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圖片來(lái)源：CEChina

作者 | Tim Gellner

在當(dāng)今不斷發(fā)展的工業(yè)自動(dòng)化世界中，在更智能、更高效和快速的系統(tǒng)和軟件應(yīng)用中，數(shù)據(jù)扮演著越來(lái)越重要的角色。對(duì)于制造商而言，他們擁有的最有影響力的信息源更多是來(lái)自運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）的數(shù)據(jù)。畢竟，制造企業(yè)的最終目的是盡可能以最有效的方式從原材料生產(chǎn)成品，并將這些成品出售給客戶(hù)。得益于開(kāi)放的系統(tǒng)架構(gòu)和創(chuàng)新的軟件應(yīng)用，過(guò)去十年來(lái)，OT 和信息技術(shù)（IT）系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流不斷增加。

例如，在過(guò)程控制和自動(dòng)化系統(tǒng)中廣泛采用的EtherNet/IP 以太網(wǎng)協(xié)議，以及將較舊的協(xié)議遷移到標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)框架中運(yùn)行等，已使更多的制造企業(yè)從專(zhuān)有通信和硬件轉(zhuǎn)移到整個(gè)企業(yè)的開(kāi)放式連接。這些基礎(chǔ)通信的融合，提高了自動(dòng)化層和業(yè)務(wù)層之間的互操作性。

這種融合還為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）技術(shù)和設(shè)備打開(kāi)了大門(mén)，推動(dòng)了大數(shù)據(jù)爆炸，并幫助將數(shù)字孿生和人工智能（AI）等其它技術(shù)帶到了最前沿。了解OT 層和IT 應(yīng)用程序之間更廣泛的集成和數(shù)據(jù)流，使制造商有機(jī)會(huì)利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出更明智和及時(shí)的業(yè)務(wù)決策。

在這些IT 與OT 系統(tǒng)的集成中，最常見(jiàn)的是企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、過(guò)程控制系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)、設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）等之間的交互。從原材料到制成品，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要使用OT 數(shù)據(jù)來(lái)履行專(zhuān)門(mén)的職能。

▎在OT 和IT 數(shù)據(jù)集成的過(guò)程中，應(yīng)著眼于誰(shuí)在何時(shí)需要數(shù)據(jù)以及如何做出更明智的決策。

ERP 系統(tǒng)是維護(hù)公司賬簿的“記錄系統(tǒng)”。它從會(huì)計(jì)角度管理訂單、庫(kù)存、生產(chǎn)和成品。在較高的層次上，ERP 系統(tǒng)軟件會(huì)通過(guò)生產(chǎn)訂單，告訴MES 生產(chǎn)什么以及要生產(chǎn)多少。MES 反過(guò)來(lái)告訴過(guò)程控制系統(tǒng)所需的材料、數(shù)量和滿(mǎn)足訂單所需的設(shè)備。

過(guò)程控制系統(tǒng)根據(jù)信息運(yùn)行，以完成生產(chǎn)材料所需的工作，同時(shí)向MES 報(bào)告其進(jìn)度。在正常產(chǎn)品生產(chǎn)期間，過(guò)程中的特定步驟可能需要在實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)中對(duì)要生產(chǎn)的材料進(jìn)行采樣和分析，以確定產(chǎn)品是否符合規(guī)格。該分析的結(jié)果可以在過(guò)程控制系統(tǒng)中啟動(dòng)操作，其中可能包括報(bào)廢材料，將材料送回整個(gè)流程進(jìn)行返工或?qū)⑵浒l(fā)發(fā)運(yùn)。

設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)視設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況、運(yùn)行時(shí)間、空閑時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、功耗以及所有源于OT 層的其它關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)還可跟蹤設(shè)備維護(hù)歷史記錄、備件、使用的零件、備件庫(kù)存、供應(yīng)商和成本、維護(hù)計(jì)劃以及其它屬性。

SCADA 系統(tǒng)監(jiān)視過(guò)程報(bào)警和事件，包括生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行人員采取的任何措施。過(guò)程歷史數(shù)據(jù)庫(kù)不斷收集和存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，包括時(shí)間序列過(guò)程數(shù)據(jù)、批處理數(shù)據(jù)以及其它測(cè)量數(shù)據(jù)。過(guò)程控制系統(tǒng)生成的大量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)捕獲的數(shù)據(jù)，為對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行整體狀態(tài)監(jiān)控提供了基礎(chǔ)。

為了使過(guò)程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)及其所有交互組件在回顧視圖之外仍然有用，數(shù)據(jù)必須能夠在IT 系統(tǒng)提供的情境中構(gòu)建框架。要做到這一點(diǎn)，這些上層IT 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)必須是可訪問(wèn)的。在現(xiàn)代的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)中，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)可利用通用和開(kāi)放的接口技術(shù)，包括用于過(guò)程控制的OLE（OPC）和結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言（SQL）等，通過(guò)以太網(wǎng)將其用于OT 和IT系統(tǒng)。

通過(guò)仔細(xì)查看OT 產(chǎn)生的廣泛的數(shù)據(jù)和IT應(yīng)用程序已消耗的數(shù)據(jù)，并在每個(gè)應(yīng)用程序的范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行情景化，制造企業(yè)可以獲得用來(lái)構(gòu)建數(shù)字孿生模型的原始數(shù)據(jù)。

數(shù)字孿生是關(guān)于生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品和過(guò)程的虛擬模型。在密歇根大學(xué)制造工程師協(xié)會(huì)會(huì)議上的一次演講中，該概念也被描述為產(chǎn)品生命周期管理（PLM）的基礎(chǔ)模型。數(shù)字孿生模型被用于優(yōu)化實(shí)物資產(chǎn)、系統(tǒng)和制造流程以及產(chǎn)品生命周期管理的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)。

如果將IT 應(yīng)用中的情境化數(shù)據(jù)與OT 層中的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)一起使用，則可以構(gòu)建設(shè)施、設(shè)備和產(chǎn)品的完整數(shù)字孿生模型，涵蓋從收到訂單到發(fā)貨以及其它所有過(guò)程?；谖锢韺?shí)體的基本狀態(tài)，數(shù)字孿生模型以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的方式將建立的模型、收集的數(shù)據(jù)做出高度寫(xiě)實(shí)的分析，用于系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和優(yōu)化。

盡管這些豐富的信息對(duì)于設(shè)施至關(guān)重要，但真正的目的在于使用這些信息做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策，以預(yù)測(cè)未來(lái)可能的業(yè)務(wù)變化，例如：

得益于更緊密的OT 和IT 系統(tǒng)集成，制造企業(yè)正在意識(shí)到增加及時(shí)、可執(zhí)行的數(shù)據(jù)的好處。這方面的一個(gè)例子是減少企業(yè)適應(yīng)生產(chǎn)事件的時(shí)間。這可能包括短期事件（例如，不可預(yù)見(jiàn)的設(shè)備故障）或長(zhǎng)期事件（例如，產(chǎn)品規(guī)格變更）。這種制造敏捷性是確保和保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要戰(zhàn)略組成部分。

制造業(yè)正處在第四次工業(yè)革命工業(yè)4.0的開(kāi)始階段。這個(gè)時(shí)代將不僅由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，而且還將由從數(shù)據(jù)中獲得的信息，并將這些信息應(yīng)用到整個(gè)工業(yè)環(huán)境中的設(shè)備、流程、設(shè)施和人員。在這條道路上，整合OT 和IT系統(tǒng)是重要的第一步。機(jī)器學(xué)習(xí)和AI 等其它新興技術(shù)，可以徹底改變制造企業(yè)使用集成IT 與OT 數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建模型的能力，這些模型構(gòu)成了提高企業(yè)整體效率、質(zhì)量和敏捷性的基礎(chǔ)。