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工业互联实现——OrangeBox

导读: 工业物联网的实现方式有很多,目前边缘计算是一个广泛被接受正在全球主流厂商推进的IIoT架构,贝加莱也是其中边缘计算的积极推动者。

1.数字化是制造的必然

数字化已经是产业共识,传统的物理连接到数字连接使得制造的协同出现更多可能,数字协同也是美国IIC、德国工业4.0中国制造2025的共同聚焦点,通过工业物联网(IIoT)实现数字化,推动柔性制造,实现大规模定制,进而提升竞争力,赢得全球市场。

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图1-数字化是全球制造业的发展聚焦与趋势

2.工业物联网的价值

2.1.资产利用率的提升

IIoT要解决的首要问题是提升资产(机器、产线)的使用效率,这包括对设备的有效使用、低维护成本的需求,以及对于在个性化时代如何连线生产应对“小批量、多品种”的生产协同需求,并且如何在单位产品上的能耗被精确计量以及优化。

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图2-IIoT价值用于提高资产利用率

2.2新盈利模式带来收入增加

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图3-IIoT价值增加额外收入来源

基于数字化,新的服务模式如融资租赁现在也变得更为常见,提供分时的设计、产线资源的分享,这些都可以为企业带来额外的收入,而这一切依赖于数字化链条的透明连接,从消费、生产到服务。

2.3增强的服务和售后服务

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图4-IIoT价值增强服务和售后

为客户带来全生命周期的服务,不仅是一种自身竞争力的提升,对于机器制造商而言,这也是新的业务增长点,通过更好的预测性维护服务、工艺优化与咨询、机器升级等,这些服务依赖于数字化的采集、反馈,另外,还有一个吸引力的地方在于,它也可以通过数据的反馈来优化机器的设计。

3.边缘连接与控制

工业物联网的实现方式有很多,目前边缘计算是一个广泛被接受正在全球主流厂商推进的IIoT架构,贝加莱也是其中边缘计算的积极推动者。

边缘计算是指在物理上介于现场设备与云之间,在服务上强调一定实时性并解决“策略与优化”问题,而其基本的功能则在于连接。

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图5-OPC UA是边缘连接的关键

面对传统现场总线的复杂性以及语义互操作的挑战,OPC UA成为了业界的共识,贝加莱在各控制器连接标准上均集成了OPC UA,并且支持MQTT/AMQP的云连接接口标准。

4.数字化构建整个柔性制造的流程覆盖

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图6-实现IIoT的边缘计算整体层级

图6则以全景的阐述了IIoT的数字化制造使能层级与路径,基础的现场连接、安全、数据融合、历史数据、商业智能、机器学习到云的长期数据存储,数字化在各个阶段扮演着不同的角色:

贝加莱提供了基础的连接如OPC UA的总线控制将POWERLINK和OPC UA融合,并在未来将TSN与OPC UA融合实现基础的跨平台、满足语义互操作规范的连接,在嵌入式边缘控制器层,X20等控制器实现本地的控制任务与数据存储功能,并通过OrangeBox、APROL作为边缘控制器实现产线、工厂一级的数据采集,并通过BI为企业实现数据呈现、报表、趋势、报警的任务,而通过MQTT/AMQP等软件接口与各种第三方的云进行连接,并实现机器学习、长周期数据的存储。

5.贝加莱落地实现——OrangeBox

OrangeBox是一个为“Brownfield”那些老旧工厂而设计的IIoT解决方案,它扮演一个边缘控制节点的作用,因为Brownfield是大量存在的,而Greenfield在明天也会成为“Brownfield”。

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图7-OrangeBox功能组合

OrangeBox是一个“组合”,它借助于贝加莱丰富的软件、硬件技术来实现对工厂的数据采集、连接、处理功能。如图7。

——OrangeBox的硬件是贝加莱控制器

——软件则包括了mapp的功能模块如mappOEE、mappEnergy等

既可以在本地进行OEE计算呈现,也可以提供数据给高一层的数据应用(如MES/ERP,云端服务)通过OPC UA Server的访问。

由于有丰富的现场总线模块,对于老工厂那些复杂的总线贝加莱可以连接,而另一方面如果连总线也是没有的,丰富的I/O采集模块可以解决这些问题。

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图8-OrangeBox的电子仪表盘显示

图8则以生产的OEE计算参数,包括速度损失、浪费与返工等的输入来呈现设备与产线整体的性能。

数字化服务于制造业的效率提升,而数字化需要基于开放互联,对机器、产线进行全面的数据采集、数字化建模、才能使能柔性制造。

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