制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

截至2022年二季度，全國工業(yè)企業(yè)關(guān)鍵工序數(shù)控化率已達(dá)到55.7%；相比10年前，這一數(shù)字增加了31.1%。這當(dāng)然是一項(xiàng)巨大的成就；但我們也不禁要問，為何還有將近一半的企業(yè)沒有完成關(guān)鍵工序的數(shù)控化？涵蓋全流程、全要素、全生命周期的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型何時(shí)才能迸發(fā)？

數(shù)據(jù)是千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主軸，制造業(yè)亦不例外。有了數(shù)據(jù)，企業(yè)便能掌握產(chǎn)線上的大事小情，能以宏觀與微觀兼顧的視角來審視流程，能響應(yīng)瞬息萬變的市場(chǎng)和需求。但要從復(fù)雜生產(chǎn)流程和海量終端中汲取數(shù)據(jù)并以此為指導(dǎo)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)卻不是件容易的事，更遑論理想狀態(tài)下的全量、全要素?cái)?shù)據(jù)收集。其中遇到的問題和挑戰(zhàn)可謂比比皆是，而作為海量數(shù)據(jù)通路和連接各類業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施卻是解決這些問題和挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。

本文是華為制造云網(wǎng)系列解讀文章的第一篇，旨在幫助制造業(yè)企業(yè)梳理制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中，諸多網(wǎng)絡(luò)相關(guān)困局的形成原因及解決辦法。而作為系列第一篇，本文將聚焦制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)如何快速的完成數(shù)據(jù)交互。

制造業(yè)想要的“網(wǎng)絡(luò)快”
可不單指網(wǎng)速

一張極速網(wǎng)絡(luò)是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的充要條件。并且，制造業(yè)所追求的極速并不單指高速率，更需體現(xiàn)在0丟包和組網(wǎng)效率方面。

數(shù)據(jù)中心里的網(wǎng)絡(luò)丟包

對(duì)于絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心均會(huì)采用的以太網(wǎng)來說，一旦網(wǎng)絡(luò)壓力增大，丟包問題幾乎不可避免。當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)端口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)需求超過交換機(jī)性能上限，控制器便會(huì)自動(dòng)丟棄來不及轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，這便是丟包。并且，交換機(jī)連接的節(jié)點(diǎn)越多，發(fā)生丟包的概率也就越大。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，0.1%的丟包率將導(dǎo)致HPC系統(tǒng)50%的算力損失。對(duì)于大量使用HPC集群來進(jìn)行模擬仿真的高端制造業(yè)來說，丟包無疑會(huì)帶來巨大的成本浪費(fèi)。

拖累柔性制造的組網(wǎng)問題

柔性制造是行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，但傳統(tǒng)的“有線+無線”組網(wǎng)模式中的有線部分很難適應(yīng)產(chǎn)線的各種變化，需要大量時(shí)間來重新布線；而即便采用全無線的聯(lián)接方式，產(chǎn)線變化所產(chǎn)生終端漫游、參數(shù)配置也需要大量時(shí)間來調(diào)整。

以某電子企業(yè)為例，其產(chǎn)線每3個(gè)月就需要進(jìn)行一次調(diào)整，每次調(diào)整都需要網(wǎng)絡(luò)部門花費(fèi)3天時(shí)間來重新組網(wǎng)和調(diào)試，而每年的各類網(wǎng)絡(luò)小型整改費(fèi)用更是達(dá)到千萬級(jí)別。

本應(yīng)成為制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型基座的網(wǎng)絡(luò)卻因各種問題變成轉(zhuǎn)型的掣肘，這顯然是制造業(yè)不愿看到的。

華為制造云網(wǎng)
為制造業(yè)帶來極速新體驗(yàn)

華為制造云網(wǎng)解決方案所強(qiáng)調(diào)的極速特性是全方位的，既體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的0丟包方面，也體現(xiàn)在產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)組網(wǎng)能力上。

真無損以太網(wǎng)

在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，華為通過擁塞控制和流量控制兩大技術(shù)組合，在不更改以太網(wǎng)整體運(yùn)行機(jī)制的前提下一舉解決了困擾行業(yè)數(shù)十年的網(wǎng)絡(luò)丟包問題，實(shí)現(xiàn)了真正的無損以太網(wǎng)。華為將這項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)技術(shù)命名為iLossless。

在擁塞控制層面，華為在RDMA技術(shù)的基礎(chǔ)上提供了對(duì)ECN（精確擁塞控制）的支持。一旦檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)擁塞情況發(fā)生，接收端網(wǎng)卡會(huì)自動(dòng)發(fā)送報(bào)文給數(shù)據(jù)發(fā)送端，發(fā)送端便會(huì)自主降低報(bào)文發(fā)送頻率，以減緩擁塞；而當(dāng)擁塞解除，雙方則會(huì)恢復(fù)正常的報(bào)文發(fā)送速率。同時(shí)，為解決ECN參數(shù)設(shè)置過于復(fù)雜、控制回路延遲大、效果不明顯等一系列問題，華為不僅在核心交換機(jī)內(nèi)預(yù)制了海量的流量模型和多種ECN控制算法，更引入了AI技術(shù)，讓系統(tǒng)能夠自動(dòng)且動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)參數(shù)配置，讓網(wǎng)絡(luò)總體運(yùn)行更加平穩(wěn)、擁塞預(yù)防效果更佳。由此，擁塞控制技術(shù)的適用性、易用性和整體抗擁塞效果都得到了極大加強(qiáng)。

而在流量控制層面，華為則引入了PFC技術(shù)。允許用戶為各類業(yè)務(wù)設(shè)置優(yōu)先級(jí)，從而在網(wǎng)絡(luò)擁塞不可避免的情況下優(yōu)先保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)流量不受丟包影響，將損失降至最低。

多管齊下，華為便能在網(wǎng)絡(luò)規(guī)格和規(guī)模不變的前提下，有效解決丟包頑疾，真正實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)無損傳輸。

Wi-Fi 6+連續(xù)組網(wǎng)+實(shí)時(shí)智控

針對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案體驗(yàn)不聯(lián)系續(xù)、無法適應(yīng)變化的問題，華為制造云網(wǎng)方案中所包含的AirEngineWi-Fi 6系列AP則能發(fā)揮效用。

AirEngine系列AP產(chǎn)品所采用的Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)不僅能夠提供單機(jī)最高10.75Gbps的超高帶寬，更支持網(wǎng)絡(luò)切片功能；可以在連接更多終端設(shè)備的同時(shí)保證每個(gè)設(shè)備均能獲得更低時(shí)延。經(jīng)測(cè)試，AirEngine Wi-Fi 6系列AP能夠?qū)?9.999%的網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延控制在10ms以內(nèi)。

同時(shí)，AirEngine Wi-Fi6系列AP還具備強(qiáng)大的智能感知能力。通過實(shí)時(shí)感知終端設(shè)備的數(shù)量和方位，AP可以動(dòng)態(tài)調(diào)整射頻信號(hào)角度、功率和信道等參數(shù)；而借助獨(dú)有的無損漫游功能，AGV等設(shè)備在不同AP間穿行時(shí)的網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)間可縮短至10ms，數(shù)據(jù)傳輸也不會(huì)有任何中斷。此外，在強(qiáng)大的管理工具加持下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的固件、參數(shù)調(diào)整也變得簡單、智能、自動(dòng)化，能夠大幅節(jié)省產(chǎn)線調(diào)整所帶來的網(wǎng)絡(luò)變更周期極成本。

經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，包含AirEngine Wi-Fi 6系列AP的制造云網(wǎng)方案能將產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)變更周期從過去的3天降至30分鐘，而產(chǎn)線調(diào)整及網(wǎng)絡(luò)改造的成本則能降低90%。由此，柔性制造便不再被網(wǎng)絡(luò)所累，制造企業(yè)也能更全面的釋放數(shù)字生產(chǎn)力。

華為制造云網(wǎng)
通向未來制造的高速公路

華為制造云網(wǎng)方案架構(gòu)

華為制造云網(wǎng)并不是獨(dú)立的交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新，而是一套面向制造業(yè)的端到端網(wǎng)絡(luò)解決方案，能夠?yàn)橛脩籼峁O速、穩(wěn)定和智能的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的底座，更是云、邊、端全面聯(lián)接的關(guān)鍵通路。華為制造云網(wǎng)解決方案能夠以端到端的方式解決制造業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中遇到的組網(wǎng)困難、可靠性差、安全無法保障、運(yùn)維效率低等一系列問題；打破“數(shù)據(jù)上不來、工業(yè)機(jī)理模型固化在工控系統(tǒng)里”的傳統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)要素與工控系統(tǒng)的全面解耦，為制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)鋪平網(wǎng)絡(luò)之路。

以制造云網(wǎng)為核心的網(wǎng)絡(luò)革新思路并不只是單純的新技術(shù)組合，更是以華為在車輛裝備、半導(dǎo)體電子、煙草、制藥、鋼鐵等制造業(yè)中海量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累之后的產(chǎn)物，是解決痛點(diǎn)、實(shí)踐轉(zhuǎn)型的“精準(zhǔn)配方”。

審核編輯：郭婷