徐工道路：工業(yè)PON構(gòu)建工廠內(nèi)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(yīng)用于公路、鐵路、機場、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《中國制造2025》和《國務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》，徐工道路將智能制造作為企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主攻方向，通過“數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型”實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)互通、數(shù)字化工廠改造，配合推動徐工集團Xrea、漢云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)，為集團公司全面實現(xiàn)精益生產(chǎn)和創(chuàng)新轉(zhuǎn)型探索發(fā)展新模式。

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

  徐工道路在實施數(shù)字化智能化過程中，面對的主要問題有：工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)差，無線網(wǎng)絡(luò)不完善且網(wǎng)速慢，不能快速把生產(chǎn)現(xiàn)場的信息傳遞到管理部門。數(shù)字智能化程度低，生產(chǎn)信息仍需手動錄入，效率低。數(shù)控程度不足，目前現(xiàn)場的設(shè)備數(shù)控化普及率低，無法匹配數(shù)字化工廠的智能制造發(fā)展需要。

  徐工道路把工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)改造作為實現(xiàn)智能制造和精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)，主要包括：實現(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;實現(xiàn)生產(chǎn)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(nèi)網(wǎng)絡(luò)，以有線網(wǎng)絡(luò)為主、無線網(wǎng)絡(luò)為輔，實現(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)”，實現(xiàn)從生產(chǎn)設(shè)備邊緣層到信息系統(tǒng)的貫通，全面實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字智能化。

  論證：工業(yè)PON新型工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式優(yōu)勢突出

  工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)包括IT網(wǎng)絡(luò)和OT(運營管理)網(wǎng)絡(luò)，需要實現(xiàn)IT和OT完全融合，所有的設(shè)備都能連接到工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)進行互通互聯(lián)。工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)需要滿足扁平、低時延、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(shù)據(jù)傳輸丟包嚴重、安裝布線復(fù)雜、帶寬能力不足、性價比低等。

  工業(yè)PON方式的工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，是新一代面向工廠數(shù)字智能化全新建設(shè)模式，將先進的無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)和工廠智能制造網(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、低時延基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的解決方案。

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

  -全光纖扁平網(wǎng)絡(luò)：全程無源光纖有效解決車間強電磁對數(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：工業(yè)級手拉手的組網(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ONU設(shè)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(chǎn)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(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)過車間現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用驗證比較，最終確定全廠內(nèi)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(shè)備與技術(shù)，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(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)界先進的整體工業(yè)PON解決方案。建設(shè)內(nèi)容包括四個部分：實現(xiàn)全廠五個車間的數(shù)控機床、機器人PLC及其他數(shù)控設(shè)備的有線網(wǎng)絡(luò)連接;實現(xiàn)車間無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)回傳和AP設(shè)備供電;實現(xiàn)車間設(shè)備的遠程視頻監(jiān)控;實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場設(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)線現(xiàn)場采用ZXA10 F809的ONU連接生產(chǎn)設(shè)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(wǎng)方式，滿足工廠內(nèi)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(shè)備連接，適應(yīng)工廠各種惡劣環(huán)境要求。ZXA10 F822P是一款支持PoE的MDU設(shè)備，用于實現(xiàn)車間WLAN數(shù)據(jù)回傳和PoE供電，滿足WLAN網(wǎng)絡(luò)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(shù)字智能化工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)改造要求，工業(yè)PON的工廠內(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：完成車間各類數(shù)字設(shè)備聯(lián)網(wǎng)工作，實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測和MES系統(tǒng)實時對接，打通工廠IT和OT層網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。工業(yè)PON實施后管理層實時了解生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)、對于車間和設(shè)備可視化管理，生產(chǎn)訂單及時分配和調(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)字車間無線網(wǎng)絡(luò)：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(shè)備、手掛終端無死角巡視，及時解決現(xiàn)場問題，設(shè)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(jīng)常斷電情況，工業(yè)PON ONU自主啟動無須人工干預(yù);解決長期以來以太網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)，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(nèi)網(wǎng)絡(luò)通過工業(yè)PON的規(guī)模商用，實現(xiàn)了工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時延、全IP化的工業(yè)互網(wǎng)架構(gòu)需求，達到到工廠數(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，邁入智能制造新時代，探索出大型企業(yè)的工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)新模式，樹立了工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的行業(yè)新標桿，推進了工業(yè)PON在國內(nèi)智能制造領(lǐng)域的商用進程。

  作者: 史杰 李強  中興通訊