本報記者 李甜 北京報導
李漢國，華為全光場景創新實驗室（英文簡稱：iLab）主任。長著一張「娃娃臉」的他，已經在華為工作20年。iLab實驗室是華為22個對外開放的實驗室之一。
今年，李漢國領導該實驗室重點推進「工業光網」項目，這是iLab繼Cloud VR/AR、FTTR全光WiFi之後，又一個創新孵化項目。
光網一般是指光纖網。與面向公共的通訊創新「光纖入戶」不同，華為的工業光網是讓光纖進入工業企業中，重點將可編程邏輯控制器（英文簡稱「PLC」）以下、以下的網絡所使用的銅質網線改造為光纖，發揮光纖介質輕、細、不發熱、抗電磁幹擾、帶寬潛能大等優勢，提供更好的工業網絡控制。工業光網也是華為F5G「全光網絡」向工業領域尋找到的一種應用方案。
目前，工業網絡仍然以銅質網線為主。有研究者稱，「工業領域普遍存在連接方式多樣分散、七國八制，帶寬不夠、抗幹擾能力不強，依賴工控廠家集成、系統封閉等問題。」讓光纖入局，改善工業網絡現狀，趨勢性與創收空間可觀，近年，產學研端持續探討出路，相關說法還有「光進銅退」「銅換光」。
「把我們這麼多年做通信技術、近10來年做消費電子的經驗和技能，往工業上去適配。」 近日，李漢國對《中國經營報》記者說。在業內，除了華為，中興、烽火通信等公司對此方向也展現出興趣。
瞄準工藝操作與參數控制需求
國務院參事徐憲平主編的《新基建 數字時代的新結構性力量》提到，在工業上，不同的業務和場景對網絡的需求差異很大。
目前，工業網際網路內網應用場景總體可分為三大類：其一，用於運動控制、機器人、流程閉環控制的時延敏感型（低時延）應用。其二，用於圖像檢測、監控、掃描的帶寬消耗型（大帶寬）應用。其三，用於設備狀態監控的海量連接型（多連接）應用。值得提及的是，華為「工業光網」思路被納入到工業創新網絡考慮範圍。
李漢國向記者介紹，華為將工業光網細分為五種網絡：帶寬專線，使用較少；工業OTN，在部分對網絡具有高要求的行業中使用；工業PON，Passive Optical Network，無源光纖網絡，價格段覆蓋較全，在生產車間中常用；工業光總線；工業OXC，即工業光交叉機，小部分行業用來做光參量的測量和傳感。
其中，工業PON和工業光總線技術，與工業裝備的生產運行聯繫緊密，成為項目推進重點。兩者技術本質都為工業PON技術，但華為使用不同稱呼區分。在工業生產中，工業PON用來改造可編程邏輯控制器，即PLC部件以上的生產管理網和生產辦公網。工業光總線技術用來改造PLC以下的工業總線。
目前，PLC以上主要存在帶寬不夠的痛點。
李漢國介紹，在工業智能化中，機器視覺是一種正在被規模化使用的技術，對帶寬要求較高。
機器視覺技術本身會產生兩類文件，比較佔用帶寬。第一種是故障品特徵文件的傳輸，供分析改進。第二種，將所有原始數據文件上傳到雲，供AI訓練用。
機器視覺分為兩維型和三維型，三維更加先進。以電子製造業，識別印製電路板為例，使用三維機械視覺識別率更高，但同時會產生更多的信息，佔用更多帶寬。現實中，有工廠因為網絡不夠支撐，三維功能因此閒置，繼續用回二維。這種情況下，需要布線擴容。
現在，更多工廠擁有「柔性」生產製造能力，柔性生產對帶寬需求也很大。
李漢國介紹，這類工廠，對不同的生產對象有不同的工藝文件，工藝文件因為包含很多信息所以本身較大。在更換生產任務時，需要上下載新的工藝文件。比如印製電路板，會根據不同的電路板進行精準調整，確保每種不同的電路板有較好的質量。如果柔性製造對象是小批量、多批次，那麼切換的情況更加頻繁。在現在千兆口情況下，新的生產工藝文件上下載、自檢與試運行，這一流程通常佔用5分鐘~35來分鐘工時，但是用萬兆口，或縮減至一兩分鐘，從而留給有效生產的時間增加。
李漢國說，「以前覺得百兆千兆就夠了，現在機器視覺出來以後，與別的一些更高級的AI出來以後，帶寬就不夠了。」
在PLC部件以下位置，是各式各樣的工業總線。比較短，在機器內部只有幾十釐米，有時是幾米，痛點在於延時大，「速率低、帶寬不夠、導致大量數據沒有辦法報上來，或者說限制信息採集的參數多少」。李漢國說。
他舉例，要精確控制某個加工狀態的話，本來需要報18個參數，但因為帶寬不夠，18個參數報不過來，在工業中要麼拉長周期，先報8個最緊要的，後面再報10個；要麼將部分變化較小的參數給出一個固定值，只報其餘變動較大的參數。這兩種方式，做出來的產品都能使用，但精度下降。
目標：匹配下一代的PLC
「PLC這個部分是強烈影響工業裝備的一個基礎技術，或者說是一個功能核心。」 PLC是內嵌算法的一套工業控制程序，對包括數控工具機在內的各種工業裝備動作進行精確控制，來達到工藝效果，PLC對於工業裝備的重要性，相當於個人電腦中的CPU晶片。目前，PLC部件上、下的組網，基本是靠銅質網線實現連接。
將PLC以上的網絡，「工業光網」的目標是通過工業PON技術方案逐步將銅纜替換成光纖，提供更大的帶寬支持，讓機器視覺的文件傳輸、工藝文件更替等複雜信息的交互變得更快，從而降低生產線的無效佔用時間。
「其實工業，我們看了一下，基本上所有東西都可以用時間來表明，因為它所有的資產都是根據時間折舊的，對時間佔用越少，利潤率效率就越高，這是我們一個大致的經驗。」李漢國如是說。
李漢國表示，目前，工業PON這一技術方案比較成熟，具備規模商用的基礎，在部署時只需要注意根據廠房高度、溫度等因素進行環境適配，稍微定製化。
對PLC以下改造目標，李漢國說：「主要是我們想通過更多的帶寬，收集更多的參數和信息，用更低的時延去更頻繁的、更勤奮的，時刻收集信息並且做出反饋。這樣，我們在工作上，是有可能在現有材料和工藝基礎上，做一些提升。」
李漢國說，「我們在原材料、基礎工藝上暫時還需要比較長的時間來超越別人時，我們可以通過控制部分去增強一下子。」
他設想，通過對PLC部件以上和以下的組網改成用光纖連接，可以使PLC部件在小組網範圍內，讓帶寬更有計劃地去分配，產生更好的效能，生產和經營更實時地聯動起來，這也是工業網際網路的一種思路。
在經營層面，「第一個，解決了帶寬問題，讓所有設備的性能可以充分釋放，這是我們自己的經驗教訓。對於一些行業來說，生產狀態可以第一時間被你的老闆掌握，在接訂單時，看生產線能否承載，避免時間到了，不能交上貨反而要賠償。另外，提高生產設備的有效工作時間」。李漢國表示。
不過，對PLC以下的工業總線進行改造，價值性高，有助於提升工業產品的高精尖水平，但因為與PLC部件本身強相關，改造起來，挑戰也最大，這塊 「七國八制」。
目前，西門子、三菱、歐姆龍、ABB、松下等歐美日企業主導PLC供應，但中國國內工業呈現出更高更快的發展趨勢，對PLC部件的供應及時性和技術先進性提出更高要求。
李漢國表示，業內人士預測，下一代的PLC部件可能以光纖接口為主，銅接口為輔，這樣容量更大，處理能力更強。目前，已經有PLC廠家在研發如何利用光纖來提速。工業光網項目希望適配下一代光接口的PLC部件。「我們用工業光網這種確定性的網絡連結、加上確定性的計算，來一直替換PLC。來替換下一代的PLC。」他說。
據了解，目前，除了工業光總線還在開發，其他光網絡，都有現成的產品。對工業總線的改造，依靠交流與試驗。全光場景實驗室目前與中科院的華南所、華中數控、海天精工達成合作探索方案，另外，準備找二三十個行業廠商，如做工業機器人、工具機的，來探討如何改。「目前還談不到服務， PLC以下目前只是創新探索，還沒成型。」李漢國說。
前提：微光纜出現
在業界，因為光纖本身的介質優勢，關於光進銅退的討論由來已久。眾多優勢中，抗電磁幹擾、寬帶潛力大，實用性較強。
據記者了解，工業中鋪設網絡線纜，通常採用橋架方式。有的工廠把強電橋架和弱電橋架分開，即讓電力線和網線中心分開，動力線和通信線信號是分開的，有的是在同一個橋架裡放置不同的管槽，一邊走強電，使用介質隔開，另一邊走弱電。由於光纖本身不受電子幹擾，這兩種方案都適用，尤其強弱電並排鋪設線纜時，不會受幹擾。此外，光纖比網線細，且不發熱，可以減少失火風險，對於橋架內空閒空間也不用刻意去控制。
關於光纖的抗幹擾性，李漢國提到一個案例。某工廠對機器旁的銅質網線做了屏蔽設施，但屏蔽設施壞了一部分，一線工人用膠布把損壞處粘好，以為這樣就可以正常使用。但機器操作，產生撞擊時，形成很強的電子幹擾，「瞬間」影響周圍的網線，出現誤碼，後來才排查出來原因。使用光纖，其實可以降低對一線工人的技能要求。
光纖具有生命周期內速率優勢。李漢國提到，隨著工業智能化發展，工廠對網絡帶寬和速率的要求越來越高。銅質網線具有百兆、千兆、萬兆等不同規制，提升帶寬，需要更換相應的網線。光纖適應更長周期的應用，在工業上，一般可用20~25年，只需更換兩頭的光匯聚設備、光接入終端，從千兆升到萬兆，再到5萬兆都沒有問題。
網線需要安置在DDF櫃中，使用光纖，不僅可以節省橋架，也可以省去對DDF櫃一年幾萬元的租賃及運維成本。此外，網線僅支持點對點，光纖可以通過分光器一分多，靈活適配工位。
光纖具有這些公認的優點，但華為能推進工業光網的前提，是這兩年克服了光纖彎曲半徑的物理掣肘。
李漢國告訴記者，國家制定綜合布線標準時，光纖有的彎曲半徑在35~30毫米，後來慢慢縮窄到10毫米，達到光皮線的水平。但在一線施工時，布線人員在處理時，仍然需要格外注意光纖彎折度不能「太狠」，以防影響到光纖性能。但這對於一線人員施工水平要求較高，並不容易把握。所以，布線標準要求末端線纜使用電纜，光纜僅作為可選項。
最近兩年，華為對光纖規格進行改進，彎曲半徑縮窄至約5毫米。華為將這種更細的光纖命名為「微光纜」。據悉，中國的門縫一般是2毫米，微光纜可以過門、建築物的陰陽角，也可以直接爬過去，不影響差損。華為的全光園區項目使用的正是微光纜。
李漢國介紹，這種改進也意味著，在工業中，光纖具有能夠被大規模使用的前提。在橋架上下、在機器各個位置，一線人員對光纖進行大角度地彎曲，不再影響它的性能。一線的施工人員，儘管可能不熟悉光纖，但可以像布設網線那樣操作，幾乎上手可用。
「終於把以前最大的一個限制克服掉了。」李漢國說。
商業變現兩種路徑
「工業光網」如何實現商業化變現？
李漢國介紹，在經營層面有兩個方向。第一個，高端方向，對PLC部件上下進行國產自主升級換代，形成商業能力。第二個，是向廣大中小企業提供高性價比光網絡方案，幾千元或一兩萬元價格水平。他談到，在中國，其實有大量中小企業信息化程度比較低，在珠三角地區，有大量小廠子還從未信息化。
中國公共通訊業，光纖到戶取得成功。李漢國認為, 「工業界以光換銅也能成功，但這個時間可能要花上5年時間才能達到最終的目標。」這是因為工業企業追求系統穩定，一般情況下，不隨意動系統，三到五年後，工廠到了檢修期或者調整期，通信網作為子系統，迎來時間窗口。
「對我們的挑戰就是，我們可能會去做一個長期的諮詢、知識宣傳和科普。一遍一遍地講，像當年國內普及光纖到戶時的情景一樣，什麼叫光纖到戶，什麼是光纖。」李漢國表示，「國內企業對於工業網絡升級需求很客觀，只不過知不知道你這個方案的問題。」
但與光纖到戶不同，企業推廣自身光網絡技術，運營商在其中的角色量級將小很多。
李漢國表示，工業界的行業分割較為明顯。推廣光網時，可能更多通過各行業的 IT集成商或系統服務商合作帶入。
在高端商用方向，目前，全光實驗室尚在制定標準和規範。尤其對PLC部件以下，工業總線進行改造，需要爭取與業內認同此方向的工業廠商，一同探討和創新。全光實驗室考慮尋找能覆蓋住國內主要行業的，二三十個裝備商和系統集成商，來基於華為工業光網架構和相關行業特點，做實驗床，成功之後，被合作方的生產系統集成，進行商業化出售。
拓展中小型客戶，考慮運營商渠道。李漢國表示，工業PON技術，運營商力所能及，由運營商提供基本的代建代維服務，對運營商也說，也多了一個增收途徑。這方面，中國電信向實驗室已引薦100多個廠區客戶。
F5G走向工業
關於華為的業務創新，任正非曾說，華為的原則是延續性創新，但也允許少數的人組織小部分的資源在可控的情況下去嘗試顛覆性創新。以關注未來5至10年的社會需求為主，多數人不要關注太遠。
值得注意的是，從創新層面，「工業光網」站在一個交叉位置。
它的背後，有「F5G」。F5G，今年通信業熱詞，意指第五代固定網絡，也指千兆光纖網絡。
華為官網介紹：「移動通信產業從1G到5G演進眾所周知，在固定網絡領域也正在進行代際演進，F5G悄然來臨。2020年2月，ETSI（歐洲電信標準協會）正式成立F5G產業工作組，致力於推動從光纖到戶邁向光聯萬物。」
李漢國告訴記者，全光場景創新實驗室，定位在做產業級創新，對工業和行業需求進行研究，提供商業化的光連接服務。
實驗室最初從研究Cloud VR起步，逐漸拓展至研究「全新的視聽業務」，包括XR、MR、AR、360度環視等，為視聽場景提供光連接。這個方向研究場景偏日常，與消費者距離相對較近——比如如何讓人們在家上網、看電視，在辦公室開視頻會議，在演播廳拍片可以更清晰、更實時。據悉，實驗室曾與湖南衛視合作，實現了「360度跳舞」的效果。
另外，該實驗室FTTR全光WiFi項目，這個項目致力於把光纖鋪到房間中，在家庭使用新的光終端設備，支持WiFi 6的手機，在房間內可以體驗到超千兆網絡，這個項目與跟廣州移動合作實現，在今年9月16日開啟商用。
Campus OptiX全光園區，是華為比較知名的F5G商業化方案。去年開始在中國大力推廣，在校園、機場、酒店等用戶密集型領域拿到大量訂單。
上述項目，及工業光網，都是華為F5G的落地分支。
工業光網背後，還有工業現代化藍海。在「中國製造2025」背景下，改善工業網絡連接，推動物聯網發展，市場空間在萬億元級。
有業內人士對記者說，華為在消費者業務受到美禁令一定影響下，通信業務也需要更加積極地創新和商業化。
華為1987年成立，以提供CT服務立身，在網際網路浪潮中，CT技術拓展至IT領域。2010年，華為開始做手機自主品牌，CT技術也被運用到消費電子上。「現在我們也把穩定可靠的CT技術拿到工業上來，匹配工業的場景。當然，也去探索工業界的新應用、新空間。」 李漢國說。華為有一支面向工業應用的聯合團隊「IDT」，探尋如何向工業上提供計算資源、雲資源、優質連接等服務，李漢國也是成員之一。
「把我們的技術儲備，長期的技術積累，尋找客戶需求，支撐更多應用。既幫客戶解決問題，我們自己也掙點『小錢』過日子。」李漢國說。
(編輯: 李正豪 校對:翟軍)