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以物联网实现工厂跨系统「智动化」

2016/02/29
以物联网实现工厂跨系统智动化

简介

以物联网科技为基础的工业4.0浪潮正席卷全球制造业。为了提升竞争力,许多工厂开始针对他们的设备和系统进行调整或重整, 以链接上网络,并整合成为一个以物联网为基础的智慧化生产环境,让工厂从传统「自动化」走向「智动化」,以达到最高生产 效率和最佳管理。这种革新需求,为提供设备的系统商发明了庞大的新商机。「工业4.0」是指透过网络链接工厂里的生产机械、 在制品及设备系统,使得这些「物」得以彼此沟通信息,并自发性地相互控制,成为智能化的系统,而延伸到整个价值链,提升 整体产能和产品质量。实践工业4.0的工厂被称为「智慧工厂」(iFactory)。

在传统工厂里,当生产在线的工作站原料或零件用完时,每每透过人工搜检和补充,但在智慧工厂里,机器原料一旦面临短缺, 会主动发出通报,并通知运送系统进行自动化的补给。别的,智能工厂里的机器过热到达设定的鉴戒值时,会主动停工并自行采 取应变措施进行冷却,防止造成当机,并将损失降到最低。在以物联网为基础的智能工厂中,所有的装配与系统连上网络后,所 传送的数据会被转化为物联网的标准花样,以利数据的交换和运算,并在仪表板上进行呈现。工厂后台管理人员透过仪表板即可 监看并掌握所有产线、机器与设备运作的状况。所有系统与「物」颠末连结与整合,整座工厂变成一个大的系统。而这个智能化 的自动生产系统还可与企业内部其他信息系统进行横向与纵向整合,包括制造执行系统(MES)、仓储管理系统(WMS)或企业资源 设计系统(ERP)等,使得整个企业管理更加有效率。所有数据并可被传上云端进行大数据分析,萃取出有意义的企业情资,帮助 管理阶层进行决策。

应用需求

多数时候,智慧工厂并非从零开始,而是从既有的工厂革新进级而来,工厂里已经存在许多既有系统和设备,这些系统和设备 可能各自拥有一些自动化的功能,但控制逻辑、使用的接口和软件都不尽相同,现场总线的通讯标准也不一样,有的可能是 CANOpen, 有的可能走Modbus,以及其他五花八门的工业通讯标准。因此,负责智能工厂革新的系统整合商所面临的最大挑战 在于,如何将这些纷杂而相异的系统整合到一个智能化的系统中,将这些系统的数据转换为一致的花样,以便在物联网平台上进 行沟通和管理。系统商同时必须设计出一套控制逻辑的流程,以协调整合所有系统进行协同运作。

系统解决方案

针对智慧工厂,研华提出的物联网网关解决方案,包括ARK-2121L数据网关和WISE-PaaS/RMM软件平台,内含完整的开发工 具以及可立即就位的云端办事,帮助系统商加速系统开发。ARK-2121L是一搭载英特尔4焦点Celeron○R J1900 2.0GHz系统 芯片的无风扇计算机,适合应用于整合及控制需求较高的智能工厂。ARK-2121L配有研华独家的iDoor弹性I/O模块,包括工业环 境最常使用的串行端口、CANBus总线、LAN网络接头、数字I/O…等等,用户可选配符合自身需求的接口模块安装在ARK-2121L 上,来连接各种分歧的系统。透过ARK-2121L高度弹性的I/O设计,可轻松将工厂里既存的分歧设备和装配和数据网关链接而连上 因特网。别的, 并透过ARK-1123H进行各种产线数据采集及设备控制。

设备连上研华ARK-2121L网关后,配备于网关的WISE-agent(研华WISE-Paas/RMM软件套件的一部分)即可将这些来自现场端、 分歧花样的数据转换为物联网标准的MQTT花样,再将花样一致的数据传到后台办事器和云端数据库进行处理与应用。布建于办事 器及网关之WISE-Paas/RMM物联网软件平台,包括了IBM提供的Node-RED法则引擎,透过复杂的点选拖放操作即可完成物联网 系统的控制流程,用户可用以成立智能工厂的运作法则与逻辑,成立跨系统间的协同运作,达到提高生产效率目标。Advantech WISE-Paas/RMM软件平台同时提供一个仪表板制造器(Dashboard builder) 和跨越100种撑持RESTful软件作风的程序接口,系统 开发者可用于设计并产生使用界面,并开发各种网络办事及动作应用。研华物联网网关解决方案提供的各项软硬件皆提供RESTful 撑持,可轻松快速地对内及对外整合新的数据和功能,并与其他系统整合。

在云端分析部分,WISE-Paas/RMM平台同时提供关联与非关联两种数据库类别,方便数据管理与应用;同时也提供微软Azure云端办事的连结,使用者可在Azure Marketplace选购并快速成立云端应用。

优点

  • 透过模块化、易于编辑使用的法则逻辑引擎成立有效率的智能化控制流程
  • 透过弹性化的I/O模块轻松整合各项周边硬设备
  • 提供RESTful撑持快速整合各项软件和既有系统平台
  • 方便有效的仪表表管理和客制开发工具

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