什么标准能满足智能制造的通信要求

显而易见，要将那么多用适于各个领域的通信设备联成网络，把数据送给主系统，使问题变得十分复杂。 　　

传统网络的弊病和局限
传统的网络结构难以全面满足工业4.0和智能制造大环境下企业、通信载体（运营商）和最终用户的要求。这在很大程度上是因为在数字通信联网发展的过程中，为了高性能、可靠地解决某个特定领域的通信问题，定义了许多相互难以兼容的技术和通信协议。而这些协议又继承了不同的技术源头，还需要对联网通信的成本加以考虑。现在回过头来看，明显的问题出在：①这些协议都倾向于将问题隔离起来，就事论事解决当时所要解决的通信问题。②在当时的技术发展方法论上，完全没有意识到基本的抽象将会带来的利益。③传统网络结构缺乏对网络规模的掌控能力，远不能满足今天网络流量控制方式必须是不可预测且极度动态的要求。这是因为随着要采集的数据越来越多，建立了越来越多的数据中心，还出现了虚拟化的数据中心。可是传统网络结构只能在网络流量不能满足要求时，通过扩大网络的方式去解决问题，于是一方面需要对成百上千的网络设备进行组态，另方面网络只能按照预测的流量控制模式运行。④传统网络结构十分依赖于制造商，当企业和通信运营商想利用新性能服务，以快速响应变化中的业务需求或用户的需要，他们只能去求助于制造商。而制造商要提供适应这些要求的设备或许要好几年的时间，根本跟不上变化。

　　显而易见，要将那么多用适于各个领域的通信设备联成网络，把数据送给主系统，使问题变得十分复杂。如何把不同的网速、不同的通信距离、不同的拓扑结构的网络可靠的连接，如何将原来的网络的静态特性改造为今天服务环境所需要的网络的动态特性，成了难解的事情。

 

　　传统网络结构的策略不一致，导致为联网必须对成千成万万的网络设备进行组态。这使大规模的联网实在是复杂至极。充分利用移动通信设备、服务的虚拟化和云服务的出现，这要求重新审视传统网络结构。

 

图2 分散型服务支撑智慧制造系统

　　传统的网络结构基本上是多级的分层递阶系统，采用以太网交换器构成树形结构。这种静态结构的设计能满足客户端-服务器计算方式占主要地位的应用，但面对今天企业对信息的处理和存贮要求变成动态的时候，这种网络结构就完全不适应了。
新型网络结构的特点和基本特性
由上所述显而易见，实现工业4.0、智慧工厂和智能制造，必须建立在一类包括实时控制和及时监控在内的、强有力的联网技术和规范的基础上。这类联网技术和规范可以在一定程度上继承原有的联网技术和规范，但更重要的是一定要突破原有技术和规范的局限和明显不能满足实现工业4.0、智慧工厂和智能制造的架构和思维。
新的网络结构必须具有以下特点：流量控制方式必须是动态的；信息技术必须是“客制化”的，按用户要求配置智能提升云服务的能力；应对大数据的挑战，意味着网络需要更多的带宽。

图3 分散智能和集中智能

　　按照智慧制造系统的功能要求，智能功能可以划分为分散智能和集中智能两类（见图3）。这两类智能对通信的要求是不同的。从时间响应看

　　–分散智能：在1微秒至几个毫秒–集中智能：在几个毫秒至10秒从应用场合上看–分散智能：现场、控制、机械装备–集中智能：机械装备、工段或生产线、工厂、……
也就是说，分散智能要求实时通信，需要保证功能安全，主要应用于状态监控和实时控制；集中智能要求信息安全，采用OPC UA，集中智能主要应用性能优化、大数据分析、……