2024年电池制造工厂工业PON网络建设规范研究报告

工业PON网络建设规范研究报告 前言 目录 随着科技的不断进步和社会的快速发展，电池作为能源存储和传输的重要组成部分，广泛应用于各种领域，包括电动汽车、新能源可再生能源存储、移动设备等。电池制造工厂已经成为当今工业领域中不可或缺的一部分。为了提升电池类产品的生产和制造效率，电池制造工厂越来越关注使用工业PON网络为其提供高效、稳定、安全的数字化转型网络底座。 01业务场景分析 04工业PON建设规范 1 1.1 电池制造企业数字化转型关键痛点1.2 电池制造企业数字化转型关键趋势1.3 电池制造企业数字化转型对网络的关键诉求 《电池制造工厂工业PON网络建设规范研究报告》是“追光计划-工业领航行动”的重点任务之一。由华为技术有限公司牵头，组织电池制造企业、科研机构、电信运营商、通信设备厂商、设计院等产业链相关单位共同编写。建设规范聚焦电池制造工厂企业，深入分析企业的数字化转型痛点和需求，系统梳理其工业PON网络的关键技术、建设原则和关键因素、建设规范，为企业开展数字化转型、推进工业PON网络建设提供参考。 02关键技术 4.2 办公网络建设规范 4.2.1 网络架构要求4.2.2 综合布线要求4.2.3 设备选型要求 2.1 工业PON网络和传统网络方案差异72.1.1 网络架构差异72.1.2 综合布线差异82.1.3 差异总结92.2 工业PON网络关键技术92.2.1 可靠性保障技术92.2.2 确定性低时延技术92.2.3 固定带宽保障技术102.2.4 专网切片技术102.2.5 智能运维技术102.2.6 远程供电技术10 编写单位和成员（排名不分先后）：华为技术有限公司：冯义、吴广生、龚倩中国信息通信研究院：刘谦、曹小波中国电信研究院：孙慧、于啸中国移动通信有限公司研究院：李俊玮、张楠楠中国联合网络通信集团有限公司：邵岩江苏林洋能源股份有限公司：顾雷鸣中国汽车工业工程有限公司（设计院）：刘栋双良硅材料（包头）有限公司：周琳宁德时代新能源科技股份有限公司：冯安民天合光能股份有限公司：王琪中国第一汽车集团有限公司：孙盼、李德龙、熊鑫中通服咨询设计研究院有限公司：徐梅香杭州初灵信息技术股份有限公司：卢犇鹏瞰集成电路（杭州）有限公司：金海瑞斯康达科技发展股份有限公司：田宇福建星网锐捷通信股份有限公司：钱志方中兴通讯股份有限公司：邵忠烽火通信科技股份有限公司：丰晓东 03工业PON建设原则和关键因素11 3.1 建设原则113.2 组网架构设计113.2.1 生产网独立建网，安防网和办公网融合建网123.2.2 生产网、安防网、办公网，独立建网123.2.3 组网架构推荐参考133.3 PON技术选择133.3.1 PON技术介绍133.3.2 生产网PON技术选择143.3.3 办公网PON技术选择163.3.4 安防网PON技术选择163.3.5 PON技术选择推荐163.4 组网保护设计173.4.1 Type B 保护173.4.2 Type C 保护173.4.3 组网保护方案推荐183.5 分光比设计193.5.1 分光比设计原则193.5.2 分光器选型原则19 经成为了业务中不可或缺的一部分。这些技术的应用大大提升了生产效率、产品质量和工厂管理的精准度，使得电池制造工厂在市场竞争中保持领先地位。 然而，随着数据量的增加和业务流程的复杂化，业务数据传输可靠性成为了一个亟待解决的问题。尽管智能化技术的应用提升了生产线的自动化程度，但数据传输中的延迟、丢失或错误依然存在，可能会导致生产中断、品质问题甚至安全隐患。因此，为了进一步提升生产线的稳定性和可靠性，需要不断加强对业务数据传输环节的优化和改进，采用更可靠、高效的数据传输方案，确保数据在各个环节之间的快速、准确地流动，以支持工厂的智能化生产和管理。 业务场景分析01 针对上述痛点，电池制造企业需要建设智能化质量检测系统，建设产线生产装备数字孪生系统、建立极致可靠的数据通信网络，帮助企业实现数字化转型，提升综合竞争力。 1.1 电池制造企业数字化转型关键痛点 1.2 电池制造企业数字化转型关键趋势 光伏太阳能、新能源等电池制造企业当前遇到的痛点难点主要集中在三个方面： ·建立智能化的质量检测系统 （1）产品质量和可追溯性要求极高，传统的质量检测控制方案难以满足（2）制造产线生产装备的维护难度不断增加，需要数字化的运维管理系统（3）MES流程控制、机器视觉、数字孪生等智能化技术应用普及，业务数据传输可靠性仍需提升 能源电池制造企业建立智能化的质量检测系统，已经成为企业数字化转型的关键趋势。智能化的质量检测系统利用人工智能、大数据分析、物联网等先进技术，实现了对电池生产过程中各个环节的实时监测和数据分析。通过对生产过程中的关键参数进行监测和分析，可以及时发现生产异常和质量问题，并采取相应的措施进行调整和改进，从而保障产品质量和生产效率。与传统的质量检测方法相比，智能化的质量检测系统具有以下优势： ·产品质量和可追溯性要求极高 实时监测：智能化系统能够实时监测生产过程中的各项参数和指标，及时发现问题并进行处理，避免质量问题的扩大和影响。 在光伏太阳能和新能源等电池制造企业中，产品的生产过程异常复杂，涉及超过20个精细的工艺步骤需要协同完成。这一过程容易出现质量问题，如产品形态、尺寸、拼接和工艺标准等方面存在偏差。鉴于企业对电池产品质量和追溯性的极高要求，必须实现对每一个产品的生产过程中各个工艺步骤的制成品检测，并对检测数据进行实时分析和判断。此外，检测数据还需要实时传输至企业的数据中心进行备份存储，以满足长达十年的可追溯期限。当前传统的生产线检测方法和ICT基础设施已经难以满足如此严格的质量检测和可追溯性要求。 数据分析：通过对海量数据的分析，智能化系统可以发现隐藏在数据背后的规律和趋势，帮助企业优化生产流程和提升产品质量。 自动化控制：智能化系统能够实现自动化控制，减少人为因素对质量的影响，提高检测的准确性和一致性。 智能预警：基于数据分析和预测模型，智能化系统可以提前预警潜在的质量问题，帮助企业采取预防性措施，降低质量风险。 ·制造产线生产装备的维护难度高 随着电池技术的迅速发展和市场需求的不断增长，企业不断更新和升级生产线设备，以适应新的生产需求和技术标准。随之而来的是对维护人员技术水平和管理能力的更高要求，需要投入大量资源和精力来应对维护难度的增加。 因此，新能源电池制造企业建立智能化的质量检测系统已经成为企业数字化转型的关键趋势，将有助于提升产品质量、提高生产效率，实现可持续发展。 现代电池生产线所使用的装备通常具有高度自动化和复杂的控制系统，涉及到大量的精密部件。因此，一旦出现故障或需要维护，就需要具备高超技术水平的维护人员进行修复和调整。而且，由于电池制造工艺的特殊性，维护过程往往需要极高的精准度和专业性，任何疏忽或错误都可能导致生产线的停机和损失。 ·建设产线生产装备数字孪生系统 新能源电池制造企业建立产线数字孪生系统，以提升产线生产装备的运维效率，已成为企业数字化转型的关键趋势。数字孪生系统是利用先进的数字技术，将实际生产环境中的物理系统建模成虚拟模型，并实时同步更新物理系统状态的技术。通过建立产线数字孪生系统，企业可以实现以下方面的优势： 电池制造企业需要通过数字化技术的应用，实现对生产设备的远程监控、预测性维护和智能化调度，提高维护效率和质量，降低生产成本和风险。 实时监测与预测：数字孪生系统可以实时监测产线各个装备的运行状态、性能参数和工作情况，利用数据分析和算法预测潜在的故障和问题，帮助企业提前采取维护和修复措施，避免生产中断和损失。 ·业务数据传输可靠性仍需提升 远程控制与调整：通过数字孪生系统，运维人员可以远程监控和控制产线装备的运行状态和参数，及时调 随着电池制造工厂智能化技术的不断应用和普及，诸如MES流程控制、机器视觉、数字孪生等先进技术已 整生产参数和工艺流程，优化生产效率和质量。 资源优化与节能降耗：数字孪生系统可以对产线运行数据进行分析和优化，帮助企业合理配置生产资源，提高能源利用效率，降低生产成本和能耗。 智能决策支持：数字孪生系统可以提供多维度的数据分析和可视化展示，为企业管理层提供决策支持和生产优化建议，帮助企业实现精益生产和持续改进。 综上所述，新能源电池制造企业建立产线数字孪生系统，不仅可以提升产线生产装备的运维效率，还能够帮助企业实现智能化生产管理和持续优化，推动企业数字化转型向更高水平发展。 ·建设极致可靠的数据传输网络 新能源电池制造企业建立极致可靠的数据传输网络，已经成为企业数字化转型的关键趋势。在当今数字化时代，数据传输网络扮演着连接各个环节的重要角色，尤其对于制造业而言，构建可靠的数据传输网络更是至关重要。 图示中，线阵、高清面阵、3D工业相机和传感器被部署以采集待检测产品的质量相关参数。这些包括高清图像数据、传感数据以及产线运行数据，它们通过工业PON网络传输至视觉与传感数据分析处理系统、MES（制造执行系统）和生产数据存储数据库。在这一过程中，视觉和传感数据分析处理系统承担着对产品质量数据进行深入分析的任务，其分析结果将实时指导产线上的执行设备采取相应的策略。同时，MES系统负责对产线运行数据进行分析，并据此通知产线设备执行合适的生产策略。此外，生产数据存储数据库则负责将生产和质量数据进行归档，为未来的质量追溯提供支持。这一整套流程确保了生产过程中质量控制的高效和精准。 首先，极致可靠的数据传输网络能够确保生产数据的安全和准确传输。在新能源电池制造过程中，各个生产环节需要传输大量的数据和信息，包括生产设备状态、工艺参数、质量检测结果等。建立可靠的数据传输网络可以确保这些数据安全地传输到指定位置，避免数据丢失或篡改，保障生产数据的准确性和可靠性。 其次，可靠的数据传输网络有助于实现生产过程的实时监控和控制。通过网络连接，生产管理人员可以实时监控生产环节的运行状态和数据情况，及时发现和解决问题，提高生产效率和产品质量。同时，还可以实现远程控制，使管理人员可以随时随地对生产过程进行调整和优化。 上述各类工业相机、传感器、PLC控制器、数据分析系统、MES服务器产生的数据，均需要网络提供充足的、稳定的传输带宽以及足够低的传输时延，以确保数据传输的稳定性和实时性。 此外，可靠的数据传输网络还能够支持企业实现数据分析和挖掘。通过网络连接，企业可以收集和整理大量的生产数据，利用数据分析和挖掘技术，发现潜在的生产优化和改进点，为企业决策提供数据支持和参考。 ·降低网络建造成本、提升网络可扩展性 随着电池制造行业在生产线上广泛应用信息化和智能化技术，需接入网络的信息点数量持续增加，ICT基础设施的建设成本不断攀升。以车间的生产网络为例，企业不得不对网络布线、布线桥架、网络机柜以及布线安装等基础设施投入大量资金。这些投资虽然增加了基础建设的成本，但对于提升企业的数字化和智能化水平并没有直接贡献，进而影响了企业提高生产调度和管理能力的提升。 综上所述，新能源电池制造企业建立极致可靠的数据传输网络，不仅可以确保生产数据的安全和准确传输，还能够支持生产过程的实时监控和控制，以及数据分析和挖掘，为企业数字化转型提供关键支持和保障。 1.3 电池制造企业数字化转型对网络的关键诉求 如图1-2所示，在新能源制造企业中，当采用传统交换机组网方案时，设备信息接入点需通过网线连接至交换机网络。由于网线的传输距离有限制，生产车间通常每隔50米就需部署一个网络机柜，并在其中安装多台交换机设备。这种布局要求在网络机柜与产线信息接入点之间铺设长达约100米的大量网线，从而产生高额成本。此外，大量使用的长网线还需配套大量的走线桥架、金属管等走线设施，同样导致成本显著增加。电池生产线的生产设备的接入信息点位数量经常增加，每增加信息点位，需部署约100米长的网线，需要通过走线桥架、钢管，走线至产线生产装备，网络难以扩展，