2024-10-06-中国信通院-工业设备网联化技术与实践白皮书_24页_9mb

打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展

核心内容概述

本白皮书聚焦于“先进工业网络”的构建，旨在通过实现工业设备网联化、联接IP化和网络智能化，推动工业互联网的创新发展。白皮书指出，当前我国工业设备网联化程度较低，仅有约23%的设备实现联网，远低于消费互联网的70%。为解决传统工业网络互通难、开放性差等问题，工业互联网需要构建更加灵活、智能、统一的网络体系，以支持万物互联和万物智联，从而实现数据上得来、算力下得去的目标。

主要观点与关键信息

1. 工业互联网的发展背景

• 工业互联网是新一代信息技术与工业经济深度融合的新型基础设施，是实现工业数字化、网络化和智能化的关键。
• 工业互联网的核心在于数据驱动，数据采集是实现智能的第一步。
• 工业互联网发展面临网联化程度低、数据沉淀严重、通信协议不统一、设备连接方式受限等挑战。

2. 先进工业网络的三大特征

• 工业设备网联化：实现工业设备与工业应用系统的互联互通。
• 联接IP化：推动工业网络向开放、统一的IP协议演进。
• 网络智能化：构建具备实时感知、智能管理与运维能力的网络体系。

3. 技术发展趋势

• 技术协议发展：从工业总线向以太网、IP化演进，结合TSN与OPC-UA实现IT与OT融合。
• IT/OT融合：推动网络架构从分离走向融合，支持多网合一，提高网络灵活性与效率。
• 连接方式演进：从有线连接向无线连接转变，利用Wi-Fi 6、5G、UWB、RFID等技术实现灵活、高效、低成本的连接。

4. 设备网联化现状

• 当前约80%的工业设备未联网，多数为老旧“哑设备”，仅支持RS485/RS232等非网络接口。
• 已联网设备中，通信协议不统一，形成“烟囱式”网络格局，互联互通困难。
• 工厂设备连接量逐步上升，呈现全连接趋势，对网络的整体管控能力提出更高要求。

5. 设备数据采集方案

• 手动数据采集：适用于无自动采集能力的设备，依赖人工输入，实时性与准确性不足。
• 非侵入式改造数据采集：通过安装传感器，实现对设备状态的采集，但数据种类有限。
• 接口转换网关数据采集：支持RS232、RS485等接口设备的数据采集，需通过网关进行协议转换。
• 边缘协议网关数据采集：具备数据转换、断线缓存能力，支持多种无线传输方式。
• 设备自动采集：支持带网卡设备的数据采集，采集内容丰富，实时性强。

6. 设备网联安全方案

• 工业设备联网需具备统一身份标识与安全可信认证。
• 推荐采用二次认证机制，通过PKI证书实现设备的合法接入。
• 结合QoS保障策略与SLA技术，确保设备通信安全与稳定。

7. 产业实践案例

• 上汽宁德智能工厂：采用Wi-Fi 6实现全无线连接，支持500+在制车辆、2000+终端设备和10000+传感器，实现设备预警、生产效率提升、能耗降低等。
• 华为南方工厂：基于Wi-Fi 6打造全无线工业网络，实现设备数据采集、视频监控、AGV控制、智能光学检测等，提升生产效率和设备综合效率。
• 宁波舟山港：利用5G技术实现远程吊车操作、集装箱追踪、内集卡自动驾驶等，推动港口智能化发展。

未来展望

• 工业互联网将构建全要素、全系统、全产业链互联互通的网络体系，推动个性化和数字化生产模式。
• IT与OT网络将进一步融合，形成新型网状数据交互架构，支持自主决策与辅助决策。
• IPv6（IPv6+）将成为工业网络主流协议，预计到2030年IP化比例将超过70%。
• 网络智能化将成为发展趋势，通过AI能力实现网络的智能管理与运维，保障多种业务应用的安全性和可靠性。

结论

构建先进工业网络是工业互联网创新发展的关键，需从设备网联化、联接IP化和网络智能化三方面推进。通过技术融合、协议统一和无线化改造，实现工业设备的全面互联，提升数据采集能力与网络运行效率，为工业经济高质量发展奠定坚实基础。