徐工道路：工业PON构建工厂内网络新模式

  徐工集团是中国工程机械行业的大型企业集团，徐工道路是徐工集团五大事业部之一，产品广泛应用于公路、铁路、机场、桥梁、矿山、水电能源、电信工程等基础设施建设领域。围绕《中国制造2025》和《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》，徐工道路将智能制造作为企业转型升级的主攻方向，通过“数字化智能化转型”实现生产设备互联互通、数字化工厂改造，配合推动徐工集团Xrea、汉云工业互联网平台建设，为集团公司全面实现精益生产和创新转型探索发展新模式。

  聚焦：工厂内网络改造升级是智能制造网络化基础

  徐工道路在实施数字化智能化过程中，面对的主要问题有：工厂内网络基础差，无线网络不完善且网速慢，不能快速把生产现场的信息传递到管理部门。数字智能化程度低，生产信息仍需手动录入，效率低。数控程度不足，目前现场的设备数控化普及率低，无法匹配数字化工厂的智能制造发展需要。

  徐工道路把工厂内网络改造作为实现智能制造和精益生产的基础，主要包括：实现生产设备的联网，形成有效的数据采集和控制调度;实现生产现场的可视化监控和管理;完善车间的无线系统，支持智能物流和移动巡视。工厂内网络，以有线网络为主、无线网络为辅，实现数据流的统一采集和分发，以MES(制造执行系统)为核心，构建“中枢神经网络”，实现从生产设备边缘层到信息系统的贯通，全面实现企业数字智能化。

  论证：工业PON新型工厂内网络建设模式优势突出

  工厂内网络包括IT网络和OT(运营管理)网络，需要实现IT和OT完全融合，所有的设备都能连接到工厂内网络进行互通互联。工厂内网络需要满足扁平、低时延、大带宽、安全可靠、多业务融合等工业互联网要求。

  传统建设方式的工厂内网络，主要是工业以太网组网方式，存在诸多问题，譬如，安全保护能力不足、工业总线协议多互通性通差、数据传输丢包严重、安装布线复杂、带宽能力不足、性价比低等。

  工业PON方式的工厂内网络，是新一代面向工厂数字智能化全新建设模式，将先进的无源光网络(PON)技术和工厂智能制造网络化相结合，提供全光纤、高带宽、高安全、多业务要求、低时延基于工业互联网架构的解决方案。

  对比传统工业以太网，工业PON具备以下优点。

  -全光纤扁平网络：全程无源光纤有效解决车间强电磁对数据传送干扰，采用OLT和ONU二层扁平结构组网，网络结构更清晰、管理更方便、数据传递更快捷。

  -安全可靠性强：工业级手拉手的组网，提供从网络、设备到数据三重安全保障。工业级ONU设备工作温度范围可支持-40度~85度，抗强电磁干扰和抗强振动的能力强，在恶劣生产环境下也能正常工作。

  -运维更便捷：支持无线回传和PoE供电功能，实现车间有线和无线系统融合，支持零配置，实现设备的即插即用和故障快速定位。

  基于企业数字智能化工厂内网络要求综合考虑，徐工道路深入分析传统工业以太网和工业PON改造模式优劣，经过车间现网应用验证比较，最终确定全厂内网采用工业PON改造，由中国电信承建，中兴通讯提供工业PON设备与技术，双方合作实施改造项目。

  部署成熟先进的工业PON解决方案

  基于徐工道路工厂内网络的数字智能化改造总体要求，中兴通讯采用最新的全光通信PON技术和工业智能制造需求相合，量身定制了业界先进的整体工业PON解决方案。建设内容包括四个部分：实现全厂五个车间的数控机床、机器人PLC及其他数控设备的有线网络连接;实现车间无线网络的数据回传和AP设备供电;实现车间设备的远程视频监控;实现生产现场设备的数据采集、传输、监控以及生产控制调度。工业PON解决方案组网如图1。

  在徐工道路工业PON项目中，汇聚层采用了中兴通讯ZXA10 C300产品，2套OLT互为主备，接入层的生产线现场采用ZXA10 F809的ONU连接生产设备。两个OLT形成互为备份PON链路，采用不等分链型工业级手拉手组网方式，满足工厂内网络的可靠性要求。ZXA10 F809是工业级ONU，提供GE、RS232/RS485接口与生产设备连接，适应工厂各种恶劣环境要求。ZXA10 F822P是一款支持PoE的MDU设备，用于实现车间WLAN数据回传和PoE供电，满足WLAN网络规划的AP易部署要求。

  迈入智能制造新时代

  徐工道路工业PON自2017年装配车间试点验证取得良好效果后，2018年初全面推广到公司其他所有车间，2018年10月公司工业PON项目全面峻工投入运行，实现了数字智能化工厂内网络改造要求，工业PON的工厂内网络在数字智能化和精益生产中取得了良好效果。

  -数字化生产设备连接：完成车间各类数字设备联网工作，实现生产设备的数据采集、监测和MES系统实时对接，打通工厂IT和OT层网络，实现工业互联网基础网络建设。工业PON实施后管理层实时了解生产设备状态、对于车间和设备可视化管理，生产订单及时分配和调整生产工艺，生产效率提高20%，产品质量提高10%，综合生产成本下降5%。

  -完善数字车间无线网络：有效解决车间WLAN AP信号覆盖问题，无线信号覆盖无死角，保障智能物流设备、手挂终端无死角巡视，及时解决现场问题，设备故障率下降30%。

  -安全可靠性提高：针对公司一班工作制车间经常断电情况，工业PON ONU自主启动无须人工干预;解决长期以来以太网交换机无法自主启动难题，提高开机效果，大大减少了IT人员工作量。

  -安装运维方便：工业PON无源全光纤网络，光纤安装布放简单，节省大量机房、桥架资源，ONU即插即用，故障定位精度高，支持远程运维。

  徐工道路工厂内网络通过工业PON的规模商用，实现了工厂内网络大带宽、低时延、全IP化的工业互网架构需求，达到到工厂数字智能化改造要求，工业PON网络与企业信息系统协调实现工业互联网和智能制造的基础数据采集和监测和生产控制工求，提高生产效率和产品质量，迈入智能制造新时代，探索出大型企业的工厂内网络建设新模式，树立了工厂内网络建设的行业新标杆，推进了工业PON在国内智能制造领域的商用进程。

  作者: 史杰 李强  中兴通讯