http://m.casecurityhq.com 2020-12-03 12:58 來源:德國赫優(yōu)訊自動化系統(tǒng)有限公司
與云計算的便捷連接為自動化行業(yè)開辟了許多新的可能性,例如預(yù)測性維護(hù)或系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。盡管如此,一些工廠運營商仍然不愿利用這些選項。為了能夠盡可能高效,安全地使用現(xiàn)代自動化概念,在處理軟件和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時需要專門知識,而這些知識在許多地方還沒有深度應(yīng)用。
OPC UA被越來越多的公司用作標(biāo)準(zhǔn)接口,以確保通過互聯(lián)網(wǎng)連接在不同數(shù)據(jù)源之間進(jìn)行可互操作的通訊,無論是針對生產(chǎn)設(shè)施中的設(shè)備,永久安裝的測試系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)庫?,F(xiàn)在,熟悉工業(yè)以太網(wǎng)和TCP/IP的內(nèi)部服務(wù)技術(shù)人員應(yīng)確保與OPC UA的連接,以便系統(tǒng)可以從遠(yuǎn)程診斷和預(yù)測性維護(hù)中受益。
自動化行業(yè)中的經(jīng)典方法是使用轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器將以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換為適合OPC UA的格式。這解決了互聯(lián)網(wǎng)連接問題,但是從工業(yè)4.0的意義上講,此解決方案不能回答數(shù)字化過程所需的其他問題:我可以從系統(tǒng)中獲取哪些數(shù)據(jù)?我是否真的要將系統(tǒng)中每個傳感器、每個執(zhí)行器或每個單獨的傳動系統(tǒng)直接產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)直接存儲到云中?即使我在云中有一個處理數(shù)據(jù)的平臺,該平臺是否完全支持某些自動化組件中的數(shù)據(jù)評估?我如何讓他們了解?我是否需要必要的帶寬來上傳和下載所有信息?如果沒有互聯(lián)網(wǎng)可用,我的系統(tǒng)會怎樣?
無論是在傳感器中,在人機(jī)界面上,還是在運行過程中,在系統(tǒng)中創(chuàng)建無數(shù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)和鏈接圖。如果工廠操作員希望將其機(jī)器連接到云,必須首先能夠訪問所有這些數(shù)據(jù)。但這還不夠,一方面,這會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)還需要提供高帶寬。另一方面,具有來自各種來源的無數(shù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的云平臺,無法獨自執(zhí)行任何操作,因此,您首先應(yīng)該從大量數(shù)據(jù)中獲得或匯總有用的信息。
這就是邊緣計算發(fā)揮作用的地方,數(shù)據(jù)已經(jīng)可以在系統(tǒng)和通往云的路徑之間的接口處進(jìn)行本地收集和預(yù)處理。因此,系統(tǒng)操作員可以完全控制自己系統(tǒng)中生成的信息,并將其傳遞給他選擇的云平臺。運營商保留對其數(shù)據(jù)的主權(quán),同時可以在云中評估和更有效地使用數(shù)據(jù)。因為預(yù)處理是在本地進(jìn)行的,所以即使在此期間沒有互聯(lián)網(wǎng)訪問,系統(tǒng)也可以繼續(xù)不受干擾地運行。
繼續(xù)使用上面提到的帶有轉(zhuǎn)換器的示例:在這里可以運行應(yīng)用程序,這些應(yīng)用程序負(fù)責(zé)匯總和初步評估收集的數(shù)據(jù),而不僅僅是使用設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換。服務(wù)技術(shù)人員可以繼續(xù)堅持自己的專有主題,并且可以保持概覽和控制他以何種形式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),無需支付額外費用,現(xiàn)有硬件可以通過軟件進(jìn)行有益補(bǔ)充。
如果系統(tǒng)操作員或設(shè)備開發(fā)人員想要實現(xiàn)所有這些功能,那么一個專門的軟件團(tuán)隊必不可少。例如,德國赫優(yōu)訊公司擁有一個由25人組成的IoT團(tuán)隊,他們?nèi)⑴c軟件開發(fā),根據(jù)我們自己的估計,這仍然是一個很小的團(tuán)隊。
為了能夠應(yīng)對整個功能深度,高效的工具鏈?zhǔn)潜夭豢缮俚?,其范圍從設(shè)備邊緣的數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理到與云的連接。赫優(yōu)訊決定在這種情況下與微軟公司合作。借助Azure云,該公司不僅運營行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的云服務(wù),開源開發(fā)環(huán)境Azure IoT SDK允許工廠運營商和開發(fā)人員將幾乎所有設(shè)備連接到云服務(wù)。 Azure IoT中心可在云本身中使用,利用它可以在不同地區(qū)管理數(shù)十億個設(shè)備。
此外,還有Azure IoT Edge,它位于系統(tǒng)和云之間的連接處。在此,可以專門解決設(shè)備的各個部分以及專門定制的應(yīng)用程序,這些應(yīng)用程序在容器中安全且相互獨立地工作,可以在GitHub存儲庫中開源許可下獲得此應(yīng)用的源代碼。在大型社區(qū)的參與下,內(nèi)部開發(fā)人員很容易查看現(xiàn)有項目并使其適應(yīng)自己的需求。
此外,微軟于2019年底在預(yù)覽版中推出了一項新服務(wù),旨在大幅簡化新設(shè)備與云平臺的連接:Azure Plug&Play。在此服務(wù)中,設(shè)備制造商可以存儲其組件或設(shè)備的屬性描述。如果將這樣的“Azure即插即用”設(shè)備連接到合適的網(wǎng)關(guān)(例如赫優(yōu)訊生產(chǎn)的網(wǎng)關(guān)),則它可以根據(jù)存儲的屬性描述自動從云中獲取所有必要的信息,類似于Windows的驅(qū)動程序安裝。用戶可以快速連接新設(shè)備或組件,對其進(jìn)行配置并將其拖放到Edge平臺上,而無需其他軟件知識。
但是,并不是每個系統(tǒng)操作人員目前都能夠或愿意在自己的軟件部門投入大量金錢和精力。特別是在自動化行業(yè),許多組件制造商已經(jīng)意識到了這一需求,并提供了自己的邊緣和云平臺。這些承諾使操作員可以快速地處理設(shè)備識別和連接等問題,運行用于數(shù)據(jù)聚合、設(shè)備維護(hù)等的相關(guān)應(yīng)用程序,無需深入的軟件專業(yè)知識,只要連接的設(shè)備和組件也是受支持的生態(tài)系統(tǒng)的一部分。不利的是,現(xiàn)實同時導(dǎo)致了必要的軟件服務(wù),物聯(lián)網(wǎng)平臺和制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)存在大量不同組合,其中部分僅支持某些制造商的設(shè)備。
所以,系統(tǒng)運營商希望為其設(shè)備配置找到最合適的邊緣平臺,并為其提供合適的云連接,如果他們不追求全源的方法,那么他們將面臨巨大的困難。如果所選的MES平臺軟件組合不支持傳感器或執(zhí)行器的運行,自行改裝會使情況更加復(fù)雜,特別是如果它是專有的封閉產(chǎn)品。
為了解決這個令人困惑的市場形勢,在漢諾威工業(yè)博覽會2019上已經(jīng)成立了開放工業(yè)4.0聯(lián)盟,截至2020年1月,已有49家公司加入該聯(lián)盟。現(xiàn)場總線組織已經(jīng)成功建立了業(yè)界統(tǒng)一的通訊標(biāo)準(zhǔn),成為這種跨制造商聯(lián)盟的典范。該聯(lián)盟的目的是創(chuàng)建一個統(tǒng)一的生態(tài)系統(tǒng),在該生態(tài)系統(tǒng)中,可以將來自盡可能多的不同制造商的設(shè)備進(jìn)行交互操作。這樣,這些組件的供應(yīng)商更容易協(xié)調(diào)其產(chǎn)品在各個制造商之間的協(xié)作和交流。另一方面,設(shè)備制造商發(fā)現(xiàn)更容易為系統(tǒng)配備基于統(tǒng)一生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用程序,無需其他軟件知識。這些技術(shù)充分利用了邊緣和云功能的優(yōu)勢,很大程度上獨立于各個制造商的規(guī)范。
以這種方式工作的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺必須滿足某些要求。無論制造商如何,它必須是能夠使用唯一ID自動識別連接的設(shè)備,這些設(shè)備的制造商必須提供合適的資產(chǎn)管理,以便可以自動配置和使用所有組件。這樣,系統(tǒng)操作員就不必花費太大的編程精力。這些設(shè)備運行的應(yīng)用程序安全地封裝在容器中,以免危及正在進(jìn)行的操作,同時匯總和預(yù)處理來自操作的數(shù)據(jù)。所有制造商使用的統(tǒng)一數(shù)據(jù)總線必須確保這些應(yīng)用程序可以彼此安全通訊,相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化接口和服務(wù)可確保邊緣與云之間、以及云與云之間的安全易用的通訊。
Edge不僅是本地數(shù)據(jù)生成和與云平臺的連接之間的網(wǎng)關(guān),它本身也是一個計算平臺,來自不同制造商的設(shè)備數(shù)據(jù)可以在此平臺上相互組合。例如,傳感器制造商肯定比其他制造商更熟悉自己的組件,如果他能夠在邊緣級別上為各個組件之間的通訊或有意義的數(shù)據(jù)交換提供可能性,那么他將為客戶提供更多的附加值,并在市場上超越競爭對手。在這一點上,智能優(yōu)勢非常重要:它以相對簡單的方式用于解決單個問題。
由寶馬集團(tuán)和微軟運營的開放制造平臺計劃(OMP,于2019年漢諾威工業(yè)博覽會開始)也有類似的目標(biāo)。微軟Azure工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云的解決方案旨在建立一個開放技術(shù)平臺,該平臺從跨行業(yè)的開發(fā)人員社區(qū)中受益。該平臺旨在推動智能工廠解決方案的開發(fā),可以由汽車和制造業(yè)的OMP社區(qū)共同使用。同樣,工業(yè)數(shù)據(jù)模型在平臺中標(biāo)準(zhǔn)化,以加速信息分析。