智能工廠內網建設思路與實踐

趙桂勇

（亞普汽車部件股份有限公司，江蘇 揚州225009）

1 智能工廠建設的背景和發展趨勢

1.1 國外背景和發展趨勢

隨著新時代信息技術的高速發展，智能工廠的信息技術已經開始和各行各業產生了融合，可以說這種融合會產生一定深遠變化，形成產業化新變革。智能化工程在建設過程中是通過網絡運輸傳達，而目前這種網絡建設形式在外國相對較為流行。比如美國在制造業中的發展速度，在世界各個國家中處于頂尖發展水平，一直是從根本點出發，建立汽車行業獨有的競爭優勢。基于賽博- 物理系統的智能裝備也引領了一個時代，尤其是在智能工廠使用過程中，該系統是通過網絡信息化建設體系執行生產任務，通過網絡眾包、協同設計、大規模個性化定制、精準供應鏈管理、全生命周期管理、電子商務等正在重塑產業價值鏈體系。國外一些汽車企業為了能夠實現汽車配件高速生產效率計劃，加大了智能工廠建設力度，通過網絡信息技術實現現代化管理，綜合應用于武器裝備設計、制造管理、試驗、測試和維護全生產周期的各個階段及各個方面。目前國外汽車行業在信息技術引領下取得了一定成功，并推動了這些信息技術的成功應用，推動了制造業生產方式的巨大轉變，降低了產品生產費用，同時提高了汽車零件的生產效率，提升了產品質量，減少了投資風險。

1.2 國內背景和發展趨勢

智能工廠內網建設是目前我國新型發展方向，自從我國從黨的十六大提出通過信息化技術實現工業化發展計劃，到十七大提出大力推動工業化融合，再到十七屆五中全會、十八大進一步明確要求“推動信息化和工業化深度融合”。目前對智能工廠內網的建設十分重視，相比國外而言，雖然內網建設比較晚，但是發展的速度和執行力度比較快。2013 年8 月，我國家工業和信息化部印發了《信息化和工業化深度融合專項行動計劃（2013-2018 年）》，并且內容詳細聽到了有關兩化融合的相關問題，目的是讓大中型企業在工業發展中處于統一水平等級，實現內網建設共同新思路，提高國內制造業的生產效率。中小企業在發展過程中應該重視信息技術的發展計劃，經過多年發展后使管理與生產控制比例超過50%，應用電子商務開展采購、銷售等業務的比例達到50%。在進入2018 年后，我國智能化工廠大幅度提升，其中汽車行業的智能化工廠提升數量從最初的10%，提升到了30%，相比前一年增長了20%，智能化工廠更多傾向于汽車零件制造，工廠在建設過程中一直不斷完善內網的建設，相比于國外智能工廠的內網建設來說，一直處于發展和探索階段，目前國內智能工廠內網建設過程中，主張生產計劃排產，工位掃描、物料配送、工具配送、再制品跟蹤、生產狀態監控、生產設備數據采集和監控、三維設計和工藝信息工位展示等能力。

2 智能工廠信息網絡技術需求

2.1 網絡冗余

網絡冗余是智能工廠的在實施網絡計劃的主要保障，當網絡處于癱瘓時，可快速備案，提高網絡安全性，可定期檢查網絡是否存在潛在的隱患，雇傭網絡安全管理人員，確保網絡回響及時，降低網絡數據給系統帶來的不良影響。一般網絡是通過節點設備之間的連接組成的，一旦網絡出現了故障，那么需要從設備節點中尋找故障的原因。因此網絡連接線路中需要做好冗余的準備，提高網絡冗余度就相當于提高了網絡安全性。

2.2 IP 規劃

在智能工廠內網建設中，擁有合理化IP 地址不僅方便其他工作人員查看信息，還可以降低網絡負荷量，為網絡擴展計劃打下堅實的基礎，通過制定合理的IP 地址，能夠保證網絡暢通無阻，這是網絡資源有效利用的關鍵點。IP 地址采用連續性的，比較容易在網絡結構中實現重疊，可高算法的效率，增強了網絡回響的速度。所以智能工廠在建設內網時，擁有連續IP 地址需要分配在每一層次上都要有留有余量，在網絡規模擴展時能保證地址疊合所需的連續性，按照網絡設備數量和層次狀況設定私有地址。

3 智能工廠內網結構分析與設計

對于智能工廠的內網建設，我們需要通過網絡拓撲結構設計來執行建設內容，一般智能工廠在建設網絡過程中更注重的是結構建設，將工廠內部網絡通過結構劃分為控制中心核心層、生產線匯聚層、生產線接入層、生產管理區接入層和無線覆蓋層。根據工廠需求制定嚴格網絡設計，網絡結構是星型環拓撲結構，匯聚層網絡采用千兆光纖冗余環網，實現了鏈路冗余，在接入網絡時，需要采用星型拓撲結構。網絡的拓撲結構是指用傳輸媒體互連各種設備的物理布局，簡單的說是通過某種特殊的方法與網絡計算機連接在一起，這種常見的結構一般是星型結構、環型結構、總線結構等。對于汽車智能工廠來說，星型環拓撲結構是目前內網建設主流形式，在匯聚層形成一個環網，接入層以星型拓撲結構接入環中。這種新型結構（轉下頁）不僅可提高網絡安全性，還可以保證工廠內網響應的速度較快。

4 智能工廠內網功能實現

在內網建設過程中需要選擇一個私有IP 地址網段，一般來說可選擇C 類私有地址段192.168.0.0 到192.168.255.255，也可設定其他類地址網段，再將網段分成若干子網，通過PLC 或智能I/O 網關、生產管理系統、工程師站、操作員站以及PROFINET I/O 設備分別使用不同地址的私有地址塊實現內網功能。

5 結論

隨著社會的發展，智能工廠已經在工業中得到了明顯的進步，無論是在國內還是在國外，智能工廠內網建設是目前首要完成的任務，而我國內網建設還處于起步階段，需要不斷的提高自身技術。智能工廠工業信息網絡是目前智能工廠快速發展的主要前提，網絡安全保障是支配著智能工廠快速發展的主要保障。一旦網絡出現了問題，那么很可能影響工廠整體生產效率。所以在工廠信息安全建設中要有專業的安全管理人員在其中定期檢查，通過內網訪問相關技術，杜絕出現一些惡意無線網絡接入，網絡設計需要滿足智能工廠的通信生產要求。