徐工道路：工業PON構建工廠內網絡新模式

  徐工集團是中國工程機械行業的大型企業集團，徐工道路是徐工集團五大事業部之一，產品廣泛應用于公路、鐵路、機場、橋梁、礦山、水電能源、電信工程等基礎設施建設領域。圍繞《中國制造2025》和《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》，徐工道路將智能制造作為企業轉型升級的主攻方向，通過“數字化智能化轉型”實現生產設備互聯互通、數字化工廠改造，配合推動徐工集團Xrea、漢云工業互聯網平臺建設，為集團公司全面實現精益生產和創新轉型探索發展新模式。

  聚焦：工廠內網絡改造升級是智能制造網絡化基礎

  徐工道路在實施數字化智能化過程中，面對的主要問題有：工廠內網絡基礎差，無線網絡不完善且網速慢，不能快速把生產現場的信息傳遞到管理部門。數字智能化程度低，生產信息仍需手動錄入，效率低。數控程度不足，目前現場的設備數控化普及率低，無法匹配數字化工廠的智能制造發展需要。

  徐工道路把工廠內網絡改造作為實現智能制造和精益生產的基礎，主要包括：實現生產設備的聯網，形成有效的數據采集和控制調度;實現生產現場的可視化監控和管理;完善車間的無線系統，支持智能物流和移動巡視。工廠內網絡，以有線網絡為主、無線網絡為輔，實現數據流的統一采集和分發，以MES(制造執行系統)為核心，構建“中樞神經網絡”，實現從生產設備邊緣層到信息系統的貫通，全面實現企業數字智能化。

  論證：工業PON新型工廠內網絡建設模式優勢突出

  工廠內網絡包括IT網絡和OT(運營管理)網絡，需要實現IT和OT完全融合，所有的設備都能連接到工廠內網絡進行互通互聯。工廠內網絡需要滿足扁平、低時延、大帶寬、安全可靠、多業務融合等工業互聯網要求。

  傳統建設方式的工廠內網絡，主要是工業以太網組網方式，存在諸多問題，譬如，安全保護能力不足、工業總線協議多互通性通差、數據傳輸丟包嚴重、安裝布線復雜、帶寬能力不足、性價比低等。

  工業PON方式的工廠內網絡，是新一代面向工廠數字智能化全新建設模式，將先進的無源光網絡(PON)技術和工廠智能制造網絡化相結合，提供全光纖、高帶寬、高安全、多業務要求、低時延基于工業互聯網架構的解決方案。

  對比傳統工業以太網，工業PON具備以下優點。

  -全光纖扁平網絡：全程無源光纖有效解決車間強電磁對數據傳送干擾，采用OLT和ONU二層扁平結構組網，網絡結構更清晰、管理更方便、數據傳遞更快捷。

  -安全可靠性強：工業級手拉手的組網，提供從網絡、設備到數據三重安全保障。工業級ONU設備工作溫度范圍可支持-40度~85度，抗強電磁干擾和抗強振動的能力強，在惡劣生產環境下也能正常工作。

  -運維更便捷：支持無線回傳和PoE供電功能，實現車間有線和無線系統融合，支持零配置，實現設備的即插即用和故障快速定位。

  基于企業數字智能化工廠內網絡要求綜合考慮，徐工道路深入分析傳統工業以太網和工業PON改造模式優劣，經過車間現網應用驗證比較，最終確定全廠內網采用工業PON改造，由中國電信承建，中興通訊提供工業PON設備與技術，雙方合作實施改造項目。

  部署成熟先進的工業PON解決方案

  基于徐工道路工廠內網絡的數字智能化改造總體要求，中興通訊采用最新的全光通信PON技術和工業智能制造需求相合，量身定制了業界先進的整體工業PON解決方案。建設內容包括四個部分：實現全廠五個車間的數控機床、機器人PLC及其他數控設備的有線網絡連接;實現車間無線網絡的數據回傳和AP設備供電;實現車間設備的遠程視頻監控;實現生產現場設備的數據采集、傳輸、監控以及生產控制調度。工業PON解決方案組網如圖1。

  在徐工道路工業PON項目中，匯聚層采用了中興通訊ZXA10 C300產品，2套OLT互為主備，接入層的生產線現場采用ZXA10 F809的ONU連接生產設備。兩個OLT形成互為備份PON鏈路，采用不等分鏈型工業級手拉手組網方式，滿足工廠內網絡的可靠性要求。ZXA10 F809是工業級ONU，提供GE、RS232/RS485接口與生產設備連接，適應工廠各種惡劣環境要求。ZXA10 F822P是一款支持PoE的MDU設備，用于實現車間WLAN數據回傳和PoE供電，滿足WLAN網絡規劃的AP易部署要求。

  邁入智能制造新時代

  徐工道路工業PON自2017年裝配車間試點驗證取得良好效果后，2018年初全面推廣到公司其他所有車間，2018年10月公司工業PON項目全面峻工投入運行，實現了數字智能化工廠內網絡改造要求，工業PON的工廠內網絡在數字智能化和精益生產中取得了良好效果。

  -數字化生產設備連接：完成車間各類數字設備聯網工作，實現生產設備的數據采集、監測和MES系統實時對接，打通工廠IT和OT層網絡，實現工業互聯網基礎網絡建設。工業PON實施后管理層實時了解生產設備狀態、對于車間和設備可視化管理，生產訂單及時分配和調整生產工藝，生產效率提高20%，產品質量提高10%，綜合生產成本下降5%。

  -完善數字車間無線網絡：有效解決車間WLAN AP信號覆蓋問題，無線信號覆蓋無死角，保障智能物流設備、手掛終端無死角巡視，及時解決現場問題，設備故障率下降30%。

  -安全可靠性提高：針對公司一班工作制車間經常斷電情況，工業PON ONU自主啟動無須人工干預;解決長期以來以太網交換機無法自主啟動難題，提高開機效果，大大減少了IT人員工作量。

  -安裝運維方便：工業PON無源全光纖網絡，光纖安裝布放簡單，節省大量機房、橋架資源，ONU即插即用，故障定位精度高，支持遠程運維。

  徐工道路工廠內網絡通過工業PON的規模商用，實現了工廠內網絡大帶寬、低時延、全IP化的工業互網架構需求，達到到工廠數字智能化改造要求，工業PON網絡與企業信息系統協調實現工業互聯網和智能制造的基礎數據采集和監測和生產控制工求，提高生產效率和產品質量，邁入智能制造新時代，探索出大型企業的工廠內網絡建設新模式，樹立了工廠內網絡建設的行業新標桿，推進了工業PON在國內智能制造領域的商用進程。

  作者: 史杰 李強  中興通訊