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CODESYS 副總經理(lǐ)孫偉傑:IT 與 OT 融合助力實現工業智能

2021-1-7新聞

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12月(yuè)17号,“2021年中國運動控制/直驅産業高(gāo)峰論壇”在深圳隆重舉行,五百多(duō)名業内人(rén)士彙聚一堂,共謀行業發展大(dà)計。在主論壇環節,CODESYS軟件集團(中國)副總經理(lǐ)孫偉傑先生做(zuò)“IT與OT融合助力實現工業智能”的(de)主題演講,深入介紹了(le)CODESYS在軟件方面實現IT和(hé)OT融合以及助推工業智能發展的(de)情況。


01
工業智能及作用(yòng)

随著(zhe)近幾年AI技術、物(wù)聯網(IoT)、雲計算(suàn)(Cloud computing)、數字孿生(Digital twins)、5G通(tōng)訊的(de)發展,催生了(le)智能制造和(hé)工業互聯網,最終形成了(le)工業領域的(de)智能化(huà)發展趨勢,又被稱爲“工業智能”。

工業智能這(zhè)一概念是随著(zhe)人(rén)工智能技術和(hé)信息技術的(de)不斷發展,以及其與工業應用(yòng)的(de)不斷融合而出現的(de)。工業智能貫穿在工業生産鏈中,服務于工業産業鏈上遊、下(xià)遊的(de)各個(gè)生産階段,以工業數據爲基礎,以人(rén)工智能算(suàn)法爲核心,同時(shí)輔助一些其他(tā)先進信息技術,如最新的(de)互聯網、5G等等,實現工業産業鏈各個(gè)環節的(de)工業智能,目的(de)是重塑工業形态,提升了(le)工業能力。

在工業發展的(de)過程中,第一次工業革命是機械化(huà),第二次工業革命是電氣化(huà),第三次是自動化(huà)化(huà),而在目前階段,網絡化(huà)、數字化(huà)、智能化(huà)是發展的(de)重點。

工業智能技術可(kě)優化(huà)制造業産業結構。一方面,工業智能将逐步淘汰某些制造業相對(duì)落後的(de)部門(單元)。工業智能會替代某些産品的(de)功能,這(zhè)類産品所屬的(de)行業則會随之不斷萎縮直至消失。制造業中一些傳統機械裝備及與之配套的(de)零部件制造可(kě)能面臨市場(chǎng)萎縮的(de)風險,不具有工業智能功能的(de)傳統電子信息産品也(yě)将面臨巨大(dà)的(de)升級壓力。


另一方面,工業智能将徹底改造某些行業。工業智能與傳統制造産品融合,短期内體現爲提供一些新的(de)功能,但最終會徹底颠覆産品和(hé)産業的(de)架構。例如,工業智能驅動的(de)無人(rén)駕駛取代傳統汽車後,交通(tōng)系統、法律法規、汽車的(de)銷售和(hé)使用(yòng)方式,以及以汽車爲核心的(de)商業生态系統都會發生革命性變化(huà)。未來(lái),智能化(huà)将成爲絕大(dà)多(duō)數産品的(de)标準基礎功能之一,幾乎所有的(de)制造業産品都将因其改變。同時(shí),工業智能及相關行業将發展爲新的(de)支柱産業。作爲一項通(tōng)用(yòng)目的(de)技術,工業智能在各個(gè)産業、各個(gè)領域都有巨大(dà)的(de)應用(yòng)空間。許多(duō)新技術随著(zhe)技術成熟和(hé)市場(chǎng)需求擴大(dà),最後會演化(huà)爲新的(de)行業,工業智能及相關支持技術和(hé)衍生服務也(yě)必将發展成爲一個(gè)規模龐大(dà)的(de)産業體系。

工業智能還(hái)将提高(gāo)制造業生産效率:

  • 工業智能可(kě)提高(gāo)制造業智能化(huà)水(shuǐ)平,延長(cháng)工廠開工時(shí)間。使用(yòng)更多(duō)的(de)智能機器人(rén)意味著(zhe)工廠和(hé)車間可(kě)以實現更長(cháng)的(de)作業時(shí)間,企業不需要負擔多(duō)餘的(de)加班費用(yòng)就能夠讓工廠24小時(shí)開工運轉,美(měi)國、日本、德國等國家都已經出現了(le)不停工的(de)“無人(rén)工廠”;


  • 工業智能可(kě)促進生産與需求的(de)匹配,提高(gāo)生産線的(de)柔性。工業智能通(tōng)過預測市場(chǎng)趨勢,在整個(gè)産業鏈上科學安排生産計劃,使各個(gè)環節在滿足需求的(de)前提下(xià)保持最低庫存,甚至是“零庫存”,同時(shí)提高(gāo)需求與産品的(de)匹配效率;


  • 工業智能可(kě)提升質檢水(shuǐ)平,提高(gāo)産品良品率。工業智能在生産線各個(gè)環節全面實時(shí)監控,與傳統方式相比,工業智能對(duì)生産過程的(de)監控能大(dà)幅度提高(gāo)企業對(duì)産品質量的(de)監管和(hé)控制能力,降低産品不良率,提高(gāo)生産效率。有的(de)企業采用(yòng)工業智能對(duì)産品生産過程進行全面質檢,每年可(kě)增加上億元利潤。

 
02
IT與OT融合推動工業智能發展


OT(Operational Technology)指的(de)是操作技術,是工廠内的(de)自動化(huà)控制系統操作專員(yuán)爲自動化(huà)控制系統提供支持,确保生産正常進行的(de)專業技術。OT被認爲是現代智能工廠的(de)支柱。它控制著(zhe)工廠的(de)基礎設施,并使工廠生産線正常運轉。随著(zhe)更多(duō)的(de)機器和(hé)組件相互連接,OT 的(de)重要性得(de)到了(le)增強。通(tōng)過提供工廠車間的(de)實時(shí)信息,物(wù)聯網 (IoT)正在模糊辦公室和(hé)車間工廠之間的(de)界限。

IT(Information Technology)即信息技術,是用(yòng)于管理(lǐ)和(hé)處理(lǐ)信息所采用(yòng)的(de)各種技術的(de)總稱,主要是應用(yòng)計算(suàn)機科學和(hé)通(tōng)信技術來(lái)設計、開發、安裝和(hé)實施信息系統及應用(yòng)軟件。對(duì)所有智能企業,IT都是必不可(kě)少的(de)。從客戶關系管理(lǐ),到管理(lǐ)信息系統到電子郵件,一切都是在IT 基礎架構上運行的(de)。

構建在新一代信息技術(新IT)上的(de)人(rén)工智能技術主要支撐實現“智能化(huà)”,而基于OT技術的(de)工業生産是智能技術的(de)“落地舞台”。
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IT和(hé)OT的(de)融合一直在進行中,隻不過前期進行比較慢(màn),這(zhè)幾年随著(zhe)新技術的(de)發展,進行比較快(kuài),包括軟件的(de)分(fēn)層、現場(chǎng)層、控制層、管理(lǐ)層、ERP管理(lǐ)等等,都是IT、OT融合的(de)體現,IT和(hé)OT的(de)融合必然是一種趨勢。

在自動化(huà)和(hé)信息化(huà)方面,從純粹的(de)人(rén)工操作到自動化(huà)生産,從手工記錄到無紙化(huà)車間,随著(zhe)信息化(huà)、自動化(huà)水(shuǐ)平的(de)提升,數字化(huà)、智能化(huà)、網絡化(huà)工廠的(de)特點及優勢最終體現在以下(xià)幾個(gè)方面:

1)綜合運用(yòng)OPC UA技術、數字孿生技術、大(dà)數據技術、人(rén)工智能技術、5G技術等;
2)柔性自動化(huà)生産;
3)信息和(hé)自動化(huà)設施融合;
4)動态感知、實時(shí)分(fēn)析、自主學習(xí)、持續優化(huà);
5)從大(dà)規模生産轉變爲定制化(huà)小批量生産。

03
IT與OT的(de)融合需要工業軟件助推


工業軟件本質是将工業知識軟件化(huà),它将企業在産品的(de)規劃、設計、生産、銷售、服務等核心流程中的(de)經驗積澱融合在軟件系統中,用(yòng)以提升企業全流程的(de)工作效率。

CODESYS在IT方面的(de)解決方案包括:

  • CODESYS Edge Gateway -- 連接工業現場(chǎng)設備與雲服務的(de)工業邊緣網關;

  • CODESYS OPC UA -- 跨廠商與跨平台的(de)新一代工業以太網技術;

  • CODESYS IIoT庫 – 豐富的(de)工業物(wù)聯網通(tōng)信協議(yì)包;

  • CODESYS IoT Hub – 輕松實現工業現場(chǎng)設備與雲服務的(de)消息交換。

 
CODESYS在OT方面的(de)解決方案有:

  • CODESYS 開發系統 -- 基于IEC 61131-3 的(de)控制系統編程開發平台;

  • CODESYS Runtime -- 基于IEC 61131-3 标準的(de)控制器實時(shí)運行系統;

  • CODESYS 可(kě)視化(huà) -- HMI界面開發集成在IEC 61131-3 編程開發環境中;

  • CODESYS 現場(chǎng)總線 -- 支持數十種主流現場(chǎng)總線協議(yì);

  • CODESYS Motion+CNC -- 将運動控制與邏輯控制合二爲一;

  • CODESYS Safety -- 基于IEC 61508 标準的(de)安全控制器的(de)解決方案。

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CODESYS基于大(dà)數據與工業物(wù)聯網技術的(de)智能工業雲解決方案,可(kě)以實現從設備端(控制器)到雲端整體解決方案。

在設備端,我們提供運行在設備上的(de)工業級實時(shí)系統内核Runtime、可(kě)視化(huà)組件(實現網絡可(kě)視化(huà)編程)以及工業實時(shí)總線。同時(shí),OPC UA Server作爲CODESYS Runtime的(de)組件之一,可(kě)實現不同硬件架構或不同操作系統的(de)設備之間以及設備與工廠之間的(de)數據交換和(hé)傳輸。設備端與雲端通(tōng)過OPC UA通(tōng)信,可(kě)以真正實時(shí)地、跨時(shí)區(qū)地将過程數據上傳到雲端,實現基于人(rén)工智能算(suàn)法的(de)數據分(fēn)析、數據監控、數據存儲、機器學習(xí)等功能。

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在IT與OT融合的(de)趨勢下(xià),CODESYS作爲開放式控制系統平台軟件,結合數字孿生、大(dà)數據、工業雲、人(rén)工智能技術,形成了(le)涵蓋設備控制、邊緣計算(suàn)及雲邊協同的(de)整套IoT解決方案。其滿足工業現場(chǎng)數據基于物(wù)聯網協議(yì)的(de)數據采集,基于人(rén)工智能算(suàn)法的(de)數據優化(huà)、數據分(fēn)析,基于雲平台的(de)數據存儲、深度學習(xí)等功能。

在制造業中,重要數據來(lái)源于設備端,CODESYS軟件爲數字化(huà)工廠的(de)搭建提供了(le)設備層關鍵技術,使得(de)控制變得(de)更加智能化(huà),做(zuò)到“動态感知、實時(shí)分(fēn)析”。同時(shí),這(zhè)對(duì)數據驅動決策優化(huà),CODESYS IoT方案通(tōng)過設備層數據感知實現生産管理(lǐ)環節優化(huà),實現了(le)基于設備端、邊緣端、雲端的(de)分(fēn)布式協同控制架構。