我选择用“一个趋势、三个维度”来解释工业互联网。一个趋势就是互联——全生产要素的互联互通。随着联网设备的不断增加,工业生产中的全要素(人机料法环)逐步实现互联互通,为未来各种可能性(例如无人工厂、个性化定制等)打下基础。三个维度是指“全生产系统、全产业链、全生命周期”。整合起来,工业互联网就是互联在三个维度上不断扩展。 维度一:全生产系统互联。企业内网的发展逐渐将企业内的BI、ERP、MES、SCADA等全生产系统连接起来,使得信息技术与生产技术深度融合。在这些生产系统中,PLC与S/A(Sensor、Actuator)工作在生产现场,它们由现场级网络连接起来,在这一层级中,OT技术是主导。在现场级网络之上,是车间级网络,SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)通常接入到这一级网络,这里也是IT技术与OT技术交汇融合的区域。再往上则是工厂级网络,MES(Manufacturing Execution System)就连接在这一级网络中。在这两层网络之间,通常架设有工业防火墙来保护工业现场的数据与设备的安全。在MES之上就是ERP(Enterprise Resource Planning)系统了,它和BI(Business Intelligence)共同连接在企业级网络上,并通过网络防火墙与工厂级网络分隔。在“全生产系统”这一维度上,随着我们逐渐远离生产现场,OT技术的比重在逐渐下降,IT技术的比重逐渐上升,而在中间地带则是IT与OT融合的区域。
TSN解决了实体互联的问题,即让各个实体能够听到彼此的“声音”。为了让它们能够进一步理解对方的语言,即实现数据互联与服务互联,我们还需要OPC UA。OPC UA是OPC基金会发布的机器对机器传输协议,它和TSN的结合(OPC UA over TSN)将成为支撑原点(IT与OT融合)的网络解决方案。与 TSN 一样,OPC UA 是一种开放的标准技术,独立于厂商,可用于广泛的工业应用。因此,OPC UA 和TSN 的组合提供了一个全面、开放、可互操作的标准解决方案,可以满足大多数工业通信需求。
原点的重要性体现在它在三个维度上都处在核心位置。在全生产系统维度上,智能化生产的需要生产设备与ERP、BI系统的互联。单纯的自动化、无人化生产可以仅通过OT技术实现,而智能化生产要在这些基础上,将来自上层ERP、BI以及下层MES、SCADA的信息等进行全局优化,最后体现在生产设备的生产过程中。在全生命周期的维度上,用户的个性化定制最终也要体现在生产系统上,需要生产设备与用户需求的互联。因为工业互联网要解决的问题是大规模个性化生产,单独的大规模生产和个性化定制都不是难题,两者结合起来才是难题。在全产业链的维度上,网络化协同的目的是连接供应商、制造商、销售商、与金融机构,让企业充分利用产业链上下游的信息,更高效的管理生产资源,而这些最终也要体现到生产系统上,需要生产设备与产业链上下游的互联。