【儀表網 產業報道】為了使數據對當今的制造工廠具有真正的價值，工業網絡需要關鍵工具來訪問數據并將其交付給關鍵的運營和分析平臺，在這其中，集控制、網關、協議轉換為一體的邊緣計算平臺正發揮日益重要的作用。
工業4.0前景正在許多制造業領域迅速實現。眾多傳感器、智能組件以及先進的自動化驅動和控制正集成到生產設施和過程中，從而推動自動化制造的進一步發展。
現在，這些系統正在生成大量的工業數據。如何有效地訪問和利用這些數據，利用可靠、安全和可擴展的網絡系統充分發揮其價值，以滿足當前和未來的需求，是許多投資于數字技術的制造企業所面臨的挑戰。
一些關鍵技術為高性能工業數據網絡提供了關鍵模塊。系統集成商、原始設備制造商(OEM)和生產商正在尋求使用這些工具的策略，以更全面地訪問和控制公司的工業數據，并彌合制造企業內部信息技術(IT)和運營技術(OT)之間的現有差距。目標是訪問這些數據，以提高運營性能、工廠安全、預測性維護過程和生產效率。
▲通過豐富的產品組合充分利用工業數據的價值。本文圖片來源：紅獅
01 連接數據孤島
當今的制造平臺不斷生成與單個機器組件、子系統和生產線性能相關的海量數據。它是由傳感器、氣動閥、控制裝置、電動執行器和其它部件產生的。這些數據的數量不斷增長。
但是，在許多生產環境中，數據是孤立的。這使制造商使用數據來提高生產力和投資回報率(ROI)的工作變得復雜。在許多情況下，這種孤立是無意造成的。例如，溫度和閥門性能數據，通過輸入/輸出(I/O)通道提供給機器控制器，但在沒有手動干預的情況下可能無法繼續，從而限制了其價值。
工業數據是制造商最有價值的資產。只有可以輕松訪問、與其它機器和生產線數據聚合并進行分析的情況下，才能實現數據的真正價值。這些“數據孤島”的存在，是因為許多自動化工廠安裝了多代設備，在某些情況下，幾十年前的老舊設備仍能提供生產性能。
通信協議不兼容是實施全面工業數據聯網具有挑戰性的一個主要原因。許多老設備使用的是Modbus RS-232等協議。與此同時，在同一工廠中，生產線上新增的較新生產系統將使用更先進的開放式協議，如OPC UA。為了彌補這一缺陷，一些正在構建網絡的公司可能會嘗試逐個創建專用軟件補丁。
應對這一挑戰的一個有效解決方案，是采用強大的協議轉換功能，并將其作為新數據訪問和連接系統投資的一部分。
02 邊緣計算系統的興起
邊緣計算平臺(有時也被稱為邊緣網關)在解決數據孤島的挑戰方面發揮著日益增長的關鍵作用。邊緣計算通常指位于最終用戶處或附近的硬件/軟件網絡和設備。它使數據訪問和處理更接近數據生成的位置，可以更快的處理更大的數據量，從而實時提供可操作的數據。
邊緣計算平臺廣泛用于關鍵的實時協議轉換，以橋接傳統和最新的生產系統。這些邊緣平臺的領先供應商正在將其設計成功能強大的網絡設備，旨在提供關鍵的數據訪問和管理任務。
▲紅獅的FlexEdge等先進平臺提供了一個多樣化、全功能的解決方案，
將IT和OT連接起來，更高效、更完整地實現工業數據的總價值。
先進的平臺可以同時處理多達20個協議轉換，支持的驅動程序高達300多個。這些平臺被設計為一體式邊緣設備，并支持其它關鍵功能，如數據記錄、輕松訪問基于MQTT的云服務器和遠程訪問。
邊緣系統由許多不同的技術供應商提供，因此選擇合適的系統需要仔細評估。在一些運營中，制造商不愿意投資于邊緣平臺技術，主要是擔心實施這些系統成本高昂且耗時。
應選擇具有用戶友好軟件、高效拖放式編程平臺的系統，這樣可以輕松設置協議轉換、云連接和數據記錄功能。此外，利用可擴展平臺也具有優勢。例如，一個領先的平臺可以通過軟件升級，用作協議轉換器、網絡網關或自動化控制器。
此外，權衡潛在的年度軟件費用和外部支持服務的成本也很重要。除非在購買多個系統升級網絡時就考慮進去，否則后期成本的攀升也可能超出既定預算。
03 擴展遠程訪問
在許多情況下，現在的自動化制造商都是多地點運營，在全球各地有多家工廠。為了保持競爭力和生產力，它們需要作為一個整體運作。這意味著消除設施之間的數據通信障礙，并利用基于云的分析工具。
為了更好地滿足這些需求，除了邊緣計算平臺外，新一代遠程訪問系統也應運而生。這些系統提供了一個專用平臺來推進遠程系統監控，從而使企業可以在世界任何地方以安全可靠的方式遠程訪問生產系統并與之交互。
正如工廠中的老舊生產工具，如果沒有有效的協議轉換功能，可能成為工業數據的孤島一樣，地理上分離的工廠也可能成為孤島。現在，只需一臺遠程訪問設備，用戶就可以訪問其它多個互連的網絡設備，并實時了解和比較類似生產系統和工廠的運行情況。
隨著越來越多的企業使用基于云的分析工具對其工業數據進行深入研究，從中提取趨勢，并將其用于修改生產或供應鏈流程、改進企業范圍的預測性維護計劃并指導長期規劃，數據的潛在價值正在被不斷挖掘。如果沒有強大的遠程訪問來幫助確保實時數據的準確性和最新性，就不可能進行這類高級分析。
基于云的數據管理和分析依賴于從工廠到云的安全高效的數據通信。工廠自動化中的一項新興技術正在塑造制造業的未來，那就是消息隊列遙測傳輸 (MQTT)協議。MQTT是為與資源受限或帶寬有限的遠程位置的設備連接而設計的，使其在數據代理(本地或云端)之間移動數據時，具有輕量級和高效的特性。
MQTT基于“異常報告”，這意味著只有當數據更改時才傳輸數據。此功能可以為內部和外部網絡節約大量帶寬。在網絡中斷期間，特定配置的主題可以保存在數據庫中，并在重新連接后轉發給用戶，這樣就可以確保關鍵主題消息的傳遞。尋求在生產設施之間橋接遠程數據孤島的制造企業，將受益于選擇支持MQTT的邊緣計算平臺。
04 可視化是使用實時數據的關鍵
將工業數據與企業分析平臺連接起來，對于深入了解自動化系統的效率和性能至關重要。然而，這些數據對于工廠車間的操作員和管理人員也具有同樣的價值(在某些情況下甚至價值更高)。
可操作的數據需要實時呈現，以幫助操作員直觀地了解他們所需的信息，從而最大限度地提高生產率和吞吐量。最新一代的人機界面(HMI)和操作員面板旨在以清晰、引人注目的格式提供數據。它們集成了多種功能，可以整合多個設備的數據，并與邊緣計算平臺相結合，獲取和顯示從多種傳統協議轉換而來的數據。
新一代面板儀表具有易于閱讀的大型顯示屏，其中包括廣泛的、供用戶選擇的圖形和直觀的屏幕庫，這些圖形庫易于配置和自定義，以滿足特定的工廠和生產線要求。
有了這類新的可視化技術，運行和生產人員能夠更快地響應問題，立即處理關鍵信息，同時可由一人監控多臺機器和過程。這些工具讓運行人員看到的不僅僅是信息。他們還能了解信息背后的含義，并能夠通過合適的步驟更快地做出正確的反應。
05 IT和OT集成與數據安全
在利用其工業數據方面，制造企業面臨的最大挑戰之一是找到更智能的方法來集成IT和OT領域。直到最近，這兩個領域一直是相互獨立運行的。OT的目標是在IT管理企業內所有業務應用的同時，保持工廠的平穩運行。然而，隨著工廠自動化數字化轉型的不斷發展，這兩個領域正在融合。
IT和OT的成功融合，取決于創建數據的系統和使用數據的用戶之間的企業連接解決方案。為了從這些OT制造數據中提取任何可操作的見解，需要用可以在IT和OT應用之間共享的、可互換和靈活的格式對其進行打包。
▲新一代的HMI和操作員面板集成了多種功能，可以整合多個設備的數據，
并與邊緣計算平臺相結合，獲取和顯示從多種傳統協議轉換而來的數據。
這也是邊緣計算平臺正在提供的關鍵功能之一。軟件可以收集、組織和情境化OT數據，然后將其提供給更高層級的 IT 應用程序和數據庫軟件，以為工廠和企業提供可操作的洞察力，以指導關鍵決策，從而改進制造流程、提高能效、減少機器停機時間，實現更靈活、更高效的生產制造。
IT和OT之間的數據交換也需要盡可能安全。黑客和勒索軟件犯罪分子試圖針對工業系統尋找漏洞，以便通過OT系統訪問企業IT網絡。選擇具有先進安全功能的邊緣計算平臺至關重要，包括有狀態防火墻、訪問控制列表功能、數據包過濾和完全加密的虛擬專用網絡(VPN)連接。
這些邊緣設備為工廠車間運營提供了有價值的長期見解。有了從OT收集的數據，運營可以過渡為積極主動的模式，并制定預測性和規定性的維護策略。例如，這些設備可以自動提醒運行人員任何可能導致機器停機的變化或事件，使他們能夠保持領先并避免成本高昂的生產問題。最后，由于強大的遠程訪問功能，來自世界任何地方的用戶都可以添加報警或改進邏輯和數據收集過程，甚至可以監控OT網絡上的流量。
06 實現工業數據價值最大化
數字化轉型已將各種數據生成組件和系統融入自動化制造系統。許多制造商仍在努力獲取這些數據，尤其是來自老舊設備的數據。先進的邊緣計算、遠程訪問系統和智能可視化系統可為這些挑戰提供解決方案，彌合長期存在的 "數據孤島"，從而使每個公司最寶貴的資源——工業數據——能夠被訪問、連接、可視化和分析，以幫助推動運營改進和長期決策。
為每個工廠和制造商找到并實施合適的技術可能具有挑戰性。當今領先的工業數據網絡供應商在分析每個工廠獨特的基礎設施和公司的數據需求方面經驗豐富。基于對數據隔離情況的深入了解，以及對公司成長和發展過程中未來需求的深刻洞察，他們可以運用自己的專業知識來制定戰略，以滿足這些需求。
工業數據是制造企業最有價值的核心資產之一。合適的技術再加上使用這些技術來改善日常運營和長期商業戰略的明智方法，可以在幫助制造企業在實現工廠數字化轉型的全部潛力方面發揮關鍵作用。
所有評論僅代表網友意見，與本站立場無關。