数据被无视时,联接不联接可能“无所谓”;数据被尊重时,联接就要变得无所畏惧。工厂中的数据越来越得到重视,智能工厂中的联接,也需要无畏距离、无畏干扰,也无畏每年都在增长的海量数据。
“光纤到厂房”、“光纤到机器”,正在成为智能工厂的新标配。
“如果早一步实现数据协同,或许现在会更从容一些。”疫情期间,制造企业经历了复产复工的第一波冲击;供应链紊乱的第二波冲击;需求多元化的第三波冲击,进一步深刻认识到数据的价值。
这里所说的数据协同,就是工业互联网的基础,包括应用系统的数据协同、生产设备的数据协同、工艺流程的数据协同、生产原料的数据协同等诸多方面,需要打通ERP、MES APS等系统间的数据,打通生产、管理、仓储、物流、服务等多个环节的数据。
不仅如此。
中国数控机床保有量约为800万台,数控机床上的“外设”更是数以亿计。这800万台设备理应属于万物互联的一部分,800万台设备上承载的传感器、机器视觉设备,也理应属于万物互联的一部分。
联接的压力由此陡然而生。
工业互联网流派不同,但所有流派均是感知数据为触角,以传输数据为纽带,以数据处理和模块服务为平台。在此之上才是应用层,方可实现产品质量正向追溯和反向追溯、设备效能管理,提高生产计划的准确性和实时性,以及落地智能决策、设备维护、视觉质量检测、智能分拣等应用。
联接正是将工业互联网的感知层、传输层、处理层、应用层相互串联,而且越是智能的工厂,各层之间的联接耦合度越高,越是智能的工厂,对联接也提出了越苛刻的要求,但现实的问题就摆在那里。
智能工厂中可能有云计算、大数据、人工智能,但也可能没有地方摆放机柜,没有每天来打卡的运维工程师,甚至也没有窗明几净的生产环境。智能工厂生产线的长度,更可能超过标准跑道;对线路时延的要求,还可能超过苏锦添的起步反应,每天产生的数据量也会超过200部蓝光电影。
显然,传统的网络传输模式已经力不从心。
举例说明,正常人的反应速度在300毫秒,科学界公认的反应极限在100毫秒左右,这就是奥运会百米决赛发令枪响的那刻。但智能决策、设备维护,都要求网络时延小于20ms,视觉质量检测、智能分拣更是要求网络时延小于1ms。
此时,F5G(第五代固定网络技术)恰到好处地进入了智能工厂。正如安永在《光通信社会价值白皮书》中所说:“F5G千兆光网未来将成为智能制造的必备刚需。其可实现让制造全产业链实现信息高效传输与存储,同时也可赋能精密制造,以及远程操控。”
这不是未来,而是现在。F5G凭借超高带宽、全光互联、可靠体验等基本特征,具有非常广泛的应用场景。一方面,FTTH(光纤到家庭)和FTTR(光纤到房间)让普通用户可以在家中畅享千兆网络;另一方面,F5G应用进一步延伸至千行百业,即FTTO(光纤到办公室)和FTTM(光纤到机器)等。
百余米的生产线,或可勉强采用网线传输数据,但现在的生产线已经像标准跑道一样长。况且这样的生产线,还承载着近百个AI检测机台。东方日升是全球第六大光伏企业,其滁州工厂光伏生产线,长度就超过400米。
传统网络解决方案对此长度很是头疼,而且近百个AI检测机台中,每天将产生超过500G数据,也并非传统方案力所能及。华为与东方日升合作,在东方日升滁州工厂部署FTTM全光工业网,充分发挥了F5G高带宽、低延时、长距离传输无损耗的特点,保障了产线7×24小时持续高效作业,产线投产时间也缩短50%。
类似的案例还有很多。就像楼上楼下的装修,会产生噪音干扰,车间里的油污、马达机床,也会产生电磁干扰。这显然会降低电缆信号的完整性。法士特的重型汽车变速器,年产销量世界第一,其与华为合作,充分发挥了光纤防腐蚀、抗电磁干扰的特性,避免了网线因生产线油污,导致的接头老化,以及机器启停带来的电磁干扰等故障,车间全光网络运作三年“0”故障。
东风岚图与华为合作,采用无源光纤直连机器,实现工厂车间“0”机柜和“1”人运维“1”厂房的新一代网络部署体验。华为南方工厂更是实现,以F5G“智”造F5G,基于XGS PON技术万兆超大带宽,实现数据一跳入云,海量3D数据秒级上传,实现车间设备与云仪表实时连接,仪表利用率提升三倍,节省投资超8000万元。
上述智能工厂中的案例,无疑将F5G的超高带宽、全光互联、可靠体验基本特性,发挥得淋漓尽致。F5G正在支撑制造企业的高效工序排列,保证了资源合理配置,正在打通产业链数据,使零件质量追溯成为可能;F5G也正在联接数控机床与云端平台,以云端反复演练的最优算法,精确操控机械臂的角度与位置,并进一步减少了半导体车间的人员进出。
当然,这只是开始。中国制造业正面临由传统制造,向智能化制造升级的关键转型阶段,此转型的正可从“光纤到机器(FTTM)”开始。如华为公司高级副总裁、光产品线总裁靳玉志所说:
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