工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新型工業(yè)化的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重要驅(qū)動力量。作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的底層通信技術(shù)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)自動化系統(tǒng)安全運(yùn)行的核心技術(shù)。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是如何讓每個工業(yè)品“可尋址、可通信、可控制”？怎樣確保設(shè)備之間的精確時鐘同步與實時調(diào)度？如何實現(xiàn)不同工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)之間的深度融合？

4月15日，帶著這些問題，記者走進(jìn)依托重慶郵電大學(xué)建設(shè)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)化控制教育部重點(diǎn)實驗室(以下簡稱重點(diǎn)實驗室)，尋找答案。

“人、機(jī)、物”全面連接

和你聊天的可能是一臺儀器儀表

“以前最開始聊QQ的時候，有個段子說‘對面和你聊天的，說不定是一只貓或狗’。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)里，和你聊天的，也可能是一臺儀器儀表。”位于重郵信科大樓三樓的重點(diǎn)實驗室展廳，站在“面向典型行業(yè)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)IPv6互通及融合技術(shù)測試驗證平臺”示范案例前，實驗室主任王恒和記者打趣地說道。

這樣的場景并不是玩笑。從2017年上半年開始，當(dāng)時還叫“全互聯(lián)制造網(wǎng)絡(luò)”的這項技術(shù)，在位于長壽區(qū)的重慶鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司園區(qū)示范應(yīng)用。

在面積達(dá)10平方公里的重鋼園區(qū)，王恒和實驗室團(tuán)隊在10個跨廠區(qū)的生產(chǎn)車間裝上了近百個數(shù)據(jù)監(jiān)測儀表，并通過物聯(lián)網(wǎng)核心芯片，把它們連成了一張“網(wǎng)”。

“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要通過支持設(shè)備之間的交互與互聯(lián),來提升制造業(yè)信息化水平。”王恒說，但要讓不同網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)互通極其不易。一方面是因為傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)采用分層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，存在信息獲取、控制、調(diào)度和管理方面集成度差、協(xié)同能力弱的局限，難以滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造對底層物聯(lián)網(wǎng)到互聯(lián)網(wǎng)無縫融合與集成的要求；另一方面，在很多自動化生產(chǎn)線上,企業(yè)大都采用工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)的方式，但布線成本很高,造成整個自動化系統(tǒng)安裝維護(hù)成本高昂。

經(jīng)過7年的不斷升級改造，“全互聯(lián)制造網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)已經(jīng)進(jìn)化到“生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)IPv6互通及融合技術(shù)”，搭建起來的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了每個工業(yè)品“可尋址、可通信、可控制”的目標(biāo)，不僅能隨時“把脈”生產(chǎn)設(shè)備的健康狀況，還能對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、預(yù)測，及時針對設(shè)備“病情”開出“藥方”。

“舉個例子，我們只要在系統(tǒng)對話框里輸入‘請反饋1號干熄焦采集站目前運(yùn)行情況’，廠區(qū)的參數(shù)采集系統(tǒng)馬上能把該采集站內(nèi)部的溫度、濕度、氣體濃度等信息一一匯報。這些對話，并不是由人工輸入的，正是在該廠區(qū)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)監(jiān)測的儀表‘說’出來的。”王恒描述道。

也正因為該技術(shù)讓工業(yè)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)即使在惡劣生產(chǎn)環(huán)境中也能長期穩(wěn)定運(yùn)行，廠家反饋這相當(dāng)于為智能車間的生產(chǎn)裝上了“定海神針”。

研發(fā)自主可控工業(yè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

讓工廠所有設(shè)備時鐘和數(shù)據(jù)時標(biāo)統(tǒng)一、步調(diào)一致

在位于南岸區(qū)茶園的重慶盟訊電子科技有限公司數(shù)字化工廠，一排排大小各異的藍(lán)色智能LED屏上，實時顯示著產(chǎn)品信息、完工率、合格率等各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)；智能機(jī)械手臂自主轉(zhuǎn)動著，將智能通訊模塊成品精準(zhǔn)地放置到智能貨架上；一排排高大的自動生產(chǎn)線整齊排列，里面的智能機(jī)器人貼標(biāo)、檢測、分板、分揀動作整齊劃一、一氣呵成。

作為一家主要從事無線電通訊、汽車電子等產(chǎn)品加工服務(wù)的企業(yè)，盟訊電子科技有限公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化改造，離不開重點(diǎn)實驗室團(tuán)隊研發(fā)的自主可控工業(yè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)。

王恒解釋，該技術(shù)實現(xiàn)了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中時間同步、實時調(diào)度、高可用冗余、安全、多協(xié)議異構(gòu)實時互聯(lián)等，讓盟訊公司的智能工廠運(yùn)維效率提升了15%，運(yùn)維成本還降低了10%。

“工廠設(shè)備在運(yùn)行中會遇到一些問題，就像在日常的工作中，我們約好在明早九點(diǎn)鐘開會，首先，如果你的表走慢了，就沒法準(zhǔn)時參會；其次，會議內(nèi)容若涉及公司秘密，要保證團(tuán)隊成員不能透露會議信息；第三，如果在酷暑天氣下開會，我們還要開空調(diào)、吹風(fēng)扇，要想辦法正常開展工作。”王恒說，通過該關(guān)鍵技術(shù)，該工廠實現(xiàn)了所有設(shè)備時鐘和數(shù)據(jù)時標(biāo)統(tǒng)一、步調(diào)一致，足以保證各個設(shè)備同一時刻采集的所有數(shù)據(jù)都打上相同的時間戳再進(jìn)行傳送。

此外，該技術(shù)將工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的敏感生產(chǎn)信息安全傳輸，讓設(shè)備和系統(tǒng)都說同一種“普通話”，用統(tǒng)一的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IPv6協(xié)議)，讓多協(xié)議的異構(gòu)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)能實時傳輸和交換，算力惠及每一個角落，使每臺設(shè)備都智能起來。

目前，該技術(shù)已在工業(yè)企業(yè)中被廣泛規(guī)?；瘧?yīng)用，并造福“一帶一路”共建國家，用于越南、土耳其、巴基斯坦的水電站群遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)。

全球物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)制定重要策源地

主導(dǎo)制定7項國際標(biāo)準(zhǔn)、牽頭制定18項國家標(biāo)準(zhǔn)

除一項項技術(shù)外，從2011成立以來，重點(diǎn)實驗室團(tuán)隊還在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域主導(dǎo)制定了7項國際標(biāo)準(zhǔn)、牽頭制定18項國家標(biāo)準(zhǔn)。

“經(jīng)過調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)，到目前為止，整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有幾十種通信協(xié)議，還有一些私有協(xié)議，缺乏一個統(tǒng)一互操作的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，阻礙了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最終實現(xiàn)萬物互聯(lián)的目標(biāo)。”物聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)委員會專家、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)化控制教育部重點(diǎn)實驗室骨干成員、重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)學(xué)院院長魏旻介紹，針對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展這一關(guān)鍵難題，實驗室積極參與國際、國家標(biāo)準(zhǔn)制定，成為全球物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)制定的重要策源地。

比如，2022年，由重點(diǎn)實驗室團(tuán)隊聯(lián)合編輯的《物聯(lián)網(wǎng)-工廠設(shè)施需求響應(yīng)能源管理應(yīng)用框架》發(fā)布，成為全球首個工廠能耗管控物聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)。

由實驗室團(tuán)隊牽頭制定的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)《物聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)互操作性 第2部分：網(wǎng)絡(luò)連通性》及其對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，更是被英國、加拿大、澳大利亞、丹麥、荷蘭等7個國家直接采標(biāo)應(yīng)用，被德國工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦使用……

“新一代科技革命就是要讓工廠里所有設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行連接，像手機(jī)與手機(jī)之間一樣‘自由通信’。”王恒透露，下一步，實驗室將繼續(xù)依托重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院以及控制科學(xué)與工程、儀器科學(xué)與技術(shù)等重點(diǎn)學(xué)科，緊密圍繞國家重大戰(zhàn)略需求，攻克制約工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的智能感知、同步、調(diào)度、異構(gòu)融合等關(guān)鍵核心技術(shù)，突破工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)自主安全可控智能芯片、時間敏感網(wǎng)絡(luò)等難題，面向智能制造、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等典型行業(yè)應(yīng)用，提出特色解決方案。

來源：重慶日報

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