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工业互联网平台之互操作性

2021年4月23日              
关键字:Stratus  
目前工业互联网厂商已充分意识到这个问题,并通过技术开放和生态合作强化平台的互操作性。
    假设某天上班,老板给你安排了个任务:
    你需要从ERP中导出报表,再到WMS、LMS等系统去找数据,所有数据以Excel格式输出。
    然后,还需要从生产设备获取数据,而这些数据又被发送到MES,且每小时被清除一次,设备以专有格式提供日志,而你必须先转换成Excel才能合并表格和计算。
    当你找全了所需全部图表,并将其插入到PPT里上交老板,一天的时间已经过去。
    最后收到你的PPT,老板深表赞许。
 
    一切看似很完美,对吗?
 
    假如这意味着今后每周都必须提交这样的报告给老板,你是否还愿意每周花一天时间跨多个部门繁琐地整合和分析数据?面对这种情况,你可能会想到其他方法,为何不利用新兴技术手段打通业务系统,实现部门间业务系统协作并自动生成报告。因为从长远看,互操作性是将数据转变成智慧的必要条件,也是工业智能化时代必须跨越的坎。
 
01 互操作性与工业互联网
 
    这只是一个例子,如果放到当下智能制造发展大环境下,可认为在一定程度上,工业互联网平台的一个主要功能目标就是解决工业互操作性问题。
 
    例如,为实现不同制造商设备之间的横向协作,包括生产设备之间的协作、生产设备与数字产品之间的协作以及数字产品之间的协作,必须解决设备间互操作性问题;为实现设备与设计软件中输出的工艺模型和机构分析模型兼容,以便将这些过程和机制与真实世界数据结合起来,并具有分析和控制物理世界的能力,同时设计软件可以通过与设备的实时交互来实现协同仿真验证、虚拟调试和其他应用场景,必须解决设备和软件设计的互操作性问题;为实现MES与ERP的交互,以实现设备资产的远程操作和维护、租赁和财务抵押及其他增值服务,必须实现设备与管理系统的互操作性问题。
 
    可以说,当下企业推动数字化转型和工业智能化升级必须克服的挑战,就是实现大量异构设备、软件和系统的互联、集成和互通,在其中必须解决数据通信协议异构、网络多样化件兼容以及异构软件集成的需求。在工业互联网平台实施过程中,系统的不同部分可以通过四种方式来传递:协议、数据文件、Web服务和API。其最终的目标是尽可能地使子系统之间的通信变得简单,以便系统设计人员可以集中精力解决真正的系统问题,而不是解决工具带来的问题。正因为如此,在评估工业互联网厂商的技术时,一个关键的标准是互操作性,也就是在该技术边界来回传递信息的方便性。
 
    当下企业在推动研发管理到生产制造端的延伸过程中,车间面临最突出的变化就是以往机器对机器(M2M)通信向系统对系统通信的演变。虽然对硬件间的点对点通信来说,M2M通信仍然是实现自动化的重要手段,但当数据需要从传感器和设备向云端发送时,它就要让位于系统对系统通信了。因此,在网络架构中的子系统之间建立连接,会增加新的通信路径和网络平台,带来新的复杂性和挑战。
 
02 如何增强工业互联网互操作性
 
    就我而言,在为企业实施工业互联网过程中,我优先关注平台互操作性。而平台互操作性主要体现在“技术开放性与合作伙伴生态”。因为智能工业所涉及的技术广度和深度是以往任何一次工业革命所不能比拟的。这就意味着没有任何一家厂商能独立承担工业互联网平台的实施,这不仅需要解决设备互联互通、边缘计算以及云边协同等需求,还需要支撑面向不同行业的应用场景开发以及部署。
 
    那么,如何评估一家工业互联网平台的技术开放性与合作伙伴生态?
 
    首先,我评估技术开放性的指标是能够使平台构建和系统定制更为简单。这需要平台支持多种通信协议,包括多种垂直工业协议,如CAN、现场总线、OPC UA、EtherCAT、Modbus和IEC-61850;支持多种通信协议,如5G、WiFi、Lora、NB-IoT、ZigBee等;支持多种数据文件格式类型,如结构化数据、非结构化数据,以及传统关系型数据库和实时数据库等;开放且可扩展的API等。
 
    例如,Stratus ztC Edge就支持通用的OT和IT协议,使产品更容易集成到现有的工业自动化环境中。客户可以通过OPC UA或REST API在大多数第三方系统管理工具和仪表盘中呈现相关系统数据。Stratus ztC Edge还支持SNMP请求和陷阱可用于配置通知和警报。这使得工程师可以在SCADA系统的中心站点或在本地HMI前同时查看数据和网络状态。如果一个工业协议出了问题就会进行报告,PLC发出报警,以便使情况立即得到解决。利用IT的专长和经验,可以加快故障排除,减少系统停机时间,并提高态势感知能力。
 
    其次,工业互联网厂商必须不断强化合作伙伴生态。通过强化与领域厂商技术合作实现产品及解决方案的优势能力互补,不仅可以大幅的拓展场景服务范围,还能降低系统集成难度和平台实施风险。
 
    去年,施耐德与AVEVA共同开发推出了新的工业边缘参考设计,一个重要的变化是从IT架构中腾出时间来专注于软件和解决方案,其中就包括了Stratus的解决方案。通过可定制的EcoStruxure微型数据中心解决方案降低任何风险,并缩短产品上市时间。
 
    当前,系统集成商工业边缘是工业自动化领域增长最快的领域之一,并且是影响数字化转型的关键驱动力。为了获得尽可能快的投资回报,制造商必须适当地衡量资产性能,迅速确定任何可能的问题领域,并实时进行重大调整,这些都将极大地改善其运营。
 
    对于与Stratus的合作,施耐德相关负责人表示,“重要的现场数据捕获发生在工业边缘,集成Stratus产品的施耐德可定制的EcoStruxure微型数据中心可对这些数据进行实时分析并将其转换为智能信息,然后与云以及整个企业共享,同时解决了制造商所关注的问题,例如延迟和生产环境的安全性。”
 
03 总结
 
    当前工业互联网应用面临最大的挑战之一就是解决IT与OT融合问题,大量异构协议和通信标准的存在,让彼此之间互为孤岛不可互通,这使需要获得有用数据做出重要企业决策的人员无法得到这些数据,也使系统集成师们束手无策。
 
    此外,OT和IT部门互不熟悉对方领域所用协议,使事情变得更加复杂。不过好消息是,目前工业互联网厂商已充分意识到这个问题,并通过技术开放和生态合作强化平台的互操作性。
责任编辑:邱旭东
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