广西11选5走势一定牛: 工業互聯網發展必須以服務現場管理為核心

作者:工業和信息化部教育與考試中心 陳茵 責任編輯:田小夢 2019.06.05 07:56 來源:通信世界全媒體

广西11选5基本走势跨度走势图 www.uvxfx.com 工業互聯網作為一種新的工業企業發展理念,承擔了我國制造業智能化轉型升級的重要任務。但是工業互聯網應該如何定位,如何發展,當前還沒有形成統一的認識。筆者認為現場管理應該是工業互聯網建設的核心,應承擔起智能化現場管理的任務。

工業互聯網及其核心

工業互聯網通過機器間的連接并最終將人機連接,結合軟件和大數據分析,重構制造業生產模式,激發企業生產活力,促進企業創新。GE于2012年11月26日發布的工業互聯網白皮書中這樣定義工業互聯網:工業互聯網——打破智慧與機器的邊界。GE認為工業革命帶來的無數機器、設施、機群和系統網絡方面的成果,與互聯網革命涌現出來的新計算、通信技術實現銜接,讓信息技術帶動工業技術的快速更新發展,并最終推動制造業整體發展。

工業互聯網的核心就是要在工業領域實現工業技術和信息技術的有效融合。但是如何實現,是擺在政府主管部門與企業面前的巨大挑戰。從理論構建方面,業內可以利用傳感技術讓傳統的機器滿足智能化感知的功能,并結合大數據、人工智能等分析技術,從而使整體或局部的制造系統具有智能,提高資源的整體配置效率。因此其技術路線是“智能機器+數據+分析模型+智能決策”,從而形成一個具有特定智能功能的制造系統。

根據融合的領域不同,工業互聯網的覆蓋領域可以包括研發、制造、運輸等制造業的核心環節,也可以包括客戶關系管理維護、供應商管理、物流配送、售后服務等制造業的非核心環節,具體在哪一個領域進行融合,完全可以根據行業特點、企業自身的戰略發展進行規劃。

工業互聯網的特點

工業互聯網標準化難度大。工業互聯網面向的企業都是個性化的,因此標準化難度大,而如果不能實現標準化則很難推廣。從發展非常好的消費互聯網來看,消費互聯網共性強,易于標準化,因此極易推廣。標準化難度大主要是由于工業互聯網涉及設備多種多樣,業務鏈條長、模型復雜。而消費互聯網終端簡單,易于普及、升級。對于電子商務這樣的消費互聯網來說,其核心??槲薹薔褪遣氛故?、購物車、支付系統、物流快遞跟蹤系統等,但工業互聯網需要實現的系統則太多了,而且每個系統也更加復雜,很難形成標準化的體系。

工業互聯網對網絡技術要求更加多樣。由于工業互聯網與生產的實際進行過程相結合,因此工業互聯網對響應速度、可靠性、安全性等方面的要求都更加嚴苛,否則就可能導致相關設備損毀,生產線非正常停止,甚至人員安全方面的問題發生。而且還由于各種不可預測的風險,需給人工操作的介入留出足夠的空間,以保證在緊急狀態下,人類能夠迅速有效地介入操作系統的運行,避免各種智能系統產生沒有預料到的風險。

響應速度與安全性兩者之間存在矛盾關系。在一般情況下,信息系統如果響應迅速,則其安全性可能就存在一定的問題;反之亦然。但是工業互聯網系統既對安全性提出很高要求,同時又對響應速度提出非常高的要求。所以工業互聯網需要有不同于一般互聯網的系統架構,需要開發能夠適應工業互聯網特殊需求的新型系統結構。

從商業模式看,消費互聯網多是通過相應的操作來匯聚人氣、導入流量,吸收會員等形式就會形成規模效應,形成相應的行業壁壘,同時通過廣告、會員費,以及其他資源共享的形式來獲得相應的收益,但是工業互聯網則需要大量的行業知識積累,不可能實現大面積的迅速推廣;生態模式上,消費互聯網主要依靠手機等移動操作系統構建應用商店平臺,開放第三方應用,而工業互聯網缺乏類似的平臺和應用。

推進工業互聯網面臨的主要問題

從我國目前工業發展,尤其是制造業的發展來看,我國發展工業互聯網存在以下幾個方面的主要問題。如果這些問題不能夠得到有效解決,工業互聯網很難取得實質性進展。

思維差異問題難以克服,兩者融合“破題”艱難。信息技術(IT)是主要處理各種信息為主的技術;操作技術(OT)是以制造過程中各種自動化控制系統為操作對象的技術,其目的是確保生產正常進行。正是兩者的定位不同,導致了兩種技術之間思維模式的差異。IT是一個自上而下的架構,強調平臺架構設計,而OT則是自下而上的執行,強調各種技術方案的可行性。所以工業互聯網是從局部到整體的建構過程。只有將局部的問題解決好了,產生了正確的輸出,才會有最終正確的輸出。

從我國目前的發展來看,IT技術應用相對發達,基本處于世界的先進水平;但是工業領域的操作技術相對欠缺,經驗積累不足。而且作為操作技術集成的自動化技術發展相對滯后,制造過程相關各環節的標準規范、儀器儀表應用、數據采集、相關過程測量等方面的短板凸顯,非常不利于我國工業互聯網的發展。此外,互聯網行業人員不了解工業領域的相關過程,很難發揮其作用,而傳統制造業人員,又局限于各自的技術領域,很難認識到互聯網技術在行業中的創新應用。因此面臨工業互聯網盡管很熱,但是真正產生實際價值的應用還比較少的局面。

知識融合成為難點。IT技術的優勢是能夠對數據信息進行大規模地處理,速度非???,但是其必須基于標準化的數據、標準化的流程,以及標準化的方法。相應的其所使用的知識也是標準化的知識,固定化的流程,以及工具和方法相對固定的操作。而工業互聯網的知識是基于現場的具體操作知識,是面對不同的設備、不同的工藝流程進行的操作,是直接面對面對產品質量標準進行的操作。因此工業互聯網所面對的是各種各樣的物理實體,以及這些實體的不同組合。

現場管理是工業互聯網的基礎

目前,業內對工業互聯網有各種“高大上”的描述,但事實上如果做不好最基礎的對工廠和車間的現場管理,那么這些想法只能是“空中樓閣”,難以實現。

以車間現場的“連接”為例,“連接”是工業互聯網的基礎,這里是指最簡單的“連接”,而不是指有實質性業務關聯的“聯結”。具體指,為車間現場不同的設備之間、流水線各環節之間提供數據連接服務,并將這些復雜的數據信息通過現場總線連接起來。在該領域,已經被IEC列為標準的連接就有18種,而由這些總線接口產生的“協議”則有數千種,企業進行工業互聯網建設就需要根據自身的業務需要,從這些標準中選擇適合自己的標準。現在很多做得比較好的公司,在數據的現場連接方面都沒有做好,很多公司是通過“導表”的方式,將機器數據對象字典中的數據與上位軟件的變量映射起來,不僅沒有實現便捷,反而增加了工作量。

在生產現場,對設備和工藝的管理也是工業互聯網的重要職能。離散型制造涉及對材料進行物理加工,流程中還會涉及對材料進行化學反應,在尋找生產流程優化和經濟性的過程中,有太多的約束條件。如注塑機打一個材料要對其進行工藝的摸索,材料的種類可能有上千種,產品的規格也是變化多樣,對于每個產品而言,其工藝控制是非常需要現場知識積累的現場操作過程。在紡紗車間,產品的勻整性也是需要解決的行業痛點,紡織行業企業需要形成自身解決該問題的方法和路徑。這些都是需要工業互聯網解決的問題。

工業互聯網要做好與自動化系統的銜接。從目前來看,工業互聯網主要基于互聯網的思維進行制造業的革新。但是從現場管理和落地的角度看,自動化應該是工業互聯網建設的基礎,只有在自動化系統建設得非常規范的前提下,工業互聯網才能夠獲得自身分析、決策所需要的精準信息,并在這些信息和數據基礎上進行優化。

理想的狀態是,工業自動化通過對生產現場一個個問題的解決,最后以點帶面,在生產現場解決自動化方面的問題,然后再與上一個層面的工業互聯網連接。只有生產現場的自動化、標準化問題得到了有效解決,才能夠借助互聯網的聯結優勢、計算優勢,實現制造資源更大范圍的聯結,并不斷隨外界環境的變化,迅速更新制造企業生產制造系統,提高制造系統的創新能力。

不管利用什么樣的工具、方法,以及采用怎樣的模式,工業互聯網只是一種手段,是解決當前制造過程中遇到的各種問題、提高制造效率的工具。因此不管是工業自動化手段,還是采用工業互聯網的模式,解決生產制造企業的問題、提高企業的運行效率才是最終的目的。

基于現場管控的新型技術標準

當前的工業互聯網標準并不能夠滿足制造企業對現場信息管理、設備連接等方面的要求,需要有一種能夠滿足工業現場信息處理的新型網絡技術來連接相關資源。目前,契合工業互聯網特殊應用的新網絡標準已經發布,該技術是一種平臺型產品,具有平臺型產品高黏連性和高遷移成本的特性,同時也更加具有行業針對性。選擇合適的工業互聯網平臺對企業技術升級至關重要。

OPC UA標準是工業互聯網OT網絡的通信標準協議與數據語義定義標準。利用OPC UA 技術可以實現工業以太網、工業總線等物理連接的設備、傳感器、PLC、控制系統、管理軟件等不同來源、不同協議間的數據轉換。同時,OPC UA標準的支持將有利于OT網絡與IT網絡的融合。

OPC UA標準更多關注連接,而由ABB等工業自動化企業參與制定的IEEE Time Sensitive Network(TSN)網絡更加關注數據的現場傳輸質量。因為工業互聯網不僅對數據有安全可靠性的要求,還對數據的實時性有特殊的要求。

任何一個網絡,只要處理多源時序數據,就需要有統一的時間認知,即統一全局時間。傳統互聯網和消費級物聯網,利用網絡內基于GPS的基準時鐘,采用NTP時鐘同步算法完成全網時間同步,精度一般在秒級。然而,工業互聯網由于需要實時控制,要求的時間精度往往在微秒級,這就需要更加精確的同步算法。這就是TSN網絡發展的原因。該網絡在數據鏈路層工作,能夠降低網絡因路由和交換發生的延遲,而且對網絡的安全性也能夠提供保障。


發表評論請先登錄
...
CWW視點
暫無內容
...
CWW專訪
暫無內容
...
產業
    暫無內容