谈一谈工业互联网的网络互联

导读：网络是工业互联网的基础和重要支撑。通过网络互联互通，对内实现统一接口，打通信息孤岛，对外扩大互联网骨干网覆盖范围，实现工业互联网平台与各类工业设备以及企业内部各类系统的集成，实现人、物品、机器、车间、企业以及设计、研发、生产、管理、服务等产业链价值链全要素各环节的泛在深度互联与数据的顺畅流通，从而为产业链各环节的泛在互联与数据畅通提供保障。

▌一、背景

我国很多企业购置了大量的工业自动化设备，生产车间实现了自动化控制，但设备与设备之间缺少关联，很多工业设备孤立作业，工序衔接和信息传递效率较低，车间调度人员往往需要在现场记录每道工序的完成情况，然后再手工录入到制造执行系统等平台中，并指令将物料调度到其他工序中进行作业，难以实现每道工序完工情况的自动反馈和物料的实时追踪。

零部件在全生命周期过程中缺少统一的标识体系，缺少标识的编码、生成、转换等管理体系，难以有效对零部件在生产加工、装配调试、物流运输等各个环节进行动态监控和分析，难以进行更高效的质量追溯、故障排查、智能排产等管理工作。另外，支撑工业互联网的各类信息系统独立建设，尚未进行集成和资源共享，缺少互联互通条件，网络协同能力不足。

▌二、网络互联思路

工业互联网络主要包括现场级网络、车间级网络和企业级网络。现场级网络主要面向OT层通过现场总线、工业无线、工业以太网将各类生产设备、在制品、监测设备等进行联网。车间级网络主要面向IT层通过工业以太网实现工业云平台、MES、SCADA、工业PC、PLC等互联互通。企业级网络主要面向IT层通过普通以太网实现ERP、PLM、CAPP等系统集成、资源共享与协同应用。

网络互联的思路是构建精准、实时、高效的数据采集体系，对工业现场的各类设备进行组网，统一采集各类工业数据；对各类在制品、设备进行统一标识，建立产品全生命周期档案，实现过程管控和质量追溯；基于大数据技术实现内外部数据的充分汇聚，基于工业互联网平台实现MES、ERP、PLM等各类业务系统的集成与资源共享，支撑数据的存储、挖掘和分析，实现工业技术、经验知识等的模型化、复用化，以工业APP的形式提供各类创新应用。

▌三、网络互联体系建设

网络互连体系主要包括工业数据现场数据采集、数据标识与转换、系统集成与共享等内容。

（1）现场数据采集

面向OT实现设备接入、协议转换及边缘数据处理等工作。

设备接入：通过工业以太网、工业光纤网络、工业总线、3G/4G、NB-IoT等各类有线和无线通信技术，接入传感器、工业现场设备、智能产品/装备、物料标识读取设备等，采集工业数据。

协议转换：通过工业网关（串口转以太网设备、各种工业现场总线间的协议转换设备和各种现场总线协议转换为以太网协议的网关）来进行各种协议转换，一方面运用协议解析与转换、中间件等技术兼容Modbus、CAN、 Profinet等各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一。另一方面利用 HTTP、MQTT等方式将采集到的数据传输到云端数据应用分析系统或数据汇聚平台。

边缘数据处理：基于高性能计算、实时操作系统、边缘分析算法等技术支撑，通过边缘计算软件、数据库及相关模块，在靠近设备或数据源头的网络边缘侧进行数据预处理、存储以及智能分析应用，提升操作响应灵敏度、消除网络堵塞，并与云端数据分析形成协同。

（2）数据标识与转换

面向OT、IT进行产品统一标识与转换，建立产品履历档案，支持进行全生命周期管理与经营分析。

进行标识编码、转换、管理等工作，实现每一个产品、零部件、机器设备唯一识别，推进资源的区分和管理。

以标识为主线，将产品、零部件、机器设备在生产制造全生命周期的各类基础信息进行统一整合和转换，形成基于标识的统一识别。

基于数据共享中心，通过标识将采购、设计、工艺、生产、装配、测试、交付等各类业务数据有效的关联和衔接，建立产品履历档案。

打通产品、机器、车间、工厂，实现底层标识数据采集成、信息系统间数据共享，进行数据挖掘和分析应用。

横向连接上下游企业，利用标识解析按需地查询，从而打通设计、制造、物流、使用的全生命周期，实现真正的全生命周期管理；中小型企业也可以横向连接成平台，利用标识解析按需地共享数据，优化经营分析管理。

（3）系统集成与共享

面向IT各业务信息系统，以车间/企业云平台为支撑，以数据共享中心为基础，实现ERP、PLM、MES、CAPP等各类信息系统之间的集成。

建立统一的数据共享中心，实现标识、物料、BOM、工艺路线、工序、工装及图档、文件等各类数据的统一存储、管理与共享应用。

以数据共享中心为基础，通过统一的服务总线，实现ERP与MES关于车间作业计划、工序执行情况等信息的动态管理，实现ERP与CAPP关于PBOM、工艺路线等信息的共享与交互，实现ERP与PLM关于EBOM、MBOM等信息的共享与交互。

以数据共享中心为基础，实现ERP与SCM、BI之间的数据汇聚、建模和分析应用。

▌四、建议及举措

（1）加强网络基础设施建设

企业应做好网络互联基础设施规划与投入，充分借助物联网、云计算、工业互联网、5G、边缘计算等技术，加大对车间现有生产加工设备的技术改造，增加联网通信功能，结合实际引进工业机器人、智能装备等设备，持续推进现场总线、设备接入、工业以太网、企业云等建设力度，提升网络互联基础设施条件支撑能力。

（2）加大数据资产体系规划与梳理

企业应结合工业互联网应用场景，深入开展数据资产的规划与梳理，从顶层做好管理制度建设与标准体系设计，做好工业大数据储备与收集，加强工业大数据采集、计算、存储、管理、汇聚、共享和挖掘分析，做好数据标识体系管理，构建相对清晰合理的数据关系图谱，加强对工业大数据的应用与智能管理，推进企业治理能力提升。

（3）重视工业互联网平台建设及集成

企业应进一步重视工业互联网平台的建设力度，加大对硬件设备、加工设备、基础软硬件、工装工具、工业软件等资源的统一管理，进一步深化MES、ERP、PLM等工程信息系统应用，建立统一的数据共享中心，开展基于工业互联网平台的集成与协同，推进以工业APP为重点的各类创新应用。

▌五、结语

工业网络互联是工业互联网的重要组成部分，是打通边缘层、基础设施层、平台层、应用层的主动脉，也是工业互联网平台运行的重要支撑。企业应重视网络互联基础设施建设，着力解决好工业设备接入、互联、边缘计算、协议转换等基础性问题，深入开展5G、物联网、云计算、大数据等技术应用，推进人、物品、机器、车间、企业以及产业链价值链全要素各环节的泛在深度互联，提升企业智慧管理及应对市场风险能力。

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