以工业蜂窝网助力工业“开放自动化”:是什么?怎么做?

科技   2024-09-27 15:25   北京  

工业开放自动化是什么?

9月25日,施耐德电气联合中国联通等在上海国际工业博览会上共同发布了《工业蜂窝网赋能的开放自动化解决方案》蓝皮书,这是双方第二次联合发布蓝皮书。


与第一次不同,此次首次正式提出了“开放自动化”。“开放自动化是一种软件定义的控制理念,不依赖底层硬件基础设施,直接使用软件来构建自动化应用程序。就是要打造一个开放的平台,采用IT、云化等技术,对5G等网络通讯提出更进一步的要求,这实际上是完全颠覆了工业自动控制系统的现状。”中国联通大数据首席科学家范济安表示。


中国联通与施耐德电气早在20多年前就开展了基础通信业务合作,尤其是中国联通为施耐德电气打造了一张跨域5G专网,近年来合作层级逐步提升。

2022年,中国联通助力施耐德电气打造5G+CCTV全厂安全管控和5G+AR远程辅助维护,在2023年进一步发展了5G+AMR柔性物料配送,在5G环境下保证了广域多点稳定连接,打造5G+VCI云桌面,实现虚拟桌面在轻量化终端部署,低成本高性能用户体验。今年中国联通以5G赋能施耐德电气EAE开放自动化平台,使其边缘化集中部署虚拟化PLC成为可能。

开放自动化是一种软件定义的控制理念,不依赖底层硬件基础设施,直接使用软件来构建自动化应用程序。

开放自动化成为可能


EAE即EcoStruxure开放自动化平台,是施耐德电气于2020年推出,在业界打出响亮的开放自动化一枪,短短四年间,工业开放自动化已经从概念逐步深入实践。
由于历史原因,传统工控长期面临“四座大山”,即工业通信生态壁垒、软硬件强绑定、传统工业网络形态复杂,以及缺乏灵活的工业算力。据统计,目前工业通信协议的国际标准已超过30种。各大厂商围绕PLC工控开发软件和工业通信协议,形成了一个个烟囱式的封闭生态圈,使得不同厂商之间的硬件和软件难以互换和移植。纵观工控系统从封闭走向开放的演变历程,不难发现,作为工控核心大脑的PLC成为了这一过程中的关键“堵点”。
中国联通大数据首席科学家范济安回顾以往时表示,由于工控系统涉及到许多设备之间的精准配合,对时延的控制与误差要求极高,这使得PLC通常采用有线的方式,无线网络一般不在考虑之中。然而就在去年,我们联合施耐德电气和中国信息通信研究院发布的《5G+PLC深度融合解决方案》报告中,已经验证了新一代无线蜂窝通信技术5G能够进入工业控制核心环节的大部分场景,从而显著提升产线的柔性能力。
作为工业领域的颠覆性创新,开放自动化是新工业革命的内在要求,它推动了IT与OT的深度融合,帮助制造商提高生产过程的柔性和透明性,降低生产和建设成本。

不可或缺的工业蜂窝网


发展开放自动化,打造优质的工业蜂窝网是必经之路。中国联通在为施耐德电气打造的核心网元全下沉的5G专网的基础上,分析离散制造业的特点并从实际需求出发,结合新型工控系统发展趋势,系统提出工业蜂窝网的定义、范畴、典型网络架构,针对工业蜂窝网的网络规划、部署、运维给出指南,具有非常强的实操性。建立了一套完善的适合to B的工业场景服务保障体系。
2024年巴展期间中国联通发布了5G工业制造专网产品,针对大中小企业“量体裁衣”,推出Basic、Plus、Pro三大产品支撑5G从工厂外围辅助走向生产核心,有效满足工业领域多样化的业务需求。坚实推动数字技术和实体经济深度融合,持续迭代升级5G工业专网能力,设计理念围绕“极简融合、可靠确定、轻量多样、智能运维”四大核心要素展开。

中国联通与施耐德电气早在20多年前就开展了基础通信业务合作,尤其是中国联通为施耐德电气打造了一张跨域5G专网,近年来合作层级逐步提升。
在赋能工业开放自动化过程中,中国联通对工业蜂窝网进行多样性的优化和升级。
首先,5G与4G网络进行了多模态融合,原生匹配工业现场差异化业务需求,以5G网络架构为基座,兼容4G、Cat.1、NB-IoT等多种工业互联需求,实现一网多能、一网多用。其次,在对工业应用所需的时延确定性、高可靠性等关键功能协议进行加强,同时在通信网络功能完备的前提下,对不适用于行业应用的网络功能协议进行裁剪。再次,面向规模大小不一的工业企业,中国联通工业蜂窝网产品具备轻量化能力,支持平滑演进,满足业务增加和逐步深入的工业产线级应用的诉求,适配不同用户和吞吐量的建网需求。最后,基于网络运营商的运维优势,中国联通实现运维智能与无感化。网络管理具备多域可视化运维能力,能够进行网络性能检测和分析,主动预测网络故障并进行预防性维护,满足工业场景快速定界、定位。
为了满足施耐德电气开放自动化需求,中国联通建立了网络功能设计、场景化规划、规范化部署、精细化运维四维一体的端到端体系,确保工业蜂窝网的合理部署和高效运行。施耐德电气采用FMEA(Failure Mode and Effects Analysis失效模式和影响分析)管理模式,识别潜在的失效模式及关键控制点,并根据不同业务的重要性的等级评估实施场景化运维。在此基础上,基于ITIL(IT Infrastructure LibraryIT基础架构标准库)的运维理念,共同构建一套系统化的网络运维管理流程,保障网络的高效、稳定运行。

助力实现“即插即生产”美好愿景


工业企业的数智化需求为5G发展提供了巨大的市场机会。施耐德电气在5G智慧工厂建设方面,无疑走在了前列。施耐德电气EcoStruxure开放自动化平台(EAE)的成功打造让业界看到了开放自动化的美好前景,即实现IT/OT的真正融合,推动工业自动化领域的“即插即生产”,切实解决厂商之间应用软件的可移植性、可配置性和互操作性问题。

施耐德电气在5G智慧工厂建设方面,无疑走在了前列。
然而目前,存量市场上工业有线网络依然大量存在,随着客户定制化需求的增加和生产装备的智能化,制造企业的生产必然更加柔性化,客观为无线网络带来更多发展机会。
范济安表示,未来工厂网络将是有线、无线相互融合的过程,其中无线网络中的工业蜂窝网将向多网融合,便于运维的方向发展。如今中国联通和施耐德电气的合作,已经在工厂生产中得到成功验证,面向未来整个行业的成千上万家工厂,中国联通也在研究如何把5G与工业蜂窝网+开放自动化打造成一个服务于多企业的新型工控平台,更多的赋能千万家工业企业的智能化变革。
采写:崔亮亮
编辑:胡媛
指导:新文


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