广告
广告
您的位置: 资讯中心 > 技术文献 > 正文

如何用“软件定义工业架构”实现数字工厂

2018-02-09 16:34:35 来源:电子产品世界 点击:1553

【大比特导读】现代制造流程日趋复杂,因此需要利用新一代信息技术(IT)、操作技术(OT),对企业所有的资源进行集成管理,及时识别并处理制造过程中的波动,实现对制造过程“4M”(Man-Machine-Material-Method,人-机-料-法)要素的实时控制与优化,以维持制造过程的稳定性,提高企业关键绩效水平以降低制造成本。

常听说“软件定义无线电”(SDR)、“软件定义网络”(SDN)、SD…。最近,智能制造如火如荼时,风河公司提出了“软件定义工业架构”,真新奇!怎么回事?去看看吧……

数字工厂的挑战

现代制造流程日趋复杂,因此需要利用新一代信息技术(IT)、操作技术(OT),对企业所有的资源进行集成管理,及时识别并处理制造过程中的波动,实现对制造过程“4M”(Man-Machine-Material-Method,人-机-料-法)要素的实时控制与优化,以维持制造过程的稳定性,提高企业关键绩效水平以降低制造成本。

当我们开始建构这种数字工厂时,需要克服众多技术挑战,例如以合理的成本、灵活、高效而安全地部署复杂系统(如图1),为此,需要以“软件定义”创建开放、安全的工业自动化系统,“软件定义工业架构”应运而生。

 

如何用“软件定义工业架构”实现数字工厂

 

图1 工业物联网的边缘、网络和云端(注:云无处不在,因此控制系统复杂)

“软件定义工业架构”

昂贵的价格,而且欠缺灵活性,这是当今许多工业自动化解决方案的主要问题,其中的部分原因在于他们属于非开放的专有解决方案,不具备互操作性,所以无法与市场中的其他产品协同工作。

完整工业控制系统的构成部件通常包括:数字控制器、可编程逻辑控制器或分布式控制系统(PLC、DCS)、数据采集与监控系统(SCADA)软件、人机界面(HMI)、流程历史、应用服务器等等。这些部件来自市场中众多的提供商,但专有/私有的解决方案把工业企业锁在一个狭小的窠臼之中,使他们无法选择希望使用的部件。

在另一个市场有个成功的榜样——电信服务业也曾面临着专有设备的垄断,但世界上最大的电信运营商中有十多家已经开始采取行动。他们合作推进转型,走向可互操作的解决方案,这就是基于工业标准服务器的方法,称为网络功能虚拟化(NFV)。在短短几年之后,电信设备供应商现在已经开始提供基于软件的网络功能,这些功能可以运行在商业现成的(COTS)服务器上,从而实现了规模经济性、广泛的供应商选择和互操作性。

如今,工业企业也正在发生类似的变革。

“软件定义工业架构”的优点

基于开放标准和开放平台,“软件定义工业架构”允许工业企业免于供应商锁定以及专有解决方案的相关缺陷。因此有助于大幅降低CAPEX和OPEX(资本支出和运营支出),提高灵活性,提高安全性,加速创新。

尤其值得一提的是在安全性方面,由于有了“软件定义工业架构”,主要的硬件平台就只是服务器,它比在一个专有的工业自动化解决方案中实现安全性所花费的成本努力要少得多。IT行业已经开发了各种硬件和软件技术,用来对服务器实时保护,这些措施都可以被应用到“软件定义工业架构”,从而创建健壮的分层安全机制。另外,“软件定义工业架构”在虚拟化功能方面还包括一流的网络安全机制(工业自动化安全功能),很容易即可被纳入系统,而且成本也不高,这与电信业的NFV相当类似。这些功能包括防火墙、VPN集中器、入侵检测系统(IDS)和入侵防御系统(IPS)、SIEM,甚至可包括尚待开发的安全功能。

对“软件定义工业架构”的要求

“软件定义工业架构”解决方案必须可靠且安全地运行,能够实时收集真实的工业数据并及时做出响应。为了实现这一点,它的基础设施必须将操作和控制功能合并起来,并满足以下标准:1.低延迟的虚拟化;2. 高度确定性的网络互连;3. 高可用性;4. 增强的安全性;5. 全生命周期管理;6. 增强的平台感知与监控等。

在应用方法方面,可基于开放的x86虚拟化架构,采用COTS硬件,“软件定义工业架构”解决方案必须支持IT技术的轻松集成,例如Hadoop、Apache Storm、Java分析引擎、Linux和Linux容器。同时,这些解决方案必须实现OT技术,能够满足实时需求,因此这比一般的IT系统更为严格。其解决办法可以通过Linux或VxWorks等操作系统中的硬实时性(Hard Real-Time)来实现。

风河为“软件定义工业架构”提供的OS平台

工业物联网也是由云端、网络和边缘端组成。

*网络方面,由于许多“软件定义工业架构”的有关要求已经通过电信网络NFV实现了,但是工业需要更高的安全性、可靠性,为此风河推出了Titanium Control(如图2)。

值得一提的是,风河Titanium Cloud家族有三款产品:Titamiun Edge、Titamiun Core和Titamiun Control。Titamiun Edge、Titamiun Core服务于通信/电信,而Titamiun Control增加了满足工业需要的高可靠、高安全、低延迟等功能,是虚拟化平台(如图1红色部分)。

 

如何用“软件定义工业架构”实现数字工厂

 

图2:风河Titanium Control结构框图

*云端。数字工厂面临OT和IT的配合,需要打通OT与IT/边缘与云端之间的隔阂。风河与Oracle已开始了这方面的合作——不久前,Oracle IoT Cloud Service与风河Wind River Helix Device进行了整合,可以让企业应用系统自动化地采集边缘设备传感器中的数据,并实现情景化。

这套集成化的解决方案可使设备中的数据快速进入企业后端的ERP、CRM、资产管理和各种特定目标领域的应用系统之中。而且,它为企业客户提供了简洁明了的配置和部署经验,甚至可以直接远程启动设备,并将其中的数据安全地导入企业应用系统。

*边缘。边缘端的设备分为两大类。

一类是纯粹运行在边缘,例如控制器等。风河有VxWorks和Linux操作系统。典型的案例如日本欧姆龙公司,2017年欧姆龙推出了新型的IPC平台,包含了风河的VxWorks和Linux操作系统。由此帮助欧姆龙将安全的物联网互连能力与高速、高精度实时自动化能力相结合,达到质量、稳健性和长期可靠性等方面的严格标准;同时还为终端用户提供了灵活性,允许他们自由地选择由VxWorks或Linux操作系统驱动的控制器。

 

如何用“软件定义工业架构”实现数字工厂

 

图3 欧姆龙自动化系统示意图(图片来源:欧姆龙官网:http://www.omron.com.cn/)

另一类是虚拟化在云端,因此尽管看起来是边缘端软件,实际运行在云端。典型OS产品如风河Helix Device Cloud,其主要运行在云端,但必须在设备端有代理,因为要从设备端取数据,主要是对设备端进行管理。

小结

数字工厂中的IT和OT系统需要对接、融合。“软件定义工业架构”可以基于COTS服务器硬件和软件平台,方便、灵活、快速地启动工作。

风河公司有针对工业云、网络和边缘丰富的OS,例如针对网络的Titanium Control,针对云的Helix Device,针对边缘的VxWorks、Linux,以及看起来在边缘、实际虚拟在云端的Helix Device Cloud等。

本文由大比特资讯收集整理(www.big-bit.com)

  • 赞一个(
    0
    )
  • 踩一下(
    0
    )
分享到:
阅读延展
智能制造 数字工厂 工业控制系统
  • 2018年我国工业现状:工业4.0仍在尝试阶段

    2018年我国工业现状:工业4.0仍在尝试阶段

    我国目前仍处于“工业2.0”(电气化)的后期阶段,“工业3.0”(信息化)还待普及,“工业4.0”正在尝试尽可能做一些示范,制造的自动化和信息化正在逐步布局。

  • 国产机器人加速崛起 2018年全球将有232万台工业机器人上岗

    国产机器人加速崛起 2018年全球将有232万台工业机器人上岗

    中国经济信息社《全球智能制造发展指数报告(2017)》在常州发布,结果显示中国名列智能制造发展“先进型”国家行列,综合排名全球第 6位,预计今年全球将有 232 万台工业机器人被部署在工厂车间。

  • 百亿级机器人集群在经开区加速崛起 助推产业转型升级

    百亿级机器人集群在经开区加速崛起 助推产业转型升级

    近年来,“中国制造2025”从概念走向实际,在未来的智能工厂中,机器人是最不可缺少的一个关键因素。随着中国智能工业的升级调整及人力成本的提升,机器人在智能制造中的作用越来越突出。陕西省、西安市也将发展机器人产业作为培育发展新动能的重要战略手段。

  • 沈阳三年内要建设10家智能工厂

    沈阳三年内要建设10家智能工厂

    记者5月23日获悉,沈阳市国家大数据综合试验区建设三年行动计划(2018-2020年)已经正式印发。沈阳市将加快智能制造基础设施建设、实施企业上云计划,通过工业互联网快速发展推动传统产业转型升级。

  • 提前探秘一场今年必看的深圳物联网博览会

    提前探秘一场今年必看的深圳物联网博览会

    为推动物联网产业健康有序发展,工信部制定了《物联网发展规划(2016-2020年)》;为响应《中国制造2025》的国家号召,企业面向制造业提供的物联网解决方案也在全国遍地开花。物联网的典型应用包括智能交通、智慧城市、智慧物流、智能工厂、智能零售、智能家居、智慧医疗等各类场景。

  • AHTE 2018揭秘电子装配领域新技术

    AHTE 2018揭秘电子装配领域新技术

    作为自动化生产装配行业盛会,AHTE 2018 第十二届上海国际工业装配与传输技术展览会(以下简称:上海国际工业装配展)一直致力于推动电子行业的自动化升级改造。通过展示全面的自动化系统集成解决方案,呈现智能制造未来,引领行业发展,促进新产品、新技术、新理念在电子生产装配领域的应用……

  • ABB、HPE与威图联合推出安全边缘数据中心 推动工厂数字化

    ABB、HPE与威图联合推出安全边缘数据中心 推动工厂数字化

    近日,在德国汉诺威工业博览会上,ABB、慧与(HPE)和威图(Rittal)联合推出了专门为工业和电信环境定制的安全边缘数据中心(SEDC)。该设备及解决方案可以帮助客户在最靠近运维(OT)、机器和设备端运用企业级信息技术(IT),以实现低延迟及安全可靠的数字化流程。

  • 沈阳智能制造项目带动60亿元投资

    沈阳智能制造项目带动60亿元投资

    近年来,沈阳传统制造业“存量变革”日益加快、新兴产业“增量崛起”势头不断增强,沈阳正在向着东北亚先进装备智能制造中心的目标大踏步迈进。

  • 智能制造+智能工厂齐驱 开启新一轮工业革命

    智能制造+智能工厂齐驱 开启新一轮工业革命

    新一轮工业革命的本质是未来全球新工业革命的标准之争,各个国家都在构建自己的智能制造体系,智能制造和智能工厂也成为了新一轮工业革命的两大主要目标。

  • 智能工厂迎来高速发展期 加大企业转型升级力度

    智能工厂迎来高速发展期 加大企业转型升级力度

    智能工厂作为智能制造范畴之一,也迎来了高速发展期。除了荣获工信部智能制造试点示范项目的企业之外,各行各业众多企业也在进行智能工厂的建设,加大企业转型升级的力度。

  • 如何用“软件定义工业架构”实现数字工厂

    如何用“软件定义工业架构”实现数字工厂

    现代制造流程日趋复杂,因此需要利用新一代信息技术(IT)、操作技术(OT),对企业所有的资源进行集成管理,及时识别并处理制造过程中的波动,实现对制造过程“4M”(Man-Machine-Material-Method,人-机-料-法)要素的实时控制与优化,以维持制造过程的稳定性,提高企业关键绩效水平以降低制造成本。

  • 深度分析中国工业领域智能制造设备市场

    深度分析中国工业领域智能制造设备市场

    我国制造业总体大而不强,与发达国家基本完成工业3.0相比,我国绝大多数制造企业在核心技术,关键零部件领域仍处于 2.0 向 3.0 过渡,甚至处于在 2.0 以下的阶段。结合工业 4.0,我们判断我国工厂到智能型工厂演进需要经历三个步骤:工厂——自动化工厂——数字信息化工厂——智能化工厂。

  • 瑞萨电子推出5款新产品 扩充其16位微控制器产品线

    瑞萨电子推出5款新产品 扩充其16位微控制器产品线

    瑞萨电子宣布推出R7F0C205L、R7F0C206L、R7F0C206M、R7F0C207M和R7F0C208M等5款新产品,扩充其16位微控制器(MCU)产品线,进一步加强对触控式家电设备、智能楼宇、工业自动化和便携式设备应用的开发支持。嵌入式开发人员可以利用新产品在单芯片上同时集成用户界面(包括电容触控键、LED和LCD)和系统控制功能。

  • 中国“机器人潮”正在来袭!

    中国“机器人潮”正在来袭!

    据报道,在中国,工业机器人制造商的舞台变得越来越大。继高铁和人工智能后,中国的机器人制造也正在赶超西方工业化国家。

  • 2018年工业自动控制系统行业市场规模将超4000亿元

    2018年工业自动控制系统行业市场规模将超4000亿元

    近日,由中国提出的《工业自动化系统与集成机床数控系统 一般要求》国际标准提案,经国际标准化组织自动化系统与集成技术委员会物理设备控制分会(ISO/TC184/SC1)批准正式立项,是ISO/TC184/SC1中首次由中国提出并成功立项的项目。

  • 日本电产安萨尔多工业系统公司推出新款超快速充电器

    日本电产安萨尔多工业系统公司推出新款超快速充电器

    日前,日本电产安萨尔多工业系统公司(Nidec ASI)宣称,它们推出了新款超快速充电器(Ultra Fast Charger,UFC),在15分钟内可以为新一代电动车充电至80%,同时可在最小范围内控制对电网的影响。

  • 智能装备制造行业发展前景分析

    智能装备制造行业发展前景分析

    智能制造装备,即具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备,它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。智能制造装备主要包括新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线。

  • 传感器+AI将启动工业新样貌

    传感器+AI将启动工业新样貌

    传感器+AI开启工业新样貌-据报导,工业生产中心的变化通常很缓慢,不容易适应其它新技术。大多数工厂的机器都是类比讯号,并且使用过时的可编程逻辑控制器进行备份,连接到监控和数据采集(SCADA)与分布式控制系统(DCS)的机器比传统机器先进,但无法产生综合管理系统。

微信

第一时间获取电子制造行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索“大比特商务网”或者“big-bit”,或用手机扫描左方二维码,即可获得大比特每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!

发表评论

  • 最新评论
  • 广告
  • 广告
  • 广告
广告
Copyright Big-Bit © 1999-2017 All Right Reserved 大比特资讯公司 版权所有      未经本网站书面特别授权,请勿转载或建立影像,违者依法追究相关法律责任