消除工业互联网应用痛点联网，让车间从“黑盒”走向“白盒”

逄丹

无网络不应用。在业界将目光聚集在工业互联网平台培育的同时，网络侧的“互联互通”缺失却不容忽视。

随着以互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能、5G等为代表的新一代信息技术与传统产业的加速融合，一系列新的生产方式、组织方式和商业模式不断涌现，工业互联网应运而生，并上升为中国、美国、德国等诸多制造大国的国家战略。

在工业互联网体系中，网络是基础，数据是核心，安全是保障。

“唯有实现人、机、物的连接，才能实现工业系统互联和数据传输交换。因此，互联互通既是基础，也是前提。”一位深谙工业互联网多年的专家向《通信产业报》（网）表示。

然而，现实情况却不容乐观，很多工业企业还处于“无连接”或“半连接”状态。《工业互联网体系架构1.0》（以下简称“白皮书”）指出，当前，工业系统的网络化虽已具备一定基础，但与工业互联网泛在互联、全生命周期数字链等愿景相比，在网络、数据、安全等方面还存在很大改造和提升的空间。

在《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》（以下简称《指导意见》）中提出，组织实施工业互联网工业企业内网、工业企业外网和标识解析体系的建设升级。

具体任务包括：支持工业企业以IPv6、工业PON、工业无线等技术改造工业企业内网；以IPv6、SDN以及新型蜂窝移动通信技术对工业企业外网进行升级改造；在5G研究中开展面向工业互联网应用的网络技术试验，协同推进5G在工业企业的应用部署；开展工业互联网标识解析体系建设，建立完善各级标识解析节点。

在“看得见的手”的推动下，一场自上而下的工业互联网网络改造工程正式开启。

痛点在哪？

一般来看，工厂分为内部网络和外部网络。内部网络是在工厂内部用于生产要素以及IT系统之间互联的网络，采用“两层三级”架构。这一架构使得IT系统与生产现场之间的通信存在较多障碍。

一是工业控制网络与工厂信息网络的技术标准各异，难以融合互通。二是工业生产全流程存在大量“信息死角”，亟须实现网络全覆盖。三是工厂网络静态配置、刚性组织的方式难以满足未来用户定制、柔性生产的需要。

工厂外部网络主要是指以支撑工业全生命周期各项活动为目的，用于连接企业上下游之间、企业与智能产品、企业与用户之间的网络。

业内专家指出，虽然大量工业企业已经与公众互联网之间实现互联，但互联网为工业生产带来的价值仍比较有限。从公众互联网的角度来看，工厂内部仍然是一个“黑盒”。

值得注意的是，以IPv4为主体的工厂外部网络承载未来工业互联网应用存在四大问题：网络性能难以满足、網络承载能力难以满足、网络安全威胁大、网络地址空间有限。

在工业互联网互联互通体系中，一个必须引起足够重视的元素是标识解析系统，用于识别和管理物品信息、机器的关键基础资源。

“如同DNS在互联网中的作用一样，标识解析体系是工业互联网的关键神经系统。”上述专家向记者表示。

据了解，标识解析体系可分为两大发展路径。改良路径仍基于互联网DNS系统，并适当改进，其中以美国GS1/EPCglobal组织针对EPC编码提出的ONS解析系统相对成熟；变革路径采用区别于DNS的标识解析技术，目前主要是DONA基金会提出的Handle方案。

不过，专家指出，现有的标识解析体系尚难以满足工业互联网的发展需求。这是因为，和互联网相比，工业互联网的主题对象来源更为复杂，数据更多，而且敏感信息占得比例也居多。

如何消除？

为消除诸多痛点，白皮书指出，工业互联网时代，工厂内部网络和外部网络将发生革命性的演进和变化。

内部网络呈现扁平化、IP化、无线化及灵活组网的发展趋势。内部网络仍然以有线为主，工业以太网主导，IPv6支持大量IP设备接入；而5G和NB-IoT等无线技术将成为有线网络的重要补充。

由于具有低时延、大带宽的技术优势，5G已经明确将工业控制作为其低时延、高可靠的重要应用场景，3GPP也已开展相关的研究工作，对应用场景、需求、关键技术等进行全面梳理。

在不久前落幕的MWC2018上，华为X Labs展台的柔性生产展示以及爱立信和中国移动的智能工厂演示都是基于5G进行的。

为满足个性化定制、远程监控、智能产品服务等全新的制造和服务模式，工厂外部网络需要具备更高速率、更高质量、更低时延、安全可靠、灵活组网等能力，5G、SDN、NFV等新的网络技术将在其中得到规模应用。

一位不愿具名的信息通信专家向记者表示，多种标识解析体系在一定时期内共存。基于改良路径的方案和基于变革路径的方案在国内外均已启动并形成一定规模布局。从目前看，已有的标识类应用现状难以打破，短期内难以实现标识解析的统一。

白皮书指出，公平对等将成为标识解析的重要发展方向。而IPv6则是地址的终极技术。

一场通信设备商的新盛宴

继互联网、移动互联网之外，工业互联网将成为通信设备提供商的第三场盛宴。

《指导意见》提出，到2025年，工业无线、时间敏感网络（TSN）、IPv6等工业互联网网络技术在规模以上工业企业中广泛部署；面向工业互联网接入的5G网络、低功耗广域网等基本实现普遍覆盖；建立功能完善的工业互联网标识解析体系，形成20个以上公共标识解析服务节点，标识注册量超过30亿。

显然，无论是5G，还是SDN/NFV，抑或是NB-IoT，这些都是通信设备提供商擅长的管道技术，也只有他们才有能力去做好“连接”这件事情。

“华为能为工业企业带来什么？提供连接是华为最‘应该做的事。同时，华为也在向上下游延伸业务，包括上游的平台和下游的芯片等。”华为产品与解决方案Marketing与解决方案部副总裁蒋旺成在公开演讲中表示。

和华为持有相同想法的还有中兴通讯、烽火通信、爱立信、诺基亚等诸多传统的通信设备提供商。他们也正在工业互联网新产业中猎寻新的机会，虽然他们还只是这个大市场的新军。

链接

工业互联网

网络发展目标

到2020年，基本完成面向先进制造业的下一代互联网升级改造和配套管理能力建设，在重点地区和行业实现窄带物联网（NB—IoT）、工业过程/工业自动化无线网络（WIA—PA/FA）等无线网络技术应用；初步建成工业互联网标识解析注册、备案等配套系统，形成10个以上公共标识解析服务节点，标识注册量超过20亿。

到2025年，工业无线、时间敏感网络（TSN）、IPv6等工业互联网网络技术在规模以上工业企业中广泛部署；面向工业互联网接入的5G网络、低功耗广域网等基本实现普遍覆盖；建立功能完善的工业互联网标识解析体系，形成20个以上公共标识解析服务节点，标识注册量超过30亿。