智能互联运营解决传统制造挑战
2021-04-08

智能互联运营

智能互联运营是一个面向未来的愿景,它描述了未来工厂或生产线的一些特性。它将支持工业互联网平台的MOM/MES应用程序、资产和业务系统集成起来。它是创建智能工厂的一个基本组成部分,而且它往往在公司数字主线出现“中断”的地方发挥着关键作用。甚至可以说,智能互联运营是工业通往智能制造的必经之路,也是当前工业企业数字化转型的最佳着力点。

制造转型挑战

毋庸赘言,智能制造是当今世界的核心话题,上至国家政策,下到工厂产线,都对其给予了厚望。为了实现智能制造、数字化转型,解决方案提供商、软硬件厂商都在相关领域持续大力投入和发展,新的方案、产品、组织机构等陆续出现,IT-OT融合、传感网络、云、大数据分析、智能应用、测试床项目等让人眼花缭乱。虽然呈现出一派欣欣向荣的景象,但也给最终的工业企业在方案和产品的选择上带来了困扰。

而在另一方面,机构对超过400名制造业高管调研了他们在行业内采用工业互联网相关方案和产品的计划以及相关进展显示,这个市场还没有被广泛采用,只有合计34%的公司目前正在投资或计划在明年投资相关领域,其余大部分的企业还没有相关计划。毫不奇怪,工业互联网的发展仍处于早期阶段,而那些早期采用者在这些最初的项目中都认为建立清晰的业务案例并实现投资回报率ROI目标是至关重要的。

因此,从工业企业的角度来看,到底应该从哪里入手以及如何启动工业互联网、数字化转型,以获得可期的ROI是当前的主要挑战,这就需要我们向上追溯工业企业当前的运营现状。据统计数据显示,诸如“不同部门之间的协作”、“异构系统和数据源”、“投资ROI”、“供应链协调”、“制造绩效指标”等是工业企业发展的主要问题。

传统手段难应对集成难题

其实不止这些问题,包括今天提出的解决这些问题的概念,历史上有的也已经出现过。比如IT-OT融合,就有人认为二者的融合早已有之,并非今天的新事物。事实上,这句话只说对了一半,IT-OT的融合从制造历史可以分为三个阶段:

第一个阶段,IT-OT融合主要可以理解为一些专有系统的出现,以及IT与OT专业人员的完全分离,到开始在车间使用一些偏信息化的IT和OT团队之间的协作工具。

第二个阶段,21世纪初,随着组织和技术的变化,IT-OT融合的最初表现形式继续存在,但出现了新的范式,即通过在车间使用以太网和人员交叉培训实现工厂和企业网络的融合。

第三个阶段,今天,IT-OT融合的这两种表现形式继续以不同的速度发展,但新的第三种范式已经出现:基于工业互联网,越来越多的元素被连接起来形成成熟的、更庞大、更完整的CPS(网络物理系统),如智能连接资产和智能互联运营成为现实。

不仅如此,在制造业使用了数十年的ISA95等参考体系结构,也基本上被行业内认为是数字化转型、工业互联网的落地的最佳参考架构基础。但这并非意味着“一切照旧”,传统的架构是理想的,但是传统的技术和手段是“骨感”的。在ISA95体系下,随着时间的推移,如果技术的采用、标准的使用和集成度都得到了均衡的发展,那么车间到顶层集成的愿景已经走进现实。

不幸的是,每个公司在不同级别上的技术采用和成熟度都有显著的不同,大多数公司在业务系统和自动化方面都有广泛的采用,但始终无法实现二者的融合,使得顶层到车间的集成变得不可能。在当下的工业互联网时代,工厂网络上的实时系统以压倒业务系统的速度收集数据这一事实面前,很显然,如果技术和体系结构没有显著的变化,大多数公司很可能永远不会实现车间到顶层的集成。

工业互联网平台解决集成难题

工业互联网平台是解决这种车间到顶层集成难题的必备基础,这是由其四大特性功能决定的。

1、连接性包括工厂和企业联网所需的硬件和软件,集成机器、云和应用程序的标准,以及快速有效地管理设备、移动数据和触发事件的技术。

2、云包括在整个企业中使用所有类型的云,将计算和存储能力放在最需要的地方:在边缘、工厂、企业或防火墙之外。

3、大数据分析包括使用广泛的统计和优化工具来清理、监控和分析结构化和非结构化数据,以实现前所未有的洞察力。

4、应用程序开发包括快速方便地创建新的云原生应用程序所需的工具,这些应用程序可以利用工业互联网平台的所有其他功能,也可以快速方便地将现有的遗留应用程序移动到平台之上。

工业互联网平台主要从以下两个方面改变传统系统集成的挑战:

首先,随着解决方案提供商移植或重写现有应用程序以在工业互联网平台上运行,传统体系结构将开始收敛和扁平化。展望未来,工业互联网平台支持的MOM、MES、传感器、仪器将成为主流;

其次,通过创建支持工业互联网平台的下一代系统,消除了传统“烟囱式系统”之间集成的依赖性,并允许数据以合理的方式在平台上流转,从而实现真正的车间到顶层集成的智能应用程序。

智能互联运营

智能互联运营是基于工业互联网平台,解决工业传统难题的具体应用,也是企业数字化转型的最佳突破口。针对以上提到的工业企业挑战和传统技术和手段的弊端,智能互联运营明确提“融合支持工业互联网平台的MOM/MES应用程序”、“支持工业互联网平台的资产”、“支持工业互联网平台的业务系统”、“创建智能互联企业”、“重塑数字主线”。

得益于工业互联网平台的连接、分析和开发能力,智能互联运营应用能够将越来越多的系统、设备、传感器、资产和人员连接起来,并将收集到越来越多的结构化和非结构化数据,通过平台上先进的分析技术挖掘以往无法发现的规律和现象,洞察企业内部和外部运营条件、系统和事件,以及质量、库存、维护和质量等传统操作规程。

未来随着时间的推移,智能互联运营将从提供基于实时数据的监测和可视化,发展到基于实时数据和嵌入预测分析算法环境的深度智能应用,实现诸如预测性维护、故障溯源等应用,并有可能在此基础上,实现设备可以基于现有实际业务条件和目标,独立于人的干预做出决策,最终形成一个真正的自主生产环境。还应注意的是,鉴于目前存在的未连接资产和运营的水平,创建类似智能互联运营应用的生产环境将是一个多年的渐进过程。

基于寄云NeuSeer平台的智能应用

平台+应用的模式,正是工业互联网厂商寄云科技一直以来所践行的准则。这种寄云NeuSeer工业互联网平台为主线,数据智能应用为基础的双轮驱动模式,寄云科技总裁时培昕博士形象地称之为“既要识大体,也要知小节”。从横向集成的角度,制造企业需要通过平台去连接人、机、物等各类工业要素,获取各种设备实时数据和生产过程数据,再深入结合行业的机理模型,辅以机器学习和人工智能分析,构建生产指标的优化能力,实现反馈控制和实时决策能力,进而优化生产制造过程。

首先寄云科技加大NeuSeer平台上标准产品的积累和深化,开发了包括工业网关、边缘物联网平台、时序数据库、MPP数据库、工业数据管理和数字孪生开发平台、工业数据分析和建模平台等多个标准化产品,为企业提供方便的异构数据接入和融合、大数据处理与智能化分析,以及低代码的开发工具简化和加速工业应用的开发与迭代。

对于智能互联运营,寄云科技提供多种类型的数据智能应用。比如,预测性维护,针对大型高附加值装备,提供振动分析、状态监测、实时报警、故障预测与诊断、健康档案管理能力。再如,针对连续、离散行业,寄云科技通过整合MES、ERP以及底层CNC等系统的数据,进行数据的实时分析,帮助企业改善设备运行效率,提升OEE等生产指标。还有,针对流程类企业,实现生产管理优化,满足生产调度、实时组态、实时生产工艺分析与可视化、能效管理等需要。

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