网络体系(TSN)
据雷锋网了解,通用以太网技术仅仅是解决了多设备共享网络基础设施和数据连接的问题,但并没有很好地解决设备之间实时、稳定的数据传输的问题,而这对工业设备尤为关键。TSN是在IEEE802.1标准框架下,基于特定应用需求制定的一组“子标准”,旨在为以太网协议建立“通用”的时间敏感机制,在确保以太网数据通讯的时间确定性的同时,为不同协议网络之间的互操作提供了可能性。也可以理解为标准以太网的升级版。
如前文所述,TSN可用于OT网络层,IT层传输协议架构可以用OPC,因而,将来工厂内部有望统一到TSN+OPC。
在2018年汉诺威工业展上,AII联盟与ECC联盟联合展示了TSN+OPC UA测试床,该测试床时延小于1微妙,抖动小于100纳秒,是采用SDN管理的边缘计算平台。
网络体系(5G)
5G作为下一代蜂窝联网技术,关于5G空口技术的研究,工业互联网也是其重要涉及领域。5G针对工业互联网场景的连接多样性、性能差异化、通信多样性,现在面向工业控制、无线传感、生产辅助有三大空口,具体性能差异见下表:
就核心层而言,5G通过网络切片技术,灵活组织架构,动态调整网络资源,在逻辑上满足不同组网需求。
网络体系(国家发展重点)
关于建设工业互联网网络基础设施,我国也通过工业互联网基础设施升级改造工程,加快企业内外网络改造升级和IPv6部署,主要有四个发展重点:
加快企业外网络改造建设。推进宽带网络基础设施建设与改造,扩大网络覆盖范围,优化升级骨干网络。包括高速率、低时延、大带宽可定制,即可以按照企业需求进行定制。
开展企业内网络改造建设。加强TSN、工业SDN、工业PON等技术的研究,推动工业企业应用新技术改造建设在企业内网的部署。
推动IPv6的全面部署。加强对适用于工业应用的IPv6关键设备、通信模块、解决方案的研发,加快推进IPv6在工业互联网的广泛应用部署。
推进中小企业提速降费。加强新型专线技术研究,进一步推进连接中小企业的专线提速降费。
网络体系(标识解析)
标识解析也是网络体系中的重要部分。连接的核心是为了采集信息,但是工业中很多设备是被动性设备,例如轮胎,为了采集这些设备的信息,从而引入了标识解析技术。
标识解析体系包括标识和解析系统,标识是机器和物品的“身份证”;解析系统类似互联网DNS,是全球工业互联网安全运行的核心基础设施之一。上述例子中,通过给轮胎赋予或叠加特定的标识,从而将信息传送到各个系统。通过信息的标识可以实现信息的关联。
李海花告诉雷锋网(公众号:雷锋网)编辑,这样看似很简单的技术,其实在很多工业企业中并没能应用,没能实现信息的打通,很多企业进货后重新赋码,重新输入新地址,这样实现的工作效率就低多了。可以看到工业互联网通过给每一个对象赋予标识,可以实现跨地域、跨企业、跨系统信息的共享和查询。这也是推动工业互联网标识解析技术的出发点。
目前针对标识解释技术主要分为两类:改良类和变革类。
由于标识解析技术在DNS技术上叠加一套标识服务,然后再往下保存标识ID和与标识相关的映射。现行的OID体系、Ecode体系、GS1体系三大体系都是基于这一方式,而且基础设施上也已经开始做这样的工作。但是其中存在一个问题是,它是嫁接在DNS上的二级平台,所有的查找都需要经过DNS后才能到达二级平台。
另外一个是变革路径,包括Handle体系、UID体系(日本),以及一些其他类型的体系。现在国家很看重Handle体系的建设,也是中国在工业互联网上的一个发展机会。
平台体系
平台作为工业智能中枢,尤其关键。通过全面连接设备、软件、人员等各类生产要素实现与互联网的对接;基于海量的工业数据分析,形成智能化的生产与运营决策;通过平台数据和功能的对外开放,支持开发者开展工业App创新;实现各类制造资源的优化配置,重构生产组织模式和制造方式。
企业用工业互联网平台,再基于平台提供开发工具、模型、API接口,很多第三方开发者就可以基于平台进行应用开发,从而可以形成一个生态。
基于平台的工厂化也可以实现资源的整合、调动,甚至平台运营商可以以工业企业或生产企业角色对外推广,但是可以没有实体经济,类似现在的耐克,生产采用代工,没有实体工厂。
目前,工业互联网平台体系架构已经发布,整个体系架构包括三层:边缘层、工业PaaS层和应用层。其中,边缘层解决数据采集的问题;工业PaaS层解决工业数据处理和知识积累沉淀问题,形成开发环境,与之前不同的是会有云化的软件的应用;应用层解决工业实践和创新的问题。这一体系架构类似现在的云平台体系架构,只是对应到了工业体系中。
国际巨头在工业技术、产品、经验和数据等基础上,打造“国际品牌+高端产品+先进平台”的综合优势,以GE的Predix、西门子的Minsphere为引领,全球平台超过150个。
我国由于互联网发展较好,出现很多新的玩法,包括平台+保险、平台+信贷、平台+订单、平台+教育等,平台类产品多达269个。但是综合来看,仍然存在诸多问题,例如有80%平台连接设备协议种类不足20,83%平台提供的分析工具不足20个,68%平台提供的工业机理模型不足20个。我国52%平台第三方开发者数量在100人以下,最多也只有三四千人,而GE的开发者数量已达到5万人。
就国家战略方面来看,国家推动建平台、用平台两方面同步发展。
在建平台方面,通过平台培育,开发满足数字化、网络化、智能化需求的解决方案,预计到2020年拥有10个跨行业、跨领域的平台,2025年拥有3-5个具有国际竞争力的平台;通过产业联盟等多个主体共建测试验证平台。
在用平台方面,鼓励中小企业业务系统向云端迁移,预计到2025年实现百万家企业上云;培育特定行业、特定场景App,到2025年培育出百万工业App。