智能工厂内网建设思路与实践

赵桂勇

（亚普汽车部件股份有限公司，江苏 扬州225009）

1 智能工厂建设的背景和发展趋势

1.1 国外背景和发展趋势

随着新时代信息技术的高速发展，智能工厂的信息技术已经开始和各行各业产生了融合，可以说这种融合会产生一定深远变化，形成产业化新变革。智能化工程在建设过程中是通过网络运输传达，而目前这种网络建设形式在外国相对较为流行。比如美国在制造业中的发展速度，在世界各个国家中处于顶尖发展水平，一直是从根本点出发，建立汽车行业独有的竞争优势。基于赛博- 物理系统的智能装备也引领了一个时代，尤其是在智能工厂使用过程中，该系统是通过网络信息化建设体系执行生产任务，通过网络众包、协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理、全生命周期管理、电子商务等正在重塑产业价值链体系。国外一些汽车企业为了能够实现汽车配件高速生产效率计划，加大了智能工厂建设力度，通过网络信息技术实现现代化管理，综合应用于武器装备设计、制造管理、试验、测试和维护全生产周期的各个阶段及各个方面。目前国外汽车行业在信息技术引领下取得了一定成功，并推动了这些信息技术的成功应用，推动了制造业生产方式的巨大转变，降低了产品生产费用，同时提高了汽车零件的生产效率，提升了产品质量，减少了投资风险。

1.2 国内背景和发展趋势

智能工厂内网建设是目前我国新型发展方向，自从我国从党的十六大提出通过信息化技术实现工业化发展计划，到十七大提出大力推动工业化融合，再到十七届五中全会、十八大进一步明确要求“推动信息化和工业化深度融合”。目前对智能工厂内网的建设十分重视，相比国外而言，虽然内网建设比较晚，但是发展的速度和执行力度比较快。2013 年8 月，我国家工业和信息化部印发了《信息化和工业化深度融合专项行动计划（2013-2018 年）》，并且内容详细听到了有关两化融合的相关问题，目的是让大中型企业在工业发展中处于统一水平等级，实现内网建设共同新思路，提高国内制造业的生产效率。中小企业在发展过程中应该重视信息技术的发展计划，经过多年发展后使管理与生产控制比例超过50%，应用电子商务开展采购、销售等业务的比例达到50%。在进入2018 年后，我国智能化工厂大幅度提升，其中汽车行业的智能化工厂提升数量从最初的10%，提升到了30%，相比前一年增长了20%，智能化工厂更多倾向于汽车零件制造，工厂在建设过程中一直不断完善内网的建设，相比于国外智能工厂的内网建设来说，一直处于发展和探索阶段，目前国内智能工厂内网建设过程中，主张生产计划排产，工位扫描、物料配送、工具配送、再制品跟踪、生产状态监控、生产设备数据采集和监控、三维设计和工艺信息工位展示等能力。

2 智能工厂信息网络技术需求

2.1 网络冗余

网络冗余是智能工厂的在实施网络计划的主要保障，当网络处于瘫痪时，可快速备案，提高网络安全性，可定期检查网络是否存在潜在的隐患，雇佣网络安全管理人员，确保网络回响及时，降低网络数据给系统带来的不良影响。一般网络是通过节点设备之间的连接组成的，一旦网络出现了故障，那么需要从设备节点中寻找故障的原因。因此网络连接线路中需要做好冗余的准备，提高网络冗余度就相当于提高了网络安全性。

2.2 IP 规划

在智能工厂内网建设中，拥有合理化IP 地址不仅方便其他工作人员查看信息，还可以降低网络负荷量，为网络扩展计划打下坚实的基础，通过制定合理的IP 地址，能够保证网络畅通无阻，这是网络资源有效利用的关键点。IP 地址采用连续性的，比较容易在网络结构中实现重叠，可高算法的效率，增强了网络回响的速度。所以智能工厂在建设内网时，拥有连续IP 地址需要分配在每一层次上都要有留有余量，在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性，按照网络设备数量和层次状况设定私有地址。

3 智能工厂内网结构分析与设计

对于智能工厂的内网建设，我们需要通过网络拓扑结构设计来执行建设内容，一般智能工厂在建设网络过程中更注重的是结构建设，将工厂内部网络通过结构划分为控制中心核心层、生产线汇聚层、生产线接入层、生产管理区接入层和无线覆盖层。根据工厂需求制定严格网络设计，网络结构是星型环拓扑结构，汇聚层网络采用千兆光纤冗余环网，实现了链路冗余，在接入网络时，需要采用星型拓扑结构。网络的拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，简单的说是通过某种特殊的方法与网络计算机连接在一起，这种常见的结构一般是星型结构、环型结构、总线结构等。对于汽车智能工厂来说，星型环拓扑结构是目前内网建设主流形式，在汇聚层形成一个环网，接入层以星型拓扑结构接入环中。这种新型结构（转下页）不仅可提高网络安全性，还可以保证工厂内网响应的速度较快。

4 智能工厂内网功能实现

在内网建设过程中需要选择一个私有IP 地址网段，一般来说可选择C 类私有地址段192.168.0.0 到192.168.255.255，也可设定其他类地址网段，再将网段分成若干子网，通过PLC 或智能I/O 网关、生产管理系统、工程师站、操作员站以及PROFINET I/O 设备分别使用不同地址的私有地址块实现内网功能。

5 结论

随着社会的发展，智能工厂已经在工业中得到了明显的进步，无论是在国内还是在国外，智能工厂内网建设是目前首要完成的任务，而我国内网建设还处于起步阶段，需要不断的提高自身技术。智能工厂工业信息网络是目前智能工厂快速发展的主要前提，网络安全保障是支配着智能工厂快速发展的主要保障。一旦网络出现了问题，那么很可能影响工厂整体生产效率。所以在工厂信息安全建设中要有专业的安全管理人员在其中定期检查，通过内网访问相关技术，杜绝出现一些恶意无线网络接入，网络设计需要满足智能工厂的通信生产要求。