施耐德电气马跃:敞开自动化系统促进工业互联网快速展开

发布时间:2022-06-28 11:53:10 来源:环球彩票平台

  未来工业互联网能否打破现在的瓶颈,在运用的深度和广度进步一步促进工业企业的数字化展开,需求依靠于树立在新思路,新架构和新规范之上的敞开自动化系统。以硬件为中心的传统专有系统将被以软件为中心的敞开系统代替,更多的云端技能将运用到边际核算,大批 IT 人才能够在这个敞开系统中和工业运用常识深度结合。

  工业互联网作为新一代信息技能与工业经济深度交融构成的新式业态和运用形式,是工业企业完结数字化转型的要害根底。近年来环绕要点职业出产特色和企业痛点,交融立异构成了不少系统处理方案,比方环绕高端配备制作业供给链协同、严重配备的长途运维、钢铁职业节能减排、石化职业出产安全监控等,充沛发挥了工业互联网集聚扩展效应,牵引制作业数字化转型和完结提质、降本、增效的中心价值。

  工业互联网渠道供给了海量工业数据的会聚、集成、存储、处理、核算、剖析等才能,能为企业树立共同的全生命周期运营管控数据渠道。很多与渠道相关的技能都在不断迭代与展开之中(例如:微服务组件、容器、数据批处理、数据流处理等),这些技能使得咱们逐步有才能对异构海量的工业数据进行深度发掘剖析,一起加快了工业常识的沉积、软硬件的解耦、以及立异运用的快速推出。但咱们十分清楚,这种先进的、开源同享的技能本质上是协助企业完结智能化制作的东西,而非意图。根据渠道,大型企业能够完结大局规模的出产制作优化、财物与运营全价值链优化、甚至全生命周期的价值优化。比方阿布扎比国家石油公司(ADNOC)集团运用全景数字指挥中心,从总部会集监控和优化14家运营公司的财物和运营绩效,经过猜测性维护和价值链优化等处理方案,为集团发掘出6000万-1亿美元的潜在价值优化空间(供给油气价值链优化处理方案,整合财物与运营价值链,完结出产运营收益的最大化)。

  工业互联网经过衔接企业、用户和产品,在服务化延伸、网络化协同、个性化定制等场景上有较多的处理方案,但在智能化出产场景方面仍处于探究阶段,在企业界,出产运营依然存在许多应战。

  商场的应战:全球经济和商场的不确定性正迫使制作企业敏捷调整战略,以习惯更频频、更快速的商场需求,应对原材料和动力本钱的动摇。这种趋势促进企业开端从头考虑他们的运营办法:需求不断推出新的产品,一起设备收购时刻,新品研制和上市时刻不断缩短;需求树立需求驱动,供给链协同优化的新事务形式和大规模混线出产等柔性出产系统,这一点对离散职业来讲特别如此。

  人力资源和常识沉积的应战:跟着老一代工人步入退休部队,他们所把握的操控、运营和维护方面的常识将失掉传承,工业企业也面临着职工部队改动带来的严重应战。新一代数字化原住民职工期望工业自动化常识能够被嵌入到他们需求运用的系统中,而且传统的 OT 人才会越来越短少。

  归纳本钱和合规的应战:怎么优化下降新建工程本钱,下降运营本钱,一起还要恪守国家越来越苛刻的环境维护法令、法规,使得企业能够可持续展开。

  工业范畴的管理者们期望工业 4.0 和工业互联网技能能够协助他们应对这些新应战。据业界剖析人士估量,更灵敏的全新出产技能能够将制作企业的出产率进步30%。但是,研究结果也显现,60%的企业在试点阶段后未能让其项目进一步落地。构成这一局面的原因多种多样,且与职工、流程和技能相关。在技能方面,大多数制作企业无法从这些技能中取得更高报答,最大原因是其运营的工厂系统是一套关闭的专有系统。自70年代DCS 和 PLC 相继进入工业自动化范畴之后,构成现有的专有系统,迄今为止,商场也一向环绕着硬件和软件绑缚的形式在演进,每一个自动化系统和信息系统供给商都开发了自己的软件环境,这样导致用户不得不具有很多 OT 和 IT 系统,构成了对系统厂商高度依靠。

  非数字化架构——当今大多数自动化系统均对实时操控进行了高度优化,但并未充沛运用 IT 范畴内一日千里的最新技能。而这些最新数字化技能(包含剖析、人工智能/机器学习、面向方针、面向服务的架构等)正是完结智能化出产的重要因素。

  以硬件为中心的事务形式——尽管硬件方面的进步有助于优化现有操控环境,但这不是完结数字化转型最要害的部分。真实的要害在于以智能化的办法,根据软件进行立异以处理运营技能问题。鉴于此,事务价值将由硬件驱动稳步转向由软件驱动。

  专有系统的限制——当时,专为一个系统而编写的自动化运用程序无法在另一个系统上运转。但是,在IT范畴曩昔的几十年里,Linux 等敞开操作系统一向鼓舞第三方运用程序开发,生态系统快速扩张,然后开宣布丰厚的软件能够满意多个职业和细分商场的事务需求。而惋惜的是,在工业范畴专有系统给立异构成了妨碍:用户无法以合理的本钱改善出产系统,也无法整合和匹配来自不同供给商的同类最佳产品,他们的立异速度取决于他们所运用的专有系统供给商。这些妨碍终究也会添加企业的总本钱。

  关于原始设备制作商(OEM)来说,一方面期望在模块化规划进程中,充沛运用虚拟调试功用来打通虚拟世界和物理世界的办法以下降本钱和危险、缩短产品上市时刻;另一方面,为了添加机器的附加值,他们亟需为客户供给增值服务,然后扩展商场并完结事务增加。

  关于系统集成商(SI)来说,自动化系统并不供给衔接 IT 范畴和 OT 范畴的相关东西。终究他们发现不得不花费巨大人力资源,拟定极为杂乱的定制化处理方案,要害是这类定制化服务难以在商场中广泛仿制。他们期望经过一种能维护其工业常识和职业处理方案的软件功用块来削减其低价值工程量(只需在多个项目中重复运用方针和进程算法即可),而自己的技能专家愈加专心于处理制作、运营和维护(MOM)进程中的痛点、难点问题, 然后发明更多的价值。

  在终端用户(EU)方面,为了应对各种应战,迫切需求凭借全面的系统管理,最大极限地削减方案外的系统停机时刻,以保证旺季产品交给,削减对外部技能支持的依靠;期望运用灵敏的系统/出产线,保证出产的敏捷性,在需求改动或维护方案改动的情况下,出产愈加柔性化。

  要想有用的处理上述问题,真实打造“软件界说工业”的数字化工业系统,需求从源头上处理关闭的 OT 系统,规范和生态问题,引进敞开的自动化系统,规范,一起引进更多的技才能量促进 IT 和 OT 的交融。

  未来自动化系统架构必定会朝着敞开、分布式、内生安全的方向展开。工业自动化技能和边际核算技能是未来敞开自动化系统的根底。与传统专有系统比较,敞开自动化架构将会产生如下改动:

  能够看出,敞开自动化架构更有利于加快工程开发速度、进步系统的敏捷性和出产灵敏性及出产功率。敞开自动化系统架构不仅是简略的技能革新,而且能从根本上改动工艺流程和机器设备的规划办法。从长远看,针对专有操控器的低价值编程将转变为运用即插即用的自动化系统,这些系统将运用很多的、经过充沛验证的软件功用块,而这些功用块则由一个巨大的生态圈进行开发,而且能够在多家厂商供给的各类硬件设备上运转,其间包含从嵌入式操控系统到功用强大的边际智能设备。

  构成敞开的自动化系统离不开敞开的规范,IEC61499 便是解锁这个新范畴的要害规范。它经过界说面向方针的建模规矩,封装被控方针的操控模型和算法变成一个“黑匣子”(软件功用块),经过验证后的这些功用块可在不同场景重复运用,然后削减重复编程工作量。对用户来讲只需知道它完结的功用,而不需求知道它是怎么完结的,这样能够维护开发者的常识产权;该规范界说的功用块与传统的功用块不一样,是根据事情触发来运转的,而不是循环周期扫描办法来运转,与 IT 范畴面向方针的概念和编程思路共同,能够说它是天然 IT/OT 交融的技能,便利进步操控器 CPU 运转功率和完结负载均衡分配,特别合适构成分布式系统,一起也便于将先进的IT技能很好地引进到自动化系统之中;该规范还界说了运用模型、系统模型和设备/资源模型的规矩,他们的结合让用户能独立于底层自动化硬件来进行运用程序的规划,这种硬件抽象化的办法能够缩短工程建造时刻,削减用户对设备厂家的依靠,加上功用块是面向方针开发的,运用户进行产线、设备在线调整的操作变得愈加简略;当然,规范也供给了怎么将根本功用块组成复合功用块及不同功用块之间方便衔接的办法(简略拖拽),然后大大削减了软件编程调试工作量和程序出错率。总归,完结设备互操作、系统易重构、软件可移植是它寻求的方针,当时以终究用户参加主导的敞开进程自动化论坛(OPAF)和世界进程工业自动化用户协会(NAMUR)等安排,正在根据这一规范倡议改动现有的专有自动化系统结构便是最好的诠释。

  近几年来,边际核算技能也得到了快速的展开。容器技能为边际操控进行批量更新/晋级运用程序、保证数据及时传输和处理供给有用办法,现在以Docker 为主的容器技能和 Kubuernets 容器编列东西也逐步老练;微服务架构不断进步边际侧的资源运用功率,推进功用解耦和复用,加快运用开发,已经成为边际核算技能展开趋势;OPC UA, 时刻灵敏网络(TSN)等为现场设备互联互通供给了世界性规范和确定性网络,能够满意工业运用的各种数据传输、交流需求。这些新一代信息通讯技能与IEC61499 规范技能的交融将会加快敞开自动化的进程,这种敞开性不仅仅体现在规范上,在网络、硬件、软件和系统架构上亦是如此,然后为完结工厂/车间的数字化、网络化、智能化打下坚实根底。

  敞开自动化将会促进工业互联网的快速展开,终究能够处理终端用户、系统集成商和 OEM 的痛点,到达完结柔性出产、缩短产品上市时刻、节省工程建造时刻和本钱、进步运维功率和出产功率、维护常识产权等意图。事实上,国外第三方公司近期展开的一项比照研究结果很能阐明问题:针对完结典型小型自动化项目工程(使命包含创立运用程序、导入相关数据库、创立逻辑、装备设备、开发 HMI 和布置项目等),运用传统自动化软件东西需求40小时,而选用敞开的自动化系统完结这些使命节省了68%的时刻;为了测验系统的敏捷性,经过人为操作,将操控器从一台设备更换到另一台设备,并为之前设备设置一个新的操控器。运用传统专有系统时,上述的使命操作一般很繁琐,而运用敞开自动化系统,履行这些使命的速度比运用传统系统快了70%到80%。

  综上所述,未来工业互联网能否打破现在的瓶颈,在运用的深度和广度进步一步促进工业企业的数字化展开,要依靠于树立在新思路,新架构和新规范之上的敞开自动化系统。以硬件为中心的传统专有系统将被以软件为中心的敞开系统代替,更多的云端技能将运用到边际核算,大批 IT 人才能够在这个敞开系统中和工业运用常识深度结合。咱们能够预见,工业互联网将能依托敞开的系统走出一条健康,可持续展开的阳关大道。

  施耐德电气高档副总裁 全球工业操控与驱动事务负责人、工业互联网工业联盟理事单位代表

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