光纤网络在实现高科技智能制造领域至关重要

2024-07-31 13:56

虽然已经有一段时间了，但由于人工智能和机器学习（ML）等新技术的出现，第四次工业革命（简称工业4.0）似乎最终将大规模改变制造业。在工业物联网（IIoT）和自动化的推动下，工厂正在通过运营（OT）和信息技术（IT）的融合，为高科技产业服务。为了达到最佳效果，这些融合网络需要丰富的光纤连接。

一个巨大的机遇

这十年见证了半导体、生物制造、电动汽车和电池等多个行业引发的高科技制造业的巨大繁荣。前所未有的政府投资推动了这一增长。

这些设施的复杂性与劳动力市场的限制相结合，为工业4.0提供了理想的基础。制造这些复杂的产品需要新的精密技术，面对劳动力挑战，需要人工智能和机器学习驱动的更大程度的自动化来满足需求。

为了解锁这些制造工厂的工业4.0技术能力，设计师必须为其设计网络基础设施，该基础设施不仅能够连接两个遥远的接入点和处理大量数据，而且能够在没有性能退化的前提下承受恶劣的环境。几乎主要场景都需要部署光纤布线。

根据我的相关项目经验，光纤对实现智能工业和这些重要领域的成功至关重要，主要有三个原因：

1.最大化的性能

从历史上看，制造工厂运营着两个独立的网络：一个是传统的IT网络，另一个是用于OT生产机器的独立专有网络。到目前为止，这两个网络有自己的目标和要求，它们之间的独立是有意义的。在工业4.0中，这些网络被整合到一个骨干架构中，该架构将机器的控制与高级操作和分析软件相结合。

然而，这种融合网络需要的不仅仅是容纳两部分网络带宽的总和。工业4.0的核心是工业物联网，其中制造设施嵌入了一系列传感器，可以实现流程自动化和优化操作。当大规模实施时，工业物联网不仅可以提高效率，允许更复杂的制造工艺，例如加工日益密集的半导体设备所需的工艺，而且还可以开发库存控制等实际应用，并通过数字孪生实验实现工艺精进。

所有这些活动都需要传输大量数据，随着产能的进一步发展，确保制造工厂网络能够处理这些数据至关重要。因此，正在现代化或建设新设施的组织应该围绕光纤骨干网进行设计，以实现最大的吞吐量、可扩展性和最小的延迟。

2.可扩展性和鲁棒性

对于制造工厂等大型建筑所需的长而不间断的布线跨度，光纤也是必不可少的。虽然典型的局域网（LAN）架构可以用于办公室，其中设备机柜可以每100米放置一个，但制造工厂通常缺乏IT基础设施。此外，传统局域网中使用的铜基以太网布线比光纤更容易受到电磁干扰和许多制造工厂苛刻环境的影响。

利用光纤到边缘（FTTE）设计，工厂可以采用所谓的长距离网络，消除了传统网络设计的许多痛点。光纤布线可以安装在整个工厂中，无论大小，都可以直接为需要连接的设备带来无限的带宽，在最后几英尺只需要一小段铜缆。光纤的长距离特性还可以连接更远的设备，如安全装置和视觉智能摄像头。光纤也不受电磁干扰和串扰的影响，而这些干扰和串扰会导致铜基布线中的信号损失。

3.可持续性

除了可靠的长距离信号传输能力外，光纤也是环境友好设计的重要组成部分，这是制造业日渐重视的考虑因素。建筑行业占全球年度温室气体排放量的近39%，其中28%来自建筑运营商（运营碳或能源和燃料消耗产生的排放），11%来自建筑材料和建筑。为了抵消这些排放，越来越多的公司正在采用环境、社会和治理（ESG）框架，我预测他们将更加重视实现净零目标。根据我们在北卡罗来纳州夏洛特市总部进行的一项研究，康宁基于光纤网络设计的环境优势在于碳排放量低和安装设计的灵活性，从而在30年内将整个建筑生命周期的碳减少6.8%。

此外，部署光纤网络是一种“一次性”部署，与传统的基于铜缆的局域网配置相比，更容易升级。从材料的角度来看，与铜缆随着带宽需求的增长需要更频繁地拆除和更换升级相比，用光纤骨干网布线的制造工厂通常在几十年内都不需要重新布线。

因为光纤可以远距离传输信号而不会衰减，所以它不需要铜基局域网所需的设备室阵列。因此，FTTE网络避免了这些房间中交换设备的升级周期带来的额外成本，更重要的是避免了与设备冷却相关的额外能源成本。

4.更快速、简单的部署

康宁为未来的下一代制造工厂提供广泛的设备产品选择，并帮助其快速启动和运行。康宁的光缆、硬件和连接解决方案专为各种工业应用而设计，可同时承受恶劣和清洁需求较高的环境。例如，配备ActiFi?混合线缆的康宁远程电源可以在2000英尺的距离内提供高达800W的功率，简化了将连接和电源扩展到大型设施接入点的过程。当使用康宁的预端接光缆系列布线时，该系列具有坚固的IP68级Pushlok?和Evolv?终端，工作人员可以更快地连接新设施。

随着高科技制造业扩大生产的需求不断增长，很重要的是确保这些新工厂不仅满足当今的需求，而且适应未来可能需要的全新技术，而光纤是满足这两个需求并帮助释放工业4.0全部潜力的关键。本文作者 Gayla Arrindell

Gayla是一位有34年经验的领导者，在电信行业拥有出色的国际和企业级销售、营销和业务开发经验，毕业于得克萨斯大学奥斯汀分校，获得化学工程学位和六西格玛黑带（Six Sigma Black Belt）。Gayla曾领导3M通信市场部（CMD）有线、无线和结构化布线业务部门。自2018年6月康宁光通信收购3M CMD以来，Gayla已加入康宁楼宇网络团队，担任市场开发总监。她是APOLAN董事会和营销委员会成员、光纤传感协会（FOSA）外联委员会主席，是企业市场未来光纤网络的坚定行业倡导者。