消除工業互聯網應用痛點聯網，讓車間從“黑盒”走向“白盒”

逄丹

無網絡不應用。在業界將目光聚集在工業互聯網平臺培育的同時，網絡側的“互聯互通”缺失卻不容忽視。

隨著以互聯網、物聯網、云計算、大數據、人工智能、5G等為代表的新一代信息技術與傳統產業的加速融合，一系列新的生產方式、組織方式和商業模式不斷涌現，工業互聯網應運而生，并上升為中國、美國、德國等諸多制造大國的國家戰略。

在工業互聯網體系中，網絡是基礎，數據是核心，安全是保障。

“唯有實現人、機、物的連接，才能實現工業系統互聯和數據傳輸交換。因此，互聯互通既是基礎，也是前提。”一位深諳工業互聯網多年的專家向《通信產業報》（網）表示。

然而，現實情況卻不容樂觀，很多工業企業還處于“無連接”或“半連接”狀態。《工業互聯網體系架構1.0》（以下簡稱“白皮書”）指出，當前，工業系統的網絡化雖已具備一定基礎，但與工業互聯網泛在互聯、全生命周期數字鏈等愿景相比，在網絡、數據、安全等方面還存在很大改造和提升的空間。

在《國務院關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》（以下簡稱《指導意見》）中提出，組織實施工業互聯網工業企業內網、工業企業外網和標識解析體系的建設升級。

具體任務包括：支持工業企業以IPv6、工業PON、工業無線等技術改造工業企業內網；以IPv6、SDN以及新型蜂窩移動通信技術對工業企業外網進行升級改造；在5G研究中開展面向工業互聯網應用的網絡技術試驗，協同推進5G在工業企業的應用部署；開展工業互聯網標識解析體系建設，建立完善各級標識解析節點。

在“看得見的手”的推動下，一場自上而下的工業互聯網網絡改造工程正式開啟。

痛點在哪？

一般來看，工廠分為內部網絡和外部網絡。內部網絡是在工廠內部用于生產要素以及IT系統之間互聯的網絡，采用“兩層三級”架構。這一架構使得IT系統與生產現場之間的通信存在較多障礙。

一是工業控制網絡與工廠信息網絡的技術標準各異，難以融合互通。二是工業生產全流程存在大量“信息死角”，亟須實現網絡全覆蓋。三是工廠網絡靜態配置、剛性組織的方式難以滿足未來用戶定制、柔性生產的需要。

工廠外部網絡主要是指以支撐工業全生命周期各項活動為目的，用于連接企業上下游之間、企業與智能產品、企業與用戶之間的網絡。

業內專家指出，雖然大量工業企業已經與公眾互聯網之間實現互聯，但互聯網為工業生產帶來的價值仍比較有限。從公眾互聯網的角度來看，工廠內部仍然是一個“黑盒”。

值得注意的是，以IPv4為主體的工廠外部網絡承載未來工業互聯網應用存在四大問題：網絡性能難以滿足、網絡承載能力難以滿足、網絡安全威脅大、網絡地址空間有限。

在工業互聯網互聯互通體系中，一個必須引起足夠重視的元素是標識解析系統，用于識別和管理物品信息、機器的關鍵基礎資源。

“如同DNS在互聯網中的作用一樣，標識解析體系是工業互聯網的關鍵神經系統。”上述專家向記者表示。

據了解，標識解析體系可分為兩大發展路徑。改良路徑仍基于互聯網DNS系統，并適當改進，其中以美國GS1/EPCglobal組織針對EPC編碼提出的ONS解析系統相對成熟；變革路徑采用區別于DNS的標識解析技術，目前主要是DONA基金會提出的Handle方案。

不過，專家指出，現有的標識解析體系尚難以滿足工業互聯網的發展需求。這是因為，和互聯網相比，工業互聯網的主題對象來源更為復雜，數據更多，而且敏感信息占得比例也居多。

如何消除？

為消除諸多痛點，白皮書指出，工業互聯網時代，工廠內部網絡和外部網絡將發生革命性的演進和變化。

內部網絡呈現扁平化、IP化、無線化及靈活組網的發展趨勢。內部網絡仍然以有線為主，工業以太網主導，IPv6支持大量IP設備接入；而5G和NB-IoT等無線技術將成為有線網絡的重要補充。

由于具有低時延、大帶寬的技術優勢，5G已經明確將工業控制作為其低時延、高可靠的重要應用場景，3GPP也已開展相關的研究工作，對應用場景、需求、關鍵技術等進行全面梳理。

在不久前落幕的MWC2018上，華為X Labs展臺的柔性生產展示以及愛立信和中國移動的智能工廠演示都是基于5G進行的。

為滿足個性化定制、遠程監控、智能產品服務等全新的制造和服務模式，工廠外部網絡需要具備更高速率、更高質量、更低時延、安全可靠、靈活組網等能力，5G、SDN、NFV等新的網絡技術將在其中得到規模應用。

一位不愿具名的信息通信專家向記者表示，多種標識解析體系在一定時期內共存。基于改良路徑的方案和基于變革路徑的方案在國內外均已啟動并形成一定規模布局。從目前看，已有的標識類應用現狀難以打破，短期內難以實現標識解析的統一。

白皮書指出，公平對等將成為標識解析的重要發展方向。而IPv6則是地址的終極技術。

一場通信設備商的新盛宴

繼互聯網、移動互聯網之外，工業互聯網將成為通信設備提供商的第三場盛宴。

《指導意見》提出，到2025年，工業無線、時間敏感網絡（TSN）、IPv6等工業互聯網網絡技術在規模以上工業企業中廣泛部署；面向工業互聯網接入的5G網絡、低功耗廣域網等基本實現普遍覆蓋；建立功能完善的工業互聯網標識解析體系，形成20個以上公共標識解析服務節點，標識注冊量超過30億。

顯然，無論是5G，還是SDN/NFV，抑或是NB-IoT，這些都是通信設備提供商擅長的管道技術，也只有他們才有能力去做好“連接”這件事情。

“華為能為工業企業帶來什么？提供連接是華為最‘應該做的事。同時，華為也在向上下游延伸業務，包括上游的平臺和下游的芯片等。”華為產品與解決方案Marketing與解決方案部副總裁蔣旺成在公開演講中表示。

和華為持有相同想法的還有中興通訊、烽火通信、愛立信、諾基亞等諸多傳統的通信設備提供商。他們也正在工業互聯網新產業中獵尋新的機會，雖然他們還只是這個大市場的新軍。

鏈接

工業互聯網

網絡發展目標

到2020年，基本完成面向先進制造業的下一代互聯網升級改造和配套管理能力建設，在重點地區和行業實現窄帶物聯網（NB—IoT）、工業過程/工業自動化無線網絡（WIA—PA/FA）等無線網絡技術應用；初步建成工業互聯網標識解析注冊、備案等配套系統，形成10個以上公共標識解析服務節點，標識注冊量超過20億。

到2025年，工業無線、時間敏感網絡（TSN）、IPv6等工業互聯網網絡技術在規模以上工業企業中廣泛部署；面向工業互聯網接入的5G網絡、低功耗廣域網等基本實現普遍覆蓋；建立功能完善的工業互聯網標識解析體系，形成20個以上公共標識解析服務節點，標識注冊量超過30億。