3/1/2018,2017年11月27日，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，這是落實(shí)“加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合”要求的重大舉措。該指導(dǎo)意見(jiàn)明確提出了采用工業(yè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）先進(jìn)技術(shù)實(shí)施工業(yè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)改造的意見(jiàn)，提出在2020前初步建成低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，并同時(shí)要求強(qiáng)化復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集能力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)各層級(jí)數(shù)據(jù)資源端到端的集成的發(fā)展目標(biāo)。

中興通訊作為全球領(lǐng)先的通信廠家，積極參加“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略，和運(yùn)營(yíng)商共同拓展工業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)。2016年中興通訊在業(yè)界率先推出的工業(yè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）1.0解決方案已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)工業(yè)企業(yè)工廠內(nèi)網(wǎng)改造的新選擇，目前在機(jī)械、鑄造、冶金、有色金屬、發(fā)動(dòng)機(jī)等行業(yè)已得到規(guī)模應(yīng)用。針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備種類繁多、接口和總線協(xié)議不統(tǒng)一等導(dǎo)致的數(shù)據(jù)資源端到端集成無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，中興通訊聯(lián)合合作伙伴共同推出工業(yè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON ）2.0解決方案，實(shí)現(xiàn)了IT網(wǎng)絡(luò)和OT網(wǎng)絡(luò)貫通，使工廠內(nèi)網(wǎng)更扁平，生產(chǎn)智能化實(shí)施更簡(jiǎn)捷，工業(yè)4.0生產(chǎn)智能化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更合理。

一、工業(yè)4.0神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)

眾所周知，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量處理單元互聯(lián)組成的非線性、自適應(yīng)的信息處理系統(tǒng)，包含輸入層、隱含層和輸出層。與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相似，工業(yè)4.0神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)工業(yè)全系統(tǒng)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成，形成工業(yè)智能化的“神經(jīng)系統(tǒng)”；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為數(shù)據(jù)匯聚、建模分析、應(yīng)用開發(fā)、資源調(diào)度、監(jiān)測(cè)管理等提供支撐，形成工業(yè)智能化的“神經(jīng)中樞系統(tǒng)”，物理感知層、接入層到應(yīng)用層形成工廠內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而發(fā)展出智能制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、個(gè)性化定制等新模式。

工業(yè)4.0神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建面臨諸多挑戰(zhàn)：首先，目前工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)IT網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)OT網(wǎng)絡(luò)、工廠級(jí)OT網(wǎng)絡(luò)三者間互不相通，傳統(tǒng)OT網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)總線技術(shù)封閉且協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)繁多，OT網(wǎng)絡(luò)和IT網(wǎng)絡(luò)完全隔離，數(shù)據(jù)采集困難；其次，現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)存在帶寬低、架構(gòu)復(fù)雜、成本高等諸多弊端；此外，目前大部分工業(yè)制造企業(yè)IT能力相對(duì)薄弱，網(wǎng)絡(luò)管理能力不足，安全問(wèn)題頻發(fā)。因此急需新的技術(shù)來(lái)進(jìn)行工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)改造，快速有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化。

二、工業(yè)PON 2.0解決方案

近期，中興通訊聯(lián)合中國(guó)電信、明匠智能等合作伙伴共同推出工業(yè)PON2.0解決方案，在成熟應(yīng)用的工業(yè)PON1.0解決方案基礎(chǔ)上技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)協(xié)議兼容、協(xié)議容器、多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接入、安全訪問(wèn)等功能，IT、CT、OT三網(wǎng)互聯(lián)形成一個(gè)互通的內(nèi)網(wǎng)，幫助制造企業(yè)快速構(gòu)建工業(yè)4.0扁平化的工廠內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。


圖1 工業(yè)PON 2.0構(gòu)架圖

工業(yè)PON 2.0方案在工業(yè)PON開放的平臺(tái)架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)協(xié)議兼容功能、數(shù)據(jù)采集功能。如圖2，協(xié)議兼容技術(shù)是把異種通信協(xié)議通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、地址空間重映射等技術(shù)手段轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議，包括Profinet、Profibus、CClink、EthernetIP、Modbus、FOCAS等各類工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換為OPC-UA協(xié)議、FDT等協(xié)議統(tǒng)一協(xié)議北向連接到MES系統(tǒng)。協(xié)議兼容技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中處于產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)采集交換位置，通過(guò)總線協(xié)議將設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)信息和環(huán)境數(shù)據(jù)等采集，然后通過(guò)統(tǒng)一協(xié)議為數(shù)據(jù)集成處理提供接口。


圖2 工業(yè)PON 2.0協(xié)議兼容示意圖

數(shù)據(jù)采集是生產(chǎn)智能化基礎(chǔ)，也是“信息化和工業(yè)化兩化”融合的先決條件，利用泛在感知技術(shù)對(duì)多源設(shè)備、異構(gòu)系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)環(huán)境、人等要素信息進(jìn)行實(shí)時(shí)高效采集和云端匯聚。


圖3 工業(yè)PON 2.0網(wǎng)關(guān)組成示意圖

工業(yè)PON2.0網(wǎng)關(guān)提供以太網(wǎng)、RS232、RS485、RS422等豐富的接口資源，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集和傳輸。通過(guò)工業(yè)PON2.0網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線單個(gè)設(shè)備或者一組設(shè)備的智能化改造，將車間的生產(chǎn)單元改造成為智能生產(chǎn)單元，將生產(chǎn)工藝參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、能源信息、環(huán)境信息以信息樹的形式將數(shù)據(jù)傳遞給生產(chǎn)線上的其他單元，從而構(gòu)建面向智能化的決策與控制指令的新型工業(yè)4.0神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

三、工業(yè)PON 2.0解決方案特點(diǎn)
1、全光扁平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
工業(yè)PON 2.0系統(tǒng)在工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了OLT、ONU兩層網(wǎng)絡(luò)互通貫通，融合了協(xié)議兼容轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊等物理感知層次，數(shù)據(jù)采集交流更快捷，工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)更趨扁平，契合工業(yè)4.0神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。

2、三合一融合網(wǎng)關(guān) 
工業(yè)PON2.0網(wǎng)關(guān)是融合型網(wǎng)關(guān)，集成了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、協(xié)議兼容三大功能，單一設(shè)備上實(shí)現(xiàn)各種主流工業(yè)通信協(xié)議兼容適配、實(shí)現(xiàn)工廠人、機(jī)、料、法、環(huán)各生產(chǎn)要素的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、跟蹤和控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從物理設(shè)備、各加工序、工廠內(nèi)信息系統(tǒng)和各級(jí)管理層級(jí)的縱橫互聯(lián)互通，為智慧安全、智慧生產(chǎn)、智慧能效等生產(chǎn)智能化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

3、適用性廣
   工業(yè)PON2.0網(wǎng)關(guān)可以支持工廠復(fù)雜惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，具備高性能處理器，配置靈活，支持多點(diǎn)采集、遠(yuǎn)程接入、斷點(diǎn)續(xù)傳等功能，適用于無(wú)總線接口設(shè)備、數(shù)控機(jī)床/設(shè)備、基于嵌入式板卡、基于PLC的各類機(jī)器人等各類數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景應(yīng)用。

4、成熟可商用
工業(yè)PON2.0已經(jīng)在國(guó)內(nèi)著名發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)試點(diǎn)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了車間內(nèi)的所有設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)采集，企業(yè)利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)分析、產(chǎn)品過(guò)程質(zhì)量分析等應(yīng)用，提高產(chǎn)線生產(chǎn)效率10%，降低缺陷產(chǎn)品率40%，降低設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間50%，取得了良好的應(yīng)用效果。