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最后，传统网络结构基本上是多级的分层递阶系统，并采用以太网交换器构成树形结构。这种静态结构的设计能满足客户端——服务器计算方式占主要地位的应用，但面对现今企业要求动态处理和存储信息的时候，这种网络结构就完全不适应了。
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综上所述，需要重新审视传统网络结构，建立一种全新的网络结构，这种网络结构能充分利用移动通信设备、服务的虚拟化和云服务。
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新的网络结构必须具有以下特点：流量控制方式必须是动态的；信息技术必须是“客制化”的（按用户要求智能配置）；提升云服务的能力；应对大数据的挑战，这意味着网络需要更多的带宽。
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只有采用一种全新的思维而摒弃传统的通信结构，建立一种全新的网络来改善网络管理和自动化，才能使得：对多个供应商提供的网络设备集中管理和控制；自由应用、剪裁网络规模，不再依赖供应商；用一种公共的应用程序编程接口（Application Programming Interface，API）将底层联网的细节从其精心的设计安排中抽象出来，并提供给系统和应用。利用这种方式提供新的网络性能和服务以达到创新，而无需对单个网络设备进行组态或等待供应商的改进。
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2011年成立的开放联网基金会（Open Networking Foundation，ONF）全力推进软件定义网络，并发布了控制数据层接口的规范OpenFlow，为建立一种新网络结构，将联网设备与网络服务解耦。
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处在基础层的各类联网设备不论采用何种通信协议，都可以通过某种控制数据面接口（例如OpenFlow）接入处在控制层的SDN控制软件，接着再通过各种各样的API与处在应用层上的业务应用软件连接。图3-21给出了新型网络结构的软件定义网络的基本架构。
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为了适应智能制造和智慧工厂的需求，当前工业网络正面临由现场总线加速向工业以太网转型、由单一功能的通信总线加速向多功能通信演进、由缺乏网络管理加速向智能网络管理发展的趋势。看起来能够综合各方面要求的解决方案非软件定义工业网络莫属，也就是说，利用软件定义网络的基本理念和实施规范来开发软件定义工业网络，这是工业网络技术创新突破的方向。美国CISCO开发了一种软件定义工业网络的架构，其中各种工业通信网络（如Ethernet/IP、CIP和Profinet）都可以通过控制数据面接口（OpenFlow）与SDN控制器相连接。在软件定义网络中运用被称为表达状态转移（representation state transfer）的互联网技术RESTFUL API作为支持系统和应用之间标准接口的架构。这样，控制设备的供应商便可以独立编写应用程序，同时又能使其在软件定义网络中协调地运行，而控制工程师则可以运用这个软件来定义其控制应用（甚至包括定义网络通信的端口）。说得更清楚一些，也就是在软件定义网络的设计中，控制工程师可以像在编制PLC程序时控制某台驱动器运行或停止并发出速度运转指令那样，让SDN控制器发出信息以指示交换器和路由器的哪个端口开启、数据如何流动等。
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图3-21 新型网络结构的软件定义网络的基本架构
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运用包含软件定义网络应用程序接口的以太网交换器，SDN控制器能够提供控制应用程序（当然也包括对PLC和其他工业设备的组态）的数据，还能够为反馈提供可能，也具有为网络和相互连接的各种设备建立一种控制回路的潜在机会。图3-22表示了基本的原理框图。
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图3-22 SDN控制器提供控制应用程序的原理框图
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智慧工厂：中国制造业探索实践 [:1704011791]
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智慧工厂：中国制造业探索实践 3.4.8 基于虚实结合技术的数字工厂整体解决方案
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1.传统工厂建设模式
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工厂建设是一个系统工程。传统工厂常规建设项目在完成环评、规划审批等前期相关审批后，会由设计单位主导，参照相关工业建筑设计标准、产品工艺要求进行厂房整体设计、配套设计和工厂布局设计，最终设计以平面施工图为标准输出。在设计图纸获得批准认可后，建设项目进入到厂房建设阶段。在工厂产品工艺流程及生产布局规划设计方面，要考虑的因素非常多：各工序的人、机、料、法及其平衡匹配，设备能力和数量配比，工艺路线及节拍平衡，人流、生产物流方式及物流路径，缓存区设置，EHS等要素。传统的设计方式在遵循相关设计标准的同时，更多地依赖设计者的经验和积累，很多设计问题往往在建设过程甚至试制生产过程中才被发现并进行修正和调整，因此建设周期、建设成本和建设质量都会受到诸多影响。传统工厂的建设模式示意如图3-23所示。
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图3-23 传统工厂的建设模式示意
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2.数字工厂建设模式
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数字工厂有着众多不同的表述。德国工程师协会（Verein Deutscher Ingenieure，VDI）将数字工厂定义为由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，数字工厂包含仿真和3D/虚拟现实可视化，并通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。VDI版本的数字工厂强调数据可视化及工厂未来预测。在一定时期内，国内将通过信息化手段实现设计/工艺/制造/管理等运行数据的数字化，实现生产过程的信息化管理，这类工厂定义为数字化工厂。数字化工厂强调过程信息化和工厂运营管理环节的数字化有效管控。在国内，上海东方申信科技发展有限公司（简称“东方申信”）依托上海交通大学计算机集成制造研究所二十多年的制造业信息化研究开发与应用积累，广泛研究并分析了国内外数字工厂的发展现状，在国内率先提出虚实结合的数字工厂定义，即：将虚拟仿真技术、信息技术、自动化技术、管理技术等融合运用于企业工厂运行中，实现多视角信息、多层次业务的高度集成，实现生产运行自动化和智能化，支持动态环境下的快速变化和精准决策。该数字工厂的定义更多强调虚实结合，强调虚拟工厂技术与物理工厂技术的有效融合和贯通应用。同时，虚实结合的数字工厂定义强调几个特征：①高融合，数字工厂强调虚拟仿真技术/信息技术/自动化技术/管理技术等多种技术的融合；②大数据，数字工厂可以从时间域、空间域，通过数据多视角多层次地展现工厂示图，实现过去可追溯、现在可控制、未来可预测；③动态化，数字工厂系统应该具备高柔性，生产可按需组织并实现快速响应；④智能化，数字工厂中的生产制造系统应具备自学功能，并可以实现复杂预测，支持精准决策。
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采用数字工厂技术改进工厂建设模式，可有效破解传统工厂建设模式中的技术难题。这些难题往往在建设过程中甚至在试制生产过程中才被发现并进行修正和调整，从而带来高风险、高成本。在规划设计和技术改造设计阶段，场地利用是否最大化、设备配置是否合理、各工位和生产线人员配置是否合理、物流设施和物流路径调配是否合理、生产节拍是否均衡、生产班次安排是否合理、多生产模式的有效性推演/工厂预设产能是否能够有效达成、空间域和时间域的系统干涉校验等复杂系统问题都可以通过建立虚拟工厂，并通过生产系统仿真来进行计算分析和模拟运行。以优化目标为导向，通过资源调整和虚拟仿真优化，输出理想的工厂建设和实施方案。利用数字工厂技术输出的方案进行工厂建设和实施，可以从源头消除很多潜在的问题，大大降低工厂建设过程中的修正调整成本，有效保障建设工期和建设质量。利用数字工厂技术实现工厂规划建设的建设模式如图3-24所示。
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