工业控制领域关键技术趋势-创新互联

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1.柔性生产

上世纪10年代，人类开创了流水线刚性生产的工厂生产 新模式，降低了单位产品的生产成本，使得一些昂贵的消 费品向大众普及。然而，随着人口基数不断上涨以及中产阶层不断扩大，产品的个性化正成为消费的主流，作为以 快速和多样化为特点的柔性生产在制造业中扮演的角色 愈来愈重要。

柔性生产满足定制化产品需要，5G 使能更可靠的无线OT网络。

相比较刚性生产，柔性生产能够快速切换生产线，有着 灵活满足客户定制化要求、极大缩短生产周期等优点。柔性生产有着不同的实现方式和粒度，例如柔性制造单 元可在同一条产线适配多种产品生产，柔性产线可基于 不同订单进行产线快速调整。基于柔性生产，工位的全无 线化将带来更大的便利性，包括电和气的快速插拔模式 以及通信的无线化。在核心生产环境的OT网络引入无线 化后，5G网络对比Wi-Fi的可靠性、低时延和大联接优势 将得以体现，使得无线化的优势能够在规模商用的场景 中兑现价值，更好的促进柔性生产发展，增强企业市场 竞争。

2. 扁平化架构

当前工业控制系统以传统的五层架构为主，即企业层、管 理层、操作层、控制层和现场层。工业控制系统内的各生 产线之间相互独立，生产数据由控制器上传到上层的IT 网络后集中处理，这种架构下会导致上层的IT网络难以 触及现场层的生产系统，大量生产数据沉淀、消失在工 业控制层，不能被进一步利用，此外也导致生产线之间 无法进行深度协同。因此使能IT网络与OT网络之间的全 域数据流通成为了工业控制网络的发展趋势之一。

工业控制网络扁平化框架逐步发力，5G使能更便捷灵活的全域扁平化架构。

当前业界领先企业已逐步采用OT+IT扁平化的网络架构， 相较于传统的五层工控网络架构，扁平化网络架构的优势在于原有五层架构下的工业设备之间都可以通过网关 相互连接，实现网络联接与控制逻辑之间的解耦，同时 也实现了预测性维护数据流的从下至上的打通。基于有 线网络实现扁平化架构受限于组网配置与有线网关端口 的物理绑定，难以适应灵活快速的调整，且实现全域的 扁平化架构配置较为复杂。5G支持终端基于无线方式接 入，天然提供全域一张网的基础架构，摆脱了物理线路 和端口的绑定约束，可以灵活快速的进行组网配置等调 整。此外，相比于3G/4G，5G支持基于5G LAN特性的二层接入，可方便的进行OT和IT网络的扁平化融合，基于 5G的切片功能还可进一步实现单个设备中的多个业务承 载于不同VLAN的能力。基于这些功能，5G可以更便捷的 使能全域扁平化架构，使得工厂IT网络与OT网络间信息 能更灵活的流转，大程度地满足高层级系统向现场层 延伸的需求，实时回传用于优化生产的数据。

3. 少人化无人化控制

自动化一直是工业发展的核心，也是未来工控领域发展 的方向，云计算、5G等新技术正在加速这一趋势。

少人化无人化提升生产效率，5G使能 远程控制促进少人化无人化发展。

随着中国人均收入不断上涨，制造业人力成本持续攀升， 生产过程中少人化的作用逐渐显现。少人化无人化的目的 不旨在削减人员数量，而是通过少人化无人化途径减少 可重复工种、低附加值或者从事危险性工作的人员数量， 并培训被削减的人员，使其适应更高附加值的岗位来为 企业创造更大价值。煤矿、钢铁水泥等流程制造行业和港 口、建筑、冷库等行业的少人化无人化诉求主要体现在起 重运输应用，例如钢铁厂利用远程控制行车，无人化行车 实现物流分拣的全流程自动化。这类应用过去通过光纤 或者Wi-Fi连接实现远程操控，但光纤的部署距离长、成本高，Wi-Fi可靠性不高且室外场景覆盖距离受限，故5G 正逐渐进入这类应用场景，提供灵活可靠的无线联接。

4. 开放自动化

在工业互联网和数字化转型的浪潮下，工业领域正在 经历一场颠覆性变革，工业体系和互联网将进行深度融合。得益于机器学习、增强现实、实时分析和工业物联网 （IIoT）等各类技术的进步，工业企业和制造商将有望满足当前这个时代对敏捷和数字化的需求。然而，在企业实 现工业4.0愿景的过程中，各类封闭的专有自动化平台对 效率形成一定障碍，不利于多元自动化系统集成，而且升 级和维护成本高昂。工业领域一直因缺乏适应性、模块 化和互操作性而备受困扰，同时这些问题也阻碍了行业 创新。

作为全球能源管理和自动化领域的数字化转型专家，施耐德电气推出以软件为中心的EcoStruxureTM开放自动化平台，同时呼吁业界广泛采用开放自动化标准，激发行业 协同创新，以提高效率、生产力、灵活性和可持续性。

开放自动化基于IEC61499标准的“即 插即生产”自动化软件组件组成的系统，5G助力更灵活的分布式部署。

开放自动化采用IEC61499事件驱动、开放的自动化工程 设计和分布式部署，可实现将自动化应用程序与硬件分 离，使用一种建模语言来设计多种工业边缘应用，实现原 生的IT/OT融合，真正实现以资产为中心自动化。结合5G 高带宽、低时延 。

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