機房、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(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )通過(guò)工業(yè)PON的規模商用，實(shí)現了工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )大帶寬、低時(shí)延、全IP化的工業(yè)互網(wǎng)架構需求，達到到工廠(chǎng)數字智能化改造要求，工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò )與企業(yè)信息系統協(xié)調實(shí)現工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的基礎數據采集和監測和生產(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)內網(wǎng)絡(luò )建設新模式，樹(shù)立了工廠(chǎng)內網(wǎng)絡(luò )建設的行業(yè)新標桿，推進(jìn)了工業(yè)PON在國內智能制造領(lǐng)域的商用進(jìn)程。

  作者: 史杰 李強  中興通訊