如何為現(xiàn)有工廠提供IIoT解決方案
2017-7-27 來源：貝加萊工業(yè)自動(dòng)化(中國)有限公司 作者：任曉玲
工業(yè)4.0的進(jìn)程如火如荼，包括中國制造2025、互聯(lián)網(wǎng)+、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）等新概念新技術(shù)正在打破工業(yè)自動(dòng)化的傳統(tǒng)架構(gòu)。工業(yè)4.0旨在通過設(shè)備與設(shè)備之間的水平交互、機(jī)器到企業(yè)管理系統(tǒng)的垂直交互，減少人為干預(yù)和非計(jì)劃停機(jī)并實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化。在此大背景下，制造業(yè)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)改造和新建設(shè)施提出了新要求。
工業(yè)4.0的愛與弗
當(dāng)前工業(yè)4.0的種種優(yōu)勢更有利于新建工廠項(xiàng)目，針對(duì)現(xiàn)有工廠的技術(shù)改造卻困難重重。原因在于，那些已經(jīng)運(yùn)行了15年、20年，甚至50年的機(jī)器所基于的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和工業(yè)4.0所需的截然不同。無縫通訊，與ERP系統(tǒng)實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)，這些實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的必要條件，對(duì)存在多年的老工廠而言很難實(shí)現(xiàn)。
然而，相對(duì)于每年增加的新建工廠項(xiàng)目，現(xiàn)有工廠的改造是一塊不容小覷的市場。以貝加萊的某客戶例，作為世界知名的飲料生廠商，她每年投入新增的工廠數(shù)為一到兩個(gè)，而需要改造的舊工廠卻高達(dá)430個(gè)。
如何為市場中龐大的舊工廠提供生產(chǎn)智能方案？對(duì)此，貝加萊推出了Orange Box——面對(duì)現(xiàn)有工廠升級(jí)的完整工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方案。通過設(shè)置必要參數(shù)，輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析，完全不需要對(duì)已有軟件和硬件進(jìn)行修改，也不用擔(dān)心已有控制系統(tǒng)來自不同的供應(yīng)商。
Orange Box不僅僅是產(chǎn)品
Orange Box并不是貝加萊推出的某款新產(chǎn)品，而是一個(gè)完整的解決方案，也就是說貝加萊所生產(chǎn)的軟件，硬件都是該方案不可分割的一部分。
硬件方面基于貝加萊一貫推崇的Scalability+概念，可以依據(jù)客戶各自的需求進(jìn)行選擇。產(chǎn)品范圍廣泛，從工業(yè)PC到HMI再到PLC，無所不包。
圖1 獨(dú)立靈活的貝加萊各系列產(chǎn)品是Orange Box的一部分
基于mapp技術(shù)的軟件則是Orange Box的另一重要組成部分。貝加萊專家團(tuán)隊(duì)致力于滿足客戶的各種需求，所開發(fā)的mapp功能塊可以提供大量出人意料的標(biāo)準(zhǔn)功能，包括OEE計(jì)算，用戶管理，PackML，數(shù)據(jù)獲取等。而安裝這些功能塊的方式如同安裝智能手機(jī)app一樣簡單容易。與傳統(tǒng)功能塊相比，mapp功能塊具有交互性，彼此鏈接就能自動(dòng)交換數(shù)據(jù)。例如，mapp能源塊支持從其它mapp功能塊中獲取數(shù)據(jù)，計(jì)算能源消耗情況。
圖2 mapp功能塊提供了大量出人意料的標(biāo)準(zhǔn)功能
mapp功能塊被無縫集成在貝加萊Automation Studio開發(fā)環(huán)境中，配置使用都很方便。開發(fā)者不用再埋頭于每個(gè)編程細(xì)節(jié)，只需簡單的鼠標(biāo)拖曳就能完成程序開發(fā)。mapp技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢在于mapp View HMI方案。mapp View為自動(dòng)化工程師提供所需工具，用于創(chuàng)建強(qiáng)大直觀的基于網(wǎng)頁的HMI應(yīng)用，而無需任何HTML5, CSS或JavaScript的專門知識(shí)。僅僅基于網(wǎng)頁標(biāo)準(zhǔn)，貝加萊HMI方案就能確保在任何設(shè)備上的最優(yōu)顯示。通過mapp View HMI，將來自其它供應(yīng)商的控制器和HMI應(yīng)用通過OPC UA鏈接起來也很容易。
通過菜單指引進(jìn)行操作和配置，取代過去的編程，不再依賴專業(yè)人士的安裝。貝加萊提供的重要軟件操作功能，可以通過網(wǎng)絡(luò)或USB執(zhí)行安裝，備份和更新操作。通訊方面，可以在各種通道上進(jìn)行通訊，如LAN或WLAN。協(xié)議方面，又滿足TCP上的OPC UA和ISO標(biāo)準(zhǔn)。
圖3 Orange Box方案可以在各種通道上進(jìn)行通訊
Orange Box是面向工業(yè)4.0的完美平臺(tái)
在基礎(chǔ)互聯(lián)方面，無論是貝加萊集成開發(fā)平臺(tái)軟件Automation Studio，還是APROL智慧工廠平臺(tái)，都已具有OPC UA通信能力和基于OPC UA的安全集成，以滿足工業(yè)4.0、IIoT對(duì)高效數(shù)據(jù)訪問的一起。同時(shí)，在本地?cái)?shù)據(jù)采集層，Orange Box提供可應(yīng)用集成于霧計(jì)算/邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的通信集成網(wǎng)關(guān)，將OEE功能、能源功能、顯示功能集成在一起，以確保產(chǎn)線-無論是新建的（Greenfield）已有的（Brownfield）-均可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問與傳輸。
Orange BOX提供ISO-TCP、CAN等總線接口用于與底層現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行集成，并通過OPC UA向上與MES、ERP、工業(yè)云進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
得益于Orange BOX對(duì)OPC UA、MQTT、REST等IT傳輸協(xié)議的支持，自動(dòng)化產(chǎn)線的數(shù)據(jù)將被納入整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)。借助開放的應(yīng)用軟件和分析軟件，數(shù)據(jù)可被應(yīng)用于智能的生產(chǎn)指導(dǎo)，如路徑規(guī)劃、能耗調(diào)節(jié)、缺陷反饋、排產(chǎn)等。
圖4 Orange Boxes是模塊化硬件和定制化軟件的最優(yōu)結(jié)合，創(chuàng)建了面向工業(yè)4.0生產(chǎn)的完美平臺(tái)
Orange Box的優(yōu)勢
Orange Box可以用于任何行業(yè)，特別適合擁有大量產(chǎn)線和機(jī)器設(shè)備的工廠。作為一個(gè)可以實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)的多功能開放性方案，Orange Box可以隨著生產(chǎn)要求的變化來進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。什么時(shí)候需要額外的原材料，什么時(shí)候不需要，這些以往需要依賴有經(jīng)驗(yàn)的操作人員的決策將由機(jī)器自己做出，這才是真正滿足工業(yè)4.0的智慧工廠。
圖5 Orange Box從以前隔離的機(jī)器和產(chǎn)線上獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，幫助現(xiàn)有設(shè)備滿足智能化生產(chǎn)的需要
不管是OEM廠商還是終端用戶，Orange Box都能提供完整的解決方案和個(gè)性化的產(chǎn)品組合。已有的成功案例體現(xiàn)了Orange Box無與倫比的優(yōu)勢：
配置獨(dú)立，安裝簡單
無需對(duì)舊軟件重新編程或修改
類似于App Store的操作，技術(shù)升級(jí)方式簡單
基于網(wǎng)頁的操作及可視化
可以升級(jí)，滿足IoT/工業(yè)4.0未來的要求
關(guān)于貝加萊
貝加萊是一個(gè)總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型自動(dòng)化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團(tuán)的一個(gè)業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進(jìn)的工程能力，為各個(gè)產(chǎn)業(yè)客戶提供機(jī)器與工廠自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強(qiáng)大的Automation Studio軟件開發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來。貝加萊保持持續(xù)的創(chuàng)新精神，為客戶提供更為簡化以及超出預(yù)期的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。
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