工業(yè)4.0開放聯(lián)盟& Prosys OPC

工業(yè)4.0是一個(gè)全球公認(rèn)的術(shù)語，用于定義智能制造的實(shí)踐。工業(yè)4.0開放聯(lián)盟旨在聯(lián)合供應(yīng)商來支持一個(gè)通用的交流架構(gòu)。Prosys OPC產(chǎn)品將幫助您在自己的系統(tǒng)中以最小的投入輕松實(shí)現(xiàn)與開放工業(yè)4.0的兼容。

01工業(yè)4.0

工業(yè) 4.0 參考架構(gòu)模型 (RAMI 4.0) 作為通用指南，可幫助構(gòu)建基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)系統(tǒng)。目的是幫助在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化專家了解如何設(shè)計(jì)他們的生產(chǎn)流程以滿足未來的需求。關(guān)鍵在于使用標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，以可控的方式將來自不同供應(yīng)商的傳感器、設(shè)備、機(jī)器和系統(tǒng)連接在一起。

工業(yè)4.0是政府推動(dòng)的工業(yè)4.0平臺(tái)計(jì)劃的一部分。其他德國(guó)組織，如ZVEI, NAMUR, DIN和VDMA已經(jīng)致力于工業(yè)需求的技術(shù)規(guī)范，并將其標(biāo)準(zhǔn)化為自己的和世界范圍內(nèi)的ISO和IEC標(biāo)準(zhǔn)。然而，在有與標(biāo)準(zhǔn)相匹配的產(chǎn)品之前，標(biāo)準(zhǔn)并不能幫助用戶。

2019年，KUKA、SAP、Beckhoff、Endress+Hauser、Hilscher、ifm和Multivac成立了一個(gè)新的開放合作組織，稱為工業(yè)4.0開放聯(lián)盟，旨在滿足用戶的需求。在三年的時(shí)間里，成員數(shù)量增長(zhǎng)到近100個(gè)，Prosys OPC自2020年以來一直是活躍成員。目的是幫助機(jī)器和系統(tǒng)供應(yīng)商使用最好的技術(shù)和通用標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)建通用的協(xié)議。

如圖1所示，起點(diǎn)是協(xié)調(diào)不同供應(yīng)商之間的機(jī)器和云服務(wù)。協(xié)調(diào)的目的是允許使用共享通信通道，而不是單獨(dú)安裝和配置每個(gè)系統(tǒng)。否則，一個(gè)擁有數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)供應(yīng)商的工廠將成為維護(hù)人員的噩夢(mèng)。

圖1.OI4旨在通過邊緣通信構(gòu)建從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到云服務(wù)的統(tǒng)一解決方案。

聯(lián)盟并沒有開發(fā)新技術(shù)。相反，它為正在使用的技術(shù)創(chuàng)建指導(dǎo)方針和最佳實(shí)踐。然而，該聯(lián)盟已經(jīng)創(chuàng)建了自己的參考體系結(jié)構(gòu)，為上述通信問題提供了一個(gè)協(xié)調(diào)的模型。顧名思義，聯(lián)盟是公開工作的，因此即使是非聯(lián)盟成員也可以訪問創(chuàng)建的文檔。

02行業(yè)分支和用例

聯(lián)盟的分支根據(jù)領(lǐng)域和技術(shù)工作組劃分，如圖2所示。特別注意化工、制藥和食品工業(yè)，以及機(jī)器和部件生產(chǎn)和倉(cāng)儲(chǔ)物流。由特定行業(yè)的工作組確定的大多數(shù)重要用例都收到了更具體的解決方案建議。例如，這些包括主資產(chǎn)模型(MAM)、狀態(tài)監(jiān)視(CM、設(shè)備運(yùn)行狀況)和設(shè)備綜合效率(OEE)計(jì)算。

圖2.工業(yè)4.0開放聯(lián)盟成員分布在工業(yè)和技術(shù)工作組中。

反過來，技術(shù)工作組為開發(fā)解決方案時(shí)允許供應(yīng)商之間兼容性的實(shí)踐創(chuàng)建了建議。技術(shù)解決方案已收集在共享參考體系結(jié)構(gòu)下。其中，您可以看到以下層級(jí)：物理機(jī)器層、工廠/工廠邊緣計(jì)算和云應(yīng)用。如圖3所示，這些級(jí)別之間的通信可以定義為子類別：開放邊緣連接、開放邊緣計(jì)算、開放運(yùn)營(yíng)商云平臺(tái)和公共云中心。

圖3.開放工業(yè)4.0參考體系結(jié)構(gòu)。AAS=資產(chǎn)管理殼，這是符合工業(yè)4.0架構(gòu)的數(shù)字孿生。消息總線實(shí)際上是一個(gè)MQTT代理。

03邊緣計(jì)算環(huán)境

開放邊緣計(jì)算指南(OEC)定義了對(duì)機(jī)器和應(yīng)用程序的要求。OEC推薦來自不同供應(yīng)商的應(yīng)用程序組件應(yīng)該在Docker容器中運(yùn)行。這正在成為工業(yè)界的普遍做法，但OEC的目標(biāo)是使用標(biāo)準(zhǔn)做法和接口解決多供應(yīng)商系統(tǒng)的維護(hù)問題。

OEC推薦的應(yīng)用程序之間的通信是基于mqtt的OPC UA PubSub協(xié)議。但是，它已經(jīng)擴(kuò)展并滿足額外的需求，例如雙向通信，OPC UA還沒有針對(duì)這些需求的解決方案。該建議還使用OPC UA中定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。新的OPC UA PubSub通信已經(jīng)可以適用于開放工業(yè)4.0解決方案，并被選為推薦標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)工作也有望在OPC UA PubSub中帶來新的有益改進(jìn)。

04Prosys OPC,OPC UA和開放工業(yè)4.0

Prosys OPC一直積極參與開放工業(yè)4.0工作組，盟通科技作為Prosys OPC的合作伙伴，在OPC UA和工業(yè)4.0方面一直與Prosys OPC保持著深度合作，如果您希望更多地了解聯(lián)盟及其工作原理，我們很高興與您分享我們的經(jīng)驗(yàn)。

在后續(xù)發(fā)展中，將會(huì)有更多工業(yè)技術(shù)規(guī)范添加到工業(yè)4.0這個(gè)大家庭中，我們目前正在添加對(duì)OI4 OEC通信的支持，這反過來使開發(fā)與開放工業(yè)4.0兼容的機(jī)器和應(yīng)用程序成為可能。通過這種方式，我們希望幫助行業(yè)盡可能可靠、輕松地利用這些新技術(shù)。

審核編輯 ：李倩