乘上工業以太網這趟快車

沈陽，鐵西經濟技術開發區，寶馬在全球的第25家工廠就設立于此。

總投資15億歐元、廠區占地面積2.07平方公里、年產汽車20萬臺，這些數字概括了寶馬沈陽鐵西工廠的“體量”。有媒體將其與寶馬設在德國萊比錫的工廠相提并論，并把沈陽鐵西工廠稱之為“黑土地上的‘萊比錫’”。沈陽本地媒體評論認為，這家工廠讓沈陽進入了“寶馬時代”。

寶馬沈陽鐵西工廠之所以會得到這樣的贊譽，與其先進的工廠建設和技術標準不無關系。在這里出產的汽車，其每個螺絲的擰緊程度都會被電腦錄入系統并一直保存到車輛報廢為止，以確保每一項數據都是可追溯的。更加關鍵的是，無論是高速沖壓機、焊接機器人，還是可編程控制器、網絡傳輸，甚至于整套自動化管理體系和倉儲標準，都與寶馬全球的任何一家工廠一樣。這就保證了寶馬鐵西工廠能夠與國際最先進的技術標準保持完全同步。

可以說，鐵西工廠是集現代工業技術于大成的代表作。而提到現代工業技術，我們就需要引出一個當前炙手可熱的名詞：工業以太網。

機器人背后的網絡變革

對于外行人來說，參觀工廠時最吸引眼球的莫過于那些定位精準、一絲不茍的機器人，亦或者是在軌道上孜孜不倦跑來跑去的自動倉儲運輸車，而很少有人關心其背后的內容。比如，上文提到的螺絲擰緊數據是如何被傳送到存儲設備中的？機器人和運輸車又是通過誰接收命令的？

同以太網一樣，工業生產同樣需要網絡來傳輸數據。機器的工作數據傳送，控制系統的命令下發、測量儀器的通信等操作均依賴這個網絡完成。工業系統長期的獨立和專用特性，使得工業生產網絡走出了一條與我們常見的以太網完全迥異的數字化體系，也使得其有了專有的名詞：現場總線（Fieldbus）。而在此之前，機器之間的通信還是依靠模擬信號甚至開關電平信號進行的。

盡管現場總線將機器之間的通信提升到了數字時代，不過隨著應用的深入，人們發現其存在著一些不足。首先，現場總線領域協議種類眾多，達到了十幾種而且互不兼容，這不僅增加了用戶的施工難度，而且還提高了工程造價；其次，這些協議大多封閉，無法滿足當前工業生產定制化需求；此外，工業總線數據包的傳輸延遲和速率問題沒有較好的解決方法。

時空交錯，在現場總線遭遇應用難題的同時，以太網技術卻得到了極大發展。由于開放特性，使得其在應用中群策群力，解決了不少發展過程中的技術難題。這使得人們開始考慮將以太網中的TCP/IP協議引入工業網絡。這就形成了工業以太網的概念。

工業領域分析調研機構ARC集團認為，從智能電網的實施，特別是變電站自動化，到智能化鐵路、公路以及其他運輸項目正越來越依賴工業以太網。在過程自動化領域中，工業以太網已成為控制層骨干網的首選，并逐漸向設備層遷移。工業以太網越來越多地作為常規工業網絡，在很多工業領域替代了特定應用的現場總線。

“兩化融合”從網絡開始

廣義上來說，工業以太網依然是現場總線的一種分支，其符合現場總線在制造與控制設備之間進行通信的定義。不過從技術實現上，二者又完全不同。工業以太網的出現，打破了工業生產系統與信息管理系統的屏障，擴充了網絡規模，將原本的單機自動化擴展到了整個工廠自動化的級別，提高了傳輸速率、傳輸距離和開放性。同時，其還降低了工程部署的成本，并可以直接控制和訪問生產級別的所有數據。目前我們所能見到的工業以太網標準，包括了Modbus TCP/IP、ProfiNet、Ethernet/IP等。

在這些不同的工業以太網標準之中，ProfiNet尤為受到汽車廠商所青睞。2004年11月在紐倫堡舉辦的SPS/IPC/Drives展覽會上，奧迪、寶馬、戴姆勒-克萊斯勒和大眾四家德國主要汽車公司宣布同意支持工業以太網協議ProfiNet。這一協議不僅具備工業以太網的特性，同時可以整合原有得到廣泛應用的ProfiBus現場總線網絡和管理架構，形成完整的現場總線控制系統，保護了用戶的原有投資。除汽車行業以外，煙草行業目前也已經成為ProfiNet的一個重要推廣領域。

目前，寶馬在全球的工廠建設中都采用了來自西門子的ProfiNet工業以太網網絡，本文開頭所提到的沈陽鐵西工廠也不例外。

工業以太網的出現，使得工廠實現了從管理到現場“一線通”的愿望。用戶只需要掌握一種技術，即可滿足全自動化工廠、全數字化工廠的建設需求。同時，其也將自動化語言帶入到了工業生產領域。目前，赫思曼等廠商已經開始將以太網中的SNMP協議帶入到工業領域，利用可編程控制器配置交換機成為指日可待的事情。此外，工業以太網也讓無線網絡進入工廠成為可能。

從工廠走出去

信息化與工業領域的交融無時無刻不在進行之中。從車身設計到工廠規劃，再到發動機設計以及生產，數字化工廠正在優化從設計到制造的每個環節。增加柔性、減少系統復雜性和節能需求、更少的調試時間、更短的生產爬坡時間、創新的自動化標準應用、更快的新產品上市需求，數字化工廠所能夠帶來的這些益處，無不令汽車企業心動。

以工業以太網為代表的“兩化融合”技術，正在逐漸走出工廠，邁向更為廣闊的應用空間。經受過工業生產高溫、高腐蝕性、強震的“洗禮”，工業以太網交換機的可靠性已經得到了業界的認可。如今其已經開始被應用于車聯網的信息通信與交互之中，特別是在城市交通交通信號控制系統、高清電子警察系統、高清卡口系統等智能交通系統等部分。

來自ARC集團的觀點認為，原本很大程度上依賴于離散自動化應用的工業以太網交換機市場，目前的增長逐漸受到其在基礎設施和過程自動化領域應用的影響。這些新機遇，加上以太網繼續鞏固其作為工業網絡基礎設施首選的地位，聯合即將到來的物聯網，正助力工業以太網交換機市場的兩位數增長。

在這一背景下，傳統的IT和通信廠商，比如華為、思科，也開始逐漸關注起工業以太網市場。在以太網交換和管理方面，對于他們來說擁有著先天的優勢。在工業領域，工業以太網正在掀起一股全新的變革，這不僅僅體現在工業制造層面，也深刻影響到了信息化技術、供應鏈，乃至我們的學習和生活。