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16015期3D是否组三:深度剖析:工業互聯網平臺大盤點(國際篇)

未知 2019-05-24 11:47

时时彩前组三什么意思是什么意思是什么 www.pkvlk.icu e-works粗略統計,截止2018年3月,聲稱能提供工業互聯網平臺服務的國內外廠商已經超過150家,耳熟能詳且能直接說出名字的工業互聯網平臺不下30家。漫天飛舞的工業互聯網平臺可謂是亂花漸欲迷人眼,讓人看的眼花繚亂,很難讓人真正理解不同工業互聯網平臺之間的本質區別。帶著對工業互聯網的思考,e-works特別策劃了題為“工業互聯網平臺大盤點”的活動,希望能通過對業界主流工業互聯網平臺的梳理來理清它們之間的區別,進而引導制造企業有針對性的推進工業互聯網平臺的選型與實施。

一、工業互聯網平臺定義

e-works數字化企業網總編黃培博士認為,工業互聯網是指工業互聯的網,而不是工業的互聯網。他認為,在企業內部工業互聯網要實現工業設備、信息系統、業務流程、產品與服務、人員之間的互聯,實現企業IT網絡與工控網絡的互聯,實現從車間到決策層的縱向互聯;在企業與企業之間,工業互聯網要實現上下游企業(供應商、經銷商、客戶、合作伙伴)之間的橫向互聯;從產品生命周期的維度來看,工業互聯網要實現產品從設計、制造到服役,再到報廢回收再利用整個生命周期的互聯。

工業與信息化部電子信息司副司長安筱鵬則將工業互聯網用一個簡單的公式進行表述,即“數據+模型=服務”。安司長認為,工業互聯網平臺通過對企業的機器、業務系統、產品模型等過程數據進行廣泛的采集,將采集到的關鍵數據導入到工業化模型以實現業務功能的軟件化,最終為企業提供工業級應用服務,幫助企業優化生產流程,為產品從研發到生產、銷售和使用等全生命周期提供服務,從而實現制造資源的優化配置。

深度剖析:工業互聯網平臺大盤點(國際篇)

圖 1 工業互聯網平臺架構

在工業互聯網產業聯盟提供的白皮書中將工業互聯網平臺從架構上具體劃分為四個層次,即邊緣層、IaaS層、工業PaaS層和工業SaaS層。其中,IaaS層主要是為PaaS層提供云基礎設施支撐,以構建滿足工業應用開發需求的硬件環境。工業與信息化部電子信息司副司長安筱鵬曾用三句話概括了工業互聯網平臺需要支撐的應用功能。

第一,數據采集是基礎。對應工業互聯網的邊緣層,其本質是利用泛在感知技術對多源設備、異構系統、運營環境、人員信息等要素進行實施高效采集和云端匯聚。

第二,工業PaaS是核心。對應工業互聯網的平臺層,其本質是在現有成熟的IaaS平臺上構建一個可擴展的操作系統,為工業應用軟件開發提供一個基礎平臺。

第三,工業APP是關鍵。對應工業互聯網的應用層,其主要功能是為面向特定工業應用場景,激發全社會資源推動工業技術、經驗、只是和最佳實踐的模型化、軟件化、在封裝,讓用戶可以通過對工業APP的調用實現對特定制造資源的優化配置。

二、工業互聯網平臺應用支撐能力

通過梳理業界專家對工業互聯網平臺的定義,我們可以總結出工業互聯網平臺需要具備的基本功能:

第一,能實現將不同來源和不同結構的數據進行廣泛采集;

第二,具備支撐海量工業數據處理的能力;

第三,能通過工業機理和數據科學實現海量數據的深度分析,并能實現對工業知識的沉淀和復用;

第四,能夠提供開發工具及環境,實現工業APP的開發、測試和部署。

從當前工業互聯網發展水平看,能完全滿足以上四個層級功能的國內工業互聯網平臺還比較少,但針對某些行業應用,領先的廠商基本能做到四個層級功能的全覆蓋。比如在燃氣輪機、醫療等領域,由于較高的市場占有率和多年的數據積累使得GE、西門子能充分構建基于這些數據運行特點的算法和模型,通過工業機理和數據科學實現海量數據的深度分析,并能實現對工業知識的沉淀和復用。同時還能夠提供開發工具及環境,實現工業APP的開發、測試和部署。但對于當前大多數工業互聯網平臺而言,由于行業影響力和技術支撐能力有限,基本上只能做到數據采集和分析,很難提供基于PaaS平臺的應用開發能力。同時缺乏強力的合作伙伴也很難形成工業APP應用開發生態。

為了全面的了解當前工業互聯網平臺的發展情況,我們將以前面談到的四個層次功能為基礎,采用對標的方法對當前主流的工業互聯網平臺進行功能梳理和解讀。

1.國外主流廠商及平臺

(1)GE ——Predix

按照Predix白皮書公布的信息,Predix平臺的四大核心功能是鏈接資產的安全監控、工業數據管理、工業數據分析,云技術應用和移動性。平臺架構共分為三層,分別為邊緣連接層、基礎設施層和應用服務層。其中,邊緣連接層主要負責收集數據并將數據傳輸到云端;平臺層主要提供基于全球范圍的安全的云基礎架構,滿足日常的工業工作負載和監督的需求;應用服務層主要負責提供工業微服務和各種服務交互的框架,主要提供創建、測試、運行工業互聯網程序的環境和微服務市場。

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圖2 Predix工業互聯網平臺架構

Predix平臺主要通過一個名為Predix機器的功能??椴杉ひ凳?,這是一個能嵌入到工業控制系統或網絡中的軟件棧,其嵌入方式主要由三種:

1)部署在網關。對于支持通用工業通訊協議(如modbus,opc等)或TCP/IP等IT通訊協議的設備,Predix機器可以通過設備自身所支持的協議直接與設備進行通訊,在這種應用場景中,Predix機器往往部署在網關上,而網關起到設備與云之間的通訊連接作用;

2)部署在控制器。Predix機器直接部署在設備的控制單元中,這樣做能夠削弱機器軟件與硬件之間的聯系,實現連接、可升級性、兼容性、遠程訪問等,使獨立運行或在單獨網絡中運行的工業設備能夠直接連接到云端,完成數據采集與實時分析;

3)部署在傳感器節點。在這一應用場景中,傳感器部署在生產現場,完成數據采集,直接將數據上傳至云端,在云端完成其他的數據處理操作。

為了實現對大量采集來的工業數據進行處理和分析,進而優化工業生產過程。Predix平臺提供包括設備服務、數據服務、分析服務在內的一系列服務。具體實現過程:

Predix先通過設備服務為設備建模,再利用數據服務將采集的設備運行數據與來自其他的數據源的數據(包括設備模型、ERP數據)相結合,并根據數據的特點存儲到不同類型的數據庫中,最后采用分析服務對數據進行分析,進而輸出分析結果。目前,Predix提供兩種類型的數據分析:操作數據分析和歷史數據分析。其中,操作數據分析實質是實時數據分析,對設備的狀態變化進行實時分析與響應;歷史數據分析是對海量歷史數據進行分析,進而建立設備預防性維護模型。

面對當前不同行業數據的分析需求,Predix分析服務提供開發框架,一個基于微軟Cloud Foundry框架的PaaS開發平臺,利用這個開發平臺,企業可以根據需求自主開發算法和模型,在通過配置、抽象以及擴展模型用于管理分析算法的執行。由于多年在航空、能源、電力、醫療等行業的經驗和數據積累,Predix平臺內部集成了一些針對飛機發動機引擎、醫療數據、能源數據的算法和模型。除此之外,GE及合作伙伴還基于Predix平臺開發部署了一系列工業APP應用,包括計劃和物流、互聯產品、智能環境、現場人力管理、工業分析、資產績效管理、運營優化等。

e-works認為,Predix平臺基本實現了對工業互聯網平臺四大功能的全覆蓋,屬于比較典型的工業互聯網平臺。就目前而言,Predix工業互聯網平臺無論是在技術架構的領先性、功能服務的全面性、行業應用的覆蓋度,以及業界的影響力等方面都要領先與同行,屬工業互聯網平臺中的旗艦和標桿。

(2)西門子——MindSphere

如果需要為Predix選擇一個行業對手,我認為非MindSphere莫屬。MindSphere是西門子推出的基于云的開放式物聯網操作系統,自2016年4月發布以來受到了行業的廣泛關注。MindSphere之所以有著強大的行業影響力就在于西門子不但在構建工業互聯網理念,而且有著比較廣泛的行業應用實踐,包括一系列數字化工廠和無人工廠都是以MindSphere平臺為核心構建。

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圖3 MindSphere基于云的開放式物聯網操作系統

對工業設備的數據采集,西門子提供了一個MindConnect的工具盒子,可以讓設備輕松連接入網。在這里可以找到Nano這種即插即用的工具,而配套的網關、軟件也都使得連接變得容易,并且可以輕松集成到MES軟件上。當然,這個即插即用目前是有限制條件的,要么設備支持西門子S7的通訊協議,要么支持OPC UA這個新一代通訊協議。當然Nano應該只是一個面向既有產品的過渡手段,而對于西門子新自動化設備而言,這種工具干脆就會直接成為數字化設備的一部分。

MindSphere平臺主要依托Nano這一網關型硬件產品,向上與MindSphere的云端進行連接,向下與西門子的眾多具有以太網通訊能力的硬件產品、以及支持通用協議的其他品牌產品進行通訊,完成數據采集與傳輸。如果設備的通訊協議比較特殊,用戶可以基于Nano中的開源軟件自行開發設備通訊與數據采集程序。

下面我們具體介紹MindSphere是如何實現與設備之間的通訊與數據傳輸,主要的方式可歸結為四種:

1)MindConnect Nano

MindConnect Nano實質上是一款嵌入式工控機,通過預先進行配置的方式與MindSphere進行連接通訊。在硬件上支持的接口主要包括USB、PCIe插槽、串口以及以太網口。支持的通訊協議包括西門子S7系列的以太網通訊協議以及OPC UA。Nano能夠通過安全的網絡連接向MindSphere傳輸加密數據,保證數據安全。Nano只能與MindSphere共同使用。

從Nano的產品介紹中可以看出,它扮演的角色類似于位于云平臺和現場設備之間的工業網關,既完成數據采集(包括建立通訊),又完成數據向云端的加密傳輸。而且Nano這一工業網關只能用于MindSphere體系中。

2)MindConnect IOT 2040

這款產品的定位還是作為工控設備與物聯網的連接器,因為這款產品本身秉承了SIMATIC系列產品的工藝設計,保證了在工業現場惡劣環境下的可靠性,這一點能夠彌補Arduino等物聯網開源硬件在工業強度等級上的不足,相當于給性能強大的物聯網硬件穿上一身安全服。

3)MindConnect Software

從功能上推斷可能就是Nano中提供的免費開源軟件。通過這個開源的軟件用戶可以自行開發所需要的通訊協議,與設備建立連接,采集數據。比如有些設備并不支持OPC UA工業通信標準,也不支持西門子S7系列的以太網通訊協議,在這種情況下,企業就可以利用MindConnect Software進行自主的通訊協議開發。

4)SIMATIC系列及其他西門子產品

西門子的自動化產品中有很多通訊???,比如以太網通訊???,甚至有些CPU??櫓芯痛幸蘊ㄑ兜墓δ?,因此,MindSphere可以通過Nano直接與西門子的這類產品進行集成,實現通訊與數據采集。

對于數據的分析,MindSphere白皮書介紹比較簡單,只是在介紹了MindSphere融合了自己開發的Sinalytics分析平臺。這個平臺與Predix平臺非常類似,整合了遠程維護、數據分析及網絡安全等一系列現有技術和新技術,還能夠對機器感應器產生的大量數據進行整合、保密傳輸和分析。不過西門子提供的資料表明,Sinalytics分析平臺主要是提升對燃氣輪機、風力發電機、列車、樓宇和醫療成像系統的監控能力。

但經過2017年的發展,西門子已經對MindSphere平臺的數據分析和應用開發能力做了重大優化。西門子通過與IBM進行合作,將Watson Analytics融入到MindSphere中,為MindSphere提供了多個分析工具,包括預測分析、規范分析和認知分析。在2017年漢諾威工業博覽會上,西門子展示約50種工業APP,包括了降低安全風險,提升互聯設備和工廠的可用性等功能。除此之外,西門子正在與源訊、埃森哲、Evosoft、SAP和微軟,以及亞馬遜云服務(AWS)和Bluvision等新的合作伙伴進行合作,強化工業APP產業生態的構建。

MindSphere平臺向下提供數據采集API,即支持開放式通訊標準OPC UA,也支持西門子和第三方設備的數據連接;向上提供開發API,方便合作伙伴和用戶開發應用程序。MindSphere平臺應用開發也是基于Cloud Foundry框架構建,即搭建完整的大數據預處理、存儲及分析的技術框架,也融合了西門子以前在若干個領域積累的分析模型與算法,也提供開放的接口,便于用戶嵌入滿足個性化需求的分析算法模型。

e-works認為,MindSphere平臺是目前最貼近制造企業工業自動化應用需求的工業互聯網平臺。西門子本身就是一家制造企業,生產制造一些關鍵的工業自動化設備。因此,既能準確的把握制造企業的應用需求,也能通過對工業設備的技術和生態掌控構建滿足制造企業需求的工業互聯網平臺。這決定了MindSphere平臺必然是當前制造企業的優先關注對象和應用實施的首選。

(3)ABB——Ability

ABB集團全球CEO史畢福將ABB Ability工業云定義為從設備、邊緣計算到云服務的跨行業、一體化的數字化解決方案。具體來說,ABB Ability工業云平臺就是“邊緣計算+云”架構,邊緣設備負責工業設備的接入,對關鍵設備的參數、值和屬性進行數據采集,由ABB Ability邊緣計算服務進行數據的處理和展現,最上層云平臺用來對工業性能的高級優化和分析。

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圖4 ABB Ability工業云平臺架構

從發布產品白皮書看,ABB Ability可按照“金字塔型”劃分為四個層次,分別是底層的設備與傳感器,中間層的自動化系統、端到端的工業/企業數字化解決方案,以及最上層的開放的工業云平臺。從四層架構體系看基本涵蓋了工業互聯網平臺定義的功能。

1)底層的設備與傳感器

ABB主要業務是電力和自動化,ABB Ability工業互聯網平臺也是圍繞產業業務構建。對于底層的數據采集,ABB主要是通過傳感器來完成。早在2016年,ABB就推出的智能傳感器解決方案,將低壓電機與工業互聯網相連接,從而實現對電機的連續監測。傳感器可以便捷地貼附在電機上,將電機震動、溫度、負載和能耗等關鍵數據傳輸到云端。一旦任何參數偏離標準值,它就會發出警報,從而使操作人員在電機發生故障前采取預防措施。

通信連接由每臺傳感器內置的藍牙,通過工作人員的智能手機或者ABB網關解決方案實現。云服務器進行數據分析,產生有用信息,并將其直接發送到工作人員的智能手機或客戶終端。通過用戶終端,工作人員可以獲得趨勢數據、運行時間以及負載數據等,用以優化運行維護計劃。這些狀態與性能數據可以幫助工廠降低電機整個生命周期的總體成本,從而延長電機的工作時間和使用壽命,并提升電機性能和效率。

2)中間層的自動化系統

ABB Ability工業云平臺的自動化執行環節是由ABB Ability系統 800xA來完成的,這是一款集DCS(分布式控制系統)、電氣控制系統,以及安全系統于一體的協同自動化系統,幫助客戶提高工程效率、操作員效率和資產利用率。該系統包括800xA DCS、 800xA安全、800xA電氣控制。

3)端到端的工業數字化解決方案

ABB Ablility工業云平臺支持的行業應用包括:面對資產密集型行業的績效管理解決方案;針對流程工業的控制系統;面向機器人、電機和機械設備的遠程監測服務;用于建筑、海上平臺和電動汽車充電基礎設施的控制解決方案;以及滿足數據中心能源管理和遠洋船隊航線優化等需求的專業領域的解決方案。

4)開放的工業云平臺

ABB已經與微軟達成戰略合作,將依托于微軟的Azure平臺提供工業云服務。ABB與IBM Watson已經展開合作,計劃為 ABB Ability平臺提供工業數據計算和分析能力。在中國市場,ABB則與華為合作,聯合研發機器人端到端的數字解決方案,實現機器人遠程監控、配置和大數據應用。

對ABB Ability工業云平臺的體系架構進行分析,其基本涵蓋了工業互聯網平臺的四個基本功能,但在工業分析能力和應用開發能力方面還有待完善。同時,ABB也正在通過與微軟、IBM、華為這些信息技術領導廠商合作,強化平臺對工業數據的處理和分析。ABB Ability工業云平臺最適用的仍然是電力自動化,并在交通、數據中心、智能建筑、采礦業、石油化工以及制造業得到了廣泛應用。

(4)菲尼克斯電氣——ProfiCloud

菲尼克斯電氣專注做電子電氣接口與連接,從世界上第一片組合式接線端子開始,到現在可以為客戶提供連接器、殼體、功能安全、工控機、照明、標識、電源、防雷等全系列選擇。菲尼克斯電氣提供的ProfiCloud技術可以讓PROFINET的用戶在不添加任何硬件成本的情況下,輕松實現安全、快捷的底層設備間的互聯互通。

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圖5 ProfiCloud工業云平臺

對于實現設備之間的互聯,ProfiCloud工業云平臺主要通過一種叫做ProfiCloud耦合器的設備安全地將本地PROFINET網絡連接到ProfiCloud云平臺上,同時也使ProfiCloud服務可以在PROFINET中使用。對于遠程的設備則可以采用分布式控制器通過互聯網與ProfiCloud相聯接。它就像PROFINET網絡中的一個本地設備一樣可以直接使用,無需進一步的配置或編程。在ProfiCloud平臺上遠程的PROFINET子站甚至都不需要控制器,所有的控制命令都可以由本地PROFINET控制器發出,這樣為客戶節約了大量硬件成本。

ProfiCloud設備的接入非常簡單,工程師只需在ProfiCloud云端服務器上通過UUID(設備通用唯一識別碼)添加ProfiCloud設備,并將分布在不同區域的PROFINET IO子站、交換機和云耦合器“連接”在一起就完成了設置工作,然后就可以像使用本地PROFINET設備一樣對遠程設備進行組態和編程。

除ProfiCloud工業云平臺之外,菲尼克斯電氣還有開放式控制平臺PLCnext,PLCnext可以讓各類工具軟件如Visual Studio、 Eclipse、Matlab Simulink、PC Worx等并行工作成為現實,并共享數據信息資源。通過將PLCnext開放式控制平臺與ProfiCloud工業云平臺的結合,使得來自產品開發、設備工程、生產部門的團隊可以在新產品開發階段就跨部門合作,協同配合,以便更快速地使用生產設備。同時還可以結合第三方數據,如天氣數據、匯率數據等,這樣的功能能為某些風力發電、光伏發電、水利設施及生產制造企業帶來便利。

除了支持ProFinet協議的工業設備的接入,ProfiCloud工業云平臺也可以將智能手機、智能手表等移動智能設備集成為虛擬的PROFINET設備,通過智能終端可以隨時讀取操作人員的心率傳感器、重力感應傳感器、電子羅盤傳感器、三重陀螺儀傳感器、溫濕度氣壓傳感器等數據。菲尼克斯電氣認為,在未來在智能工廠內部,參與生產的將不僅僅是高端智能制造設備,人機交換也不僅僅是簡單的通過按鈕和開關,智能穿戴設備和連接智能世界的通訊技術將帶來更加高效便利的生產制造模式。

在安全方面,為保障工業設備之間的通信安全,ProfiCloud工業云平臺中的設備之間的通信都采用了TLS(安全傳輸層協議)方式加密,簡單而安全的通訊機制可以讓用戶輕松控制分布在世界各地的設備及系統。

e-works認為,與Predix、MindSphere這些能廣泛支持異構工業協議設備之間互聯有所不同,ProfiCloud工業云平臺主要支持以ProFinet工業協議為主的工業設備互聯。同時對照工業互聯網平臺的四大功能,ProfiCloud的重點在設備的接入和互聯,以及數據的采集和分析,在平臺開發能力和構建工業APP產業生態方面還有待進一步的完善。

(5)施耐德電氣——EcoStruxure

EcoStruxure是施耐德電氣推出的新一代物聯網平臺。該平臺將原有的三大解決方案融合到一起,包括電力行業的能效管理解決方案PowerStruxure,機器制造行業的能效管理解決方案MachineStruxure,工廠的能效管理解決方案PlantStruxure,實現了從多維Struxure 向EcoStruxure平臺的統一。

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圖6 EcoStruxure工業物聯平臺架構

從字面上來講,E代表了能效,CO代表了控制,EcoStruxure就是我們能效管理平臺的總稱。顧名思義,EcoStruxure平臺的主要功能就是實現對企業的能源效率進行有效的管理以降低企業的運營成本。

EcoStruxure物聯網平臺共分三層,包括互聯互通的產品、邊緣控制以及應用、分析與服務。

1)互聯互通的產品層

EcoStruxure物聯網平臺通過在斷路器、變頻器和制動器等關鍵設備中嵌入傳感器、計算系統、IP網絡和邊緣分析等功能,可以實現對設備的發現和加載、設備的配置和通信、設備數據的收集和存儲,并具備在設備層級進行本地分析、便捷配置和升級更新的能力。

針對產品的互聯互通,施耐德電氣推出了Altivar Machine變頻器和Altivar Process變頻器。其中,Altivar機器變頻器設計用于滿足智能機器的各種要求,并且能夠在簡單和復雜應用中給予原始設備制造商對于變頻器的選擇指向。Altivar Process變頻器不只是一臺變頻器,而是一款智能型互聯互通產品,企業可以通過移動端訪問有關信息,從而實時做出業務決策。

2)邊緣控制層

EcoStruxure物聯網平臺實現位于本地或云端運營的控制、管理、自動化和優化的各種構件。包括SoMachine、Mondicon M580 ePAC控制器、Foxboro、Triconex、機器自動化。

SoMachine軟件:是一款集成Vijeo-Designer軟件的開放、高效的專業軟件解決方案。它集成用于運動控制設備的配置和傳送工具,具備對現場總線配置程序、專家診斷功能和故障調試功能,以及維護和可視化等多重功能。

Mondicon M580 ePAC控制器:是一款基于工業以太網的可編程自動化控制器,其核心優勢在于通過最先進的ARM架構微處理器將標準的以太網嵌入自動化控制器,并且將它應用到現場總線、控制總線和內部的背板總線等所有的通訊中,以及所有的設備和???,例如配電、低壓電路板、能源管理功能等,從而形成一個完整的、真正意義上的開放網絡,實現無縫的連接和通訊的優化。

Foxboro DCS:Foxboro系列控制與 I/O 設備能夠無縫集成現場總線功能,包括現場總線基礎、在現場的現場總線基礎控制、HART、PROFIBUS、Modbus。Foxboro DCS無縫完整集成的控件與一套功能強大的工具相結合。

Triconex 過程安全解決方案:為工廠提供全套的安全關鍵解決方案和全生命周期安全管理理念與服務,保持企業安全可靠穩定運行與盈利增效的同步。

機器控制:可以實現對機器的協調控制或同步控制,適用于各種自動化系統和行業,包括各種自動化包裝機器、物料搬運、暖通空調控制、泵控、材料加工控制等。

3)應用、分析與服務層

EcoStruxure平臺提供對基于開放IP協議備最寬泛的容納能力,能實現云連接,為控制、監視、遠程聯網和資產管理的應用、分析與服務的交付提供支持,這些全部都構建在微軟Azure物聯網套件之上。

e-works認為,EcoStruxure平臺的應用定位比較清晰,主要是提供電力系統及設備的互聯、狀態監控和效率優化。從功能上講,首先能支持較為寬泛的電力系統及設備的互聯,同時對設備的數據進行采集和分析。實現了工業互聯網平臺功能三個基本功能,即設備互聯、數據采集和存儲、數據分析及工業性能優化。但不提供基于PaaS的開放平臺,也不支持企業自主開發工業APP。

(6)艾默生——PlantWeb

2016年艾默生推出了經過擴展升級的Plantweb數字生態系統,這是一個基于標準的可擴展硬件、軟件、智能設備和服務組合,它將數字智能進一步擴展到整個制造企業,并為現場應用提供了一個全面的框架,幫助制造商在安全性、可靠性、生產力和能源方面實現最佳績效。

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圖7 PlantWeb數字生態系統架構

從整體架構劃分,最下面一層是數據層,主要是利用艾默生廣泛的測量儀表實現對工業運行狀態的全面感知,包括傳統的溫壓液位、閥位監測、振動監測和腐蝕監測等。中間層是傳輸安全層,主要解決傳統數據的傳輸和存儲,以及通過應用網關實現異構設備的互聯和數據接入。接入端安全傳輸運用一系列網絡安全技術和設備將各類儀表采集的數據單向傳輸到IT平臺供互聯網和云端使用,同時防止外部數據侵入企業過程運營平臺。最上層是應用層,該層集成各種設備監控軟件,可以對設備的健康狀態、運營績效和能耗進行分析與優化。而且還可以支持移動應用,通過云服務將整個工業物聯網平臺的信息傳遞給專家,從而提供遠程服務。

PlantWeb主要功能??椋?/p>

普適測量:包括新推出的本安型溫度傳感器、腐蝕監測傳感器、中壓電氣?;ぜ捌逍孤┨講饃璞?。

Secure First Mile:艾默生的Secure First Mile是一種數據安全手段,使客戶能夠有選擇地將高度安全的數據從受?;さ目刂坪筒僮饗低常∣T)連接到云環境(IT)中的運營績效應用。

信息平臺:集成各種設備狀態監測軟件,每一個品種的設備監測就是一個獨立的應用軟件,因此可以從單個設備資產類別監測軟件開始,逐步擴展到更多種類的資產設備監測。Plantweb Insight信息平臺可獨立于現有業務系統和DCS 運行,并為工業物聯網提供接入點。

顧問系統:集成的分析專家應用軟件,用于設備資產健康、性能建模和全廠范圍內的能源優化。目前包括機械設備顧問,、工廠性能顧問和能源顧問三個應用,可擴展到跨多個工廠的數千臺設備,用于整個企業范圍的設備和能源分析。Plantweb Advisor顧問系統可以在現場、公司內部云平臺或第三方云服務系統中運行。

設備管理平臺:它可將多個業務系統中的設備健康狀態數據整合到一起,并根據企業管理人員的不同需求將數據推送到他們的電腦和移動設備上。

移動應用:DeltaV 移動應用使用戶能夠安全地遠程監測他們的過程,并接收自定義的過程警報通知。AMS Trex設備通訊器是一款適合維護技術人員使用的堅固耐用的工具,適用于嚴酷工況環境,在不干擾生產的情況下隔離并修復問題。AMS Asset View基于職能的警報系統確保了負責可靠性的員工接收到重要且相關的警報,以確保對生產至關重要的資產處于正常運行狀態。

遠程支持服務:指支持工業物聯網的云服務,可用于實時監測重要設備資產的健康狀況、能源消耗以及其它和運營相關的應用??梢遠雜沒У納璞缸什?、運營性能、具有優先級的維修以及設備狀態趨勢進行連續監測,并提供報告。

微軟云服務和物聯網方案:艾默生將基于云的Microsoft Azure 物聯網套件進行了標準化,以實現Connected Services遠程支持服務,使得Plantweb數字生態系統能夠提供一個安全、靈活的平臺,從而與企業內部云網絡和第三方云服務連接。

艾默生的產品線主要包括工業閥門、儀器儀表,以及面向過程與離散制造業的工業控制化系統,如DCS、SCADA等。這些產品大多部署于工業生產的各個狀態監控節點,這決定了艾默生有能力從企業的生產過程中獲得實時的傳感器數據,為艾默生構建工業物聯網平臺提供了堅固發展基礎。

e-works認為,從技術上講,PlantWeb數字生態系統屬比較成熟的平臺,也是當前比較領先的面向流程行業的工業互聯網解決方案??梢醞ü椴脊ひ瞪痰墓ひ搗?、儀器儀表和工業自動化控制系統采集工業數據,并對工業數據分析實現對生產過程的配置優化。

(7)霍尼韋爾工業物聯網

霍尼韋爾將工業物聯網定義為一個六層的立體架構,由下而上包括實時感知層、數據連接層、接口層、云服務層、分析計算層以及應用層?;裟崳ざ墓ひ滴锪餼齜槳縛梢雜謾?-2-3’來表示,即1個生態平臺、2種數據連接方式、3種應用。

深度剖析:工業互聯網平臺大盤點(國際篇)

圖8 霍尼韋爾工業物聯平臺架構

在霍尼韋爾的六層架構中,感知層、邊界設備和網關主要實現設備的互聯網,霍尼韋爾主要通過Sentience工業軟件實現對數據的采集、分析和挖掘,該平臺包含有數據的安全協議和數據分析軟件,是連接工業物聯網數據連接層、接口層和云服務層的重要工具。其連接方式主要通過兩種方式:

1)通過已有的現場實時監測設備、自動化系統和信息系統來獲取,如智能傳感器、智能變送器、油氣行業灌區的液位儀、油氣的超聲波流量計等。這些設備本身就攜帶大量的數據,可以通過設備連接到霍尼韋爾的物聯網平臺上。

2)將現場的設備直接通過OPC UA送到云端的數據中心進行數據分析。OPC UA是霍尼韋爾數據連接和管理的協議,它提供了一種開放的互聯網數據的連接,既可以帶上下文,也有相應的數據安全。

在數據分析和應用層面,霍尼韋爾主要通過數字智能的分析平臺,該平臺可以幫助客戶采集所需的數據,進行可視化的發展趨勢分析,得以與其他用戶協作,預測和防止設備故障,并能夠采取行動做出業務決策。除此之外,霍尼韋爾還提供自己開發的面向移動工業應用的APP軟件,確保了工廠的經理、主管等運營人員與企業時刻保持互聯。

在應用開發層面,霍尼韋爾提供Matrikon OPC UA軟件開發工具包,這是一個不受平臺、操作系統或大小限制的集成工具包,能夠幫助用戶快速、輕松地實現工業軟件系統間的互聯互通。

霍尼韋爾工業物聯網平臺發展愿景是“至聯致遠”,e-works認為這個戰略口號蘊含的是對連接手段和數據獲取的重視。在應用開發層面,霍尼韋爾目前只為企業提供基于OPC UA的軟件開發包,以支持異構設備的接入。但霍尼韋爾正在通過搭積木式的方式不斷從軟件層面尋求平臺功能的突破。

(8)庫卡——KUKA Connect

2017年,KUKAConnect平臺正式推出,這是一個基于訂閱的平臺,不需要進行軟件安裝。KUKA Connect平臺目前提供兩種可用的服務。

深度剖析:工業互聯網平臺大盤點(國際篇)

圖9 KUKAConnect平臺架構

第一種是KUKA Connect Lite。提供的功能包括:狀態監控、設備維護提醒、機器人ID識別數據、控制器數據、規格說明、用戶手冊、管理員控制臺、機器人清單。

狀態監測:實現對接入平臺的庫卡機器人的系統狀態進行監測。

機器人ID識別數據:根據機器人ID信息識別數據。

管理員控制臺:通過管理控制臺實現對各種設備狀態的集中展示和操控。

多國語言支持:支持英文、中文、德文等主要系統版本和語種。

維護日志:保存所有系統及設備維護記錄。

第二種是KUKA Connect Plus。除了上述功能之外,還能提供的附加功能包括:機器人實時狀態提醒、實時故障提醒、可導出的數據報告、實時故障維修與記錄、全面的設備日志、機器人4D可視化模型。

機器人實時狀態提醒:可實時的通過后臺查看機器人狀態。

可導出的數據報告:可導出設備狀態運行的數據報告。

實時故障提醒:實時的進行故障提醒,避免因設備故障造成損失

實時故障維修與記錄:提供實時維修的功能,并對維修過程信息進行記錄。

全面的設備日志:提供詳細而全面的設備狀態及維護維修日志供查閱。

機器人4D可視化模型:能夠通過平臺虛擬展現實時生產場景下的機器人運動狀態模型。

除了以上談到的功能之外,KUKA Connect還可以通過與Nebbiolo技術的結合,使用fogNodeTM計算設備實現端對端應用能力,從而安全地在機器人和云平臺之間搜索、交換、轉移數據。

從KUKA Connect平臺架構看,庫卡的的戰略十分明確。即通過搭建云平臺接入應用廣泛的機器人設備,采集機器人工作狀態和運行數據,實現工業機器人狀態的實時監控,進而做到性能的優化與分析。KUKA Connect是一種包月服務,制造企業可以自主選擇是否接入,一旦接入就按照服務功能支付費用。同時庫卡還與第三方合作伙伴開發工業APP,創造圍繞KUKA機器人的工業生態。

e-works認為,相對主流的工業互聯網平臺,KUKA Connect平臺的結構簡單,功能明確。既能實現對產品的性能監控,也可以通過公有云平臺遠程服務客戶企業。從功能上講,KUKA Connect就是典型的公有云服務平臺。與工業互聯網平臺存在明顯的本質區別。

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