工业互联网网络连接的目标是促进工业系统间的互联互通,解决现有工业网络系统所存在的信息孤岛问题,使得数据在行业内及跨行业流动,在生产、制造和应用中充分发挥价值。工业互联网网络框架包括网络互联和数据互通两个层次,如图2-1所示 [1] 。
网络互联包括工厂内部和工厂外部两个网络环境。工厂内部网络用于连接工厂内的各种要素,包括生产、设计、检验等环节工作人员、生产和办公设备、物料、仪器仪表等,与企业云平台互联,支撑工厂内的制造业务。工厂外部网络用于连接智能工厂、上下游协作企业、工业云数据中心、智能产品与用户等主体。智能工厂内的数据中心/应用服务器,通过工厂外部网络与工厂外的工业云数据中心互联。分支机构/协作企业、用户、智能产品通过工厂外部网络连接到工业云数据中心或者企业数据中心,实际部署关系如图2-2所示 [1] ,其中,工厂内部网络可以分为骨干网络和各种边缘网络,通过工业PON互联,并由网络控制器进行统一管理。
图2-1 工业互联网网络框架
图2-2 工业互联网络部署关系
在工厂内部网络中,边缘网络类型多样,从业务需求角度可分为工业控制网络、办公网络、监控网络、定位网络等;从实时性要求角度可分为实时网络、非实时网络;依据传输介质划分又包含有线网络、无线网络;根据通信体制划分有现场总线、工业以太网、通用以太网、WLAN、蜂窝网络等。骨干网络用于各边缘网络、工厂内云平台/数据中心等之间的互联,要求高带宽、高速率。工厂外部网络则主要包括从智能工厂分别到互联网、分支机构/上下游企业、公有云的工业云平台的互联专线,以及出厂产品到互联网的连接,进而与智能工厂或者工业云平台互联,这是工业企业实现智能制造服务化的基础。
国家首个工业互联网公共服务平台——航天云网是我国自主可控的国家工业互联网技术体系、标准体系和产业体系的一个典型案例。基于INDICS+ CMSS工业互联网公共服务平台,航天云网建设规划了以“平台总体架构、平台产品与服务、智能制造、工业大数据、网络与信息安全”5大板块为核心的“1+4”发展体系,以“互联网+智能制造”为支撑,面向社会提供“一脑一舱两室两站一淘金”服务,同步打造自主可控的工业互联网安全生态环境,建设云制造产业集群生态,构建适应互联网经济的制造业新业态。牵头制定全球首个面向智能制造服务平台的国际标准《智能制造服务平台 制造资源/能力接入集成要求》,(IEC PAS 63 178) [2] 。
图2-3为航天云网企业级工业互联网平台解决方案,主要面向制造业、电力/热力/燃气/水生产和供应业、交通运输等行业的大中型企业及集团型企业,基于工业互联网平台进行设计、生产、供应链资源有效组织,实现网络化协同研发、协同生产、协同服务和协同管理,实现订单、设备、人、原材料、产品等全要素互联,通过云端工业软件、自动化生产线、边缘计算等实现订单和数据驱动智能化生产。通过用户的交互式参与,精准获得用户需求,通过工业互联网支撑的协同设计和柔性化生产,以大批量生产的成本和效率实现用户个性化需求的快速响应,构建起产品智能化服务平台,提供产品远程监测、预测性维修维护、智能诊断等增值服务,增加产品附加价值,实现以传统产品为中心向以服务为中心的经营模式转变。
图2-3 航天云网企业级工业互联网平台解决方案