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MES和(hé)SCADA的(de)未來(lái)會不會更緊密地結合在一起?

2021-12-24新聞

本文選自AutomationWorld丨作者貝絲·斯塔克波爾

Aug 3rd, 2021


盡管SCADA(監督控制和(hé)數據采集)和(hé)MES(制造執行系統)之間有越來(lái)越多(duō)的(de)重疊迹象,但這(zhè)兩個(gè)自動化(huà)主流更有可(kě)能作爲一對(duì)緊密結合的(de)夫婦共存,而不是作爲一個(gè)單一的(de)動力源制造平台重新出現。

SCADA系統傾向于諸如PLC和(hé)傳感器等設備的(de)亞秒級通(tōng)信工作,以監測和(hé)控制車間設備和(hé)工作流程的(de)細枝末節。MES在更高(gāo)的(de)層次上運作,作爲控制中心,監督生産調度、質量控制和(hé)可(kě)追溯性,以及其他(tā)關鍵的(de)操作方面。

因此,這(zhè)些系統在曆史上一直是孤立的(de),針對(duì)制造領域的(de)不同方面。但它們的(de)功能已經開始凝聚在一起。SCADA正被賦予先進的(de)功能,如内置智能、關系數據庫和(hé)有限的(de)跟蹤能力,而MES系統則通(tōng)過實時(shí)生産監控和(hé)與不斷增長(cháng)的(de)、更複雜(zá)的(de)傳感器網絡的(de)直接通(tōng)信來(lái)實現轉變。



專家表示

這(zhè)些平台的(de)共同命運是更緊密的(de)整合和(hé)界限的(de)模糊,因爲制造商正在努力實現所謂的(de) "單層玻璃",這(zhè)是實現更快(kuài)、更有效決策的(de)關鍵。


GE Digital-Ranbir Saini

自動化(huà)軟件産品管理(lǐ)總監 

這(zhè)不是MES與SCADA的(de)問題,而是人(rén)們想要實現的(de)目标。那都是關于提高(gāo)效率、降低成本和(hé)使人(rén)員(yuán)更有效。要做(zuò)到這(zhè)一點,需要一個(gè)單一的(de)玻璃窗(chuāng),特别是今天的(de)操作員(yuán)更加精通(tōng)技術,并期望在平闆電腦(nǎo)上獲得(de)統一的(de)體驗。



GE Digital-Ranbir Saini 

自動化(huà)軟件産品管理(lǐ)總監 

有了(le)單一玻璃窗(chuāng)的(de)概念,工廠車間的(de)操作員(yuán)、主管和(hé)其他(tā)制造業的(de)專業人(rén)員(yuán)可(kě)以在綜合儀表闆和(hé)可(kě)視化(huà)中獲得(de)他(tā)們所需要的(de)關于單個(gè)設備資産、生産線性能和(hé)工廠車間頂線指标的(de)所有數據,而不是過去那種孤立的(de)數據點和(hé)無數的(de)HMI屏幕。"最後,MES或SCADA[辯論]隻是描述了(le)一套支持互操作性和(hé)數據交換的(de)能力,以一種上下(xià)文的(de)方式,使每個(gè)人(rén)都能看到所有的(de)數據,并利用(yòng)它來(lái)做(zuò)出明(míng)智的(de)決策,"


資  訊

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随著(zhe)MES和(hé)SCADA的(de)任務圍繞設備數據采集、可(kě)視化(huà)和(hé)功能重疊而合并,這(zhè)就爲融合提供了(le)可(kě)能。


但是,MES和(hé)SCADA系統的(de)全盤合并并沒有多(duō)大(dà)意義,這(zhè)是有原因的(de)。從ISA 95或Purdue模型(一種工業通(tōng)信的(de)層次結構)的(de)角度來(lái)看,SCADA系統在二級上運行,即以亞秒級的(de)速度與PLC和(hé)其他(tā)低級控制交換實時(shí)、時(shí)間序列數據。


另一方面,MES在一個(gè)更長(cháng)的(de)時(shí)間尺度上運行--相對(duì)于亞秒級的(de)控制數據,MES作爲一個(gè)基于交易的(de)系統,在數小時(shí)甚至數天和(hé)數周内提取數據。


考慮現實世界中監測一個(gè)批處理(lǐ)罐的(de)例子。SCADA每秒都在監測溫度;如果檢測到超出範圍的(de)變化(huà),就會啓動一個(gè)過程修正,使溫度回到正常範圍。MES也(yě)關注儲罐溫度,但從超出标準的(de)讀數是否會導緻異常,以确保未來(lái)的(de)質量控制。


"這(zhè)些系統在不同的(de)時(shí)間尺度下(xià)運行--SCADA與時(shí)間序列數據聯系在一起,比如以非常快(kuài)的(de)節奏監測溫度,以确保安全和(hé)一切正常工作,"Aveva的(de)高(gāo)級副總裁兼監測和(hé)控制主管Rashesh Mody解釋說。"當把毫秒級的(de)數據與MES交易系統的(de)更大(dà)的(de)時(shí)間尺度結合起來(lái)時(shí),就會更加困難[而且]涉及到很多(duō)協調。"


速度上的(de)差異也(yě)會影(yǐng)響到每個(gè)系統與其他(tā)系統接口的(de)協議(yì)。SCADA依賴于OPC、EtherNet/IP和(hé)Modbus等工業協議(yì),而MES則支持更廣泛的(de)協議(yì),因爲它需要與SCADA和(hé)其他(tā)業務系統如ERP(企業資源規劃)系統對(duì)話(huà),通(tōng)常通(tōng)過防火牆的(de)保護使用(yòng)網絡服務和(hé)其他(tā)協議(yì)。


盡管有這(zhè)些差異,"扁平化(huà)堆棧 "和(hé)整合平台的(de)論點在于這(zhè)兩個(gè)系統都是從相同的(de)數據源中提取的(de),因此可(kě)以從精簡人(rén)機界面的(de)機會中獲益,系統集成公司Grantek的(de)智能制造總監Sam Russem指出。


Russem說:"它可(kě)以簡化(huà)操作員(yuán)和(hé)系統的(de)日常用(yòng)戶的(de)體驗,"他(tā)解釋說,很多(duō)時(shí)候,負責運行設備的(de)生産線操作員(yuán)需要與生産調度系統互動,以确定具體的(de)配方指令或挖掘有助于解決設備報警的(de)數據。"他(tā)補充說:"在舊(jiù)系統中,調度發生在MES中,設備控制發生在SCADA中。"将所有這(zhè)些信息通(tōng)過一個(gè)單一的(de)界面呈現給需要這(zhè)些信息的(de)人(rén),這(zhè)種想法使體驗更加順暢。"



事實上,Grantek已經與一家制造商合作,将MES功能整合到SCADA主幹系統中,并取得(de)了(le)很大(dà)的(de)成功。通(tōng)過添加類似于MES的(de)功能,如調用(yòng)ERP來(lái)獲取生産訂單,并通(tōng)過SCADA使用(yòng)這(zhè)些數據來(lái)安排生産線上的(de)訂單,制造商能夠減少整體的(de)基礎設施成本,同時(shí)爲操作員(yuán)提供集中的(de)數據可(kě)視化(huà)。"


Russem說:"通(tōng)過設計可(kě)以訪問MES數據的(de)SCADA屏幕,或者反過來(lái),有機會以你以前無法想象的(de)方式考慮屏幕,并爲操作員(yuán)和(hé)計劃員(yuán)每天的(de)工作增加價值。"融合故事的(de)一部分(fēn)是打破數據孤島和(hé)數據民主化(huà)。


Cox說,"合并 "平台的(de)好處是單一的(de)玻璃窗(chuāng),使操作員(yuán)能夠在同一屏幕上獲得(de)SCADA和(hé)MES的(de)數據,并具有更高(gāo)層次的(de)背景,而不必在不同的(de)系統之間切換。此外,在一個(gè)統一的(de)平台上開發,避免了(le)不同開發環境的(de)複雜(zá)性,也(yě)避免了(le)将同一數據映射到多(duō)個(gè)地方。"


他(tā)解釋說:"雖然Ignition提供了(le)與第三方MES或業務解決方案的(de)集成,但如果沒有記錄在案的(de)API(應用(yòng)編程接口)或開放标準,就很難讓這(zhè)些系統協同工作。"有了(le)統一的(de)開發環境,你可(kě)以更快(kuài)地解決挑戰和(hé)建立解決方案。它還(hái)爲未來(lái)奠定了(le)基礎......通(tōng)過擴展系統的(de)能力。"


Aveva的(de)Mody認爲,"合并 "MES/SCADA平台的(de)概念在單一資産甚至小型生産線的(de)層面上可(kě)能是可(kě)行的(de),但在大(dà)多(duō)數情況下(xià),需要的(de)是功能齊全的(de)最佳平台,支持比過去更高(gāo)層次的(de)整合,。


Aveva對(duì)更高(gāo)層次集成的(de)看法的(de)關鍵是一個(gè)模型驅動的(de)架構,它将其System Platform SCADA和(hé)InTouch HMI平台與MES和(hé)其他(tā)企業軟件連接起來(lái)。模型驅動的(de)架構允許部署模塊化(huà)的(de)MES應用(yòng),以實現更大(dà)的(de)可(kě)擴展性和(hé)易于定制,同時(shí)能夠将操作實踐定義爲數字工作流,可(kě)以跨越應用(yòng)。


羅克韋爾自動化(huà)通(tōng)過在SCADA層面增加一些類似于MES的(de)跟蹤和(hé)追蹤功能來(lái)整合其核心平台,但其真正的(de)重點是整合--盡管這(zhè)種整合不同于MES和(hé)SCADA的(de)直接聯系。"


羅克韋爾MES業務的(de)産品經理(lǐ)Todd Montpas解釋說:"在過去,集成是一個(gè)項目;你将MES數據下(xià)發到SCADA層面,但有不同的(de)數據結構和(hé)大(dà)量的(de)轉換需要。"現在我們讓它變得(de)簡單易行"。


簡化(huà)是通(tōng)過 "智能對(duì)象 "來(lái)實現的(de),它是識别可(kě)發現的(de)數據點和(hé)數據關系模型的(de)結構,現在它被配置在控制層面,作爲标簽結構的(de)一部分(fēn)。Montpas說,這(zhè)種方法甚至在機器踏上工廠車間之前就簡化(huà)了(le)集成過程。


除了(le)兩個(gè)平台之間更高(gāo)層次的(de)整合之外,背景化(huà)是融合故事的(de)另一個(gè)重要部分(fēn)。通(tōng)用(yòng)電氣通(tōng)過自定義視圖和(hé)特定角色的(de)儀表盤來(lái)解決這(zhè)個(gè)問題,将來(lái)自無數平台和(hé)資源的(de)數據轉化(huà)爲推動更好決策的(de)洞察力。


對(duì)于DelmiaWorks(原IQMS,現在是達索系統的(de)一部分(fēn))來(lái)說,在其MES平台上增加類似SCADA的(de)功能,如實時(shí)生産過程監控,一直是一個(gè)優先事項,但現實是SCADA系統不會消失,所以整合和(hé)優化(huà)使用(yòng)這(zhè)些數據是共存策略的(de)核心。"


DelmiaWorks的(de)負責人(rén)和(hé)達索系統公司的(de)高(gāo)級行業營銷經理(lǐ)Louis Columbus指出:"我們的(de)平台從第一天起就能夠整合SCADA數據,并通(tōng)過爲數據帶來(lái)更大(dà)的(de)适應性和(hé)上下(xià)文智能,繼續在MES層面上增加價值。




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認識到需要消除制造業中的(de)數據孤島,SCADA和(hé)MES軟件的(de)供應商正在增加一些功能,通(tōng)過更緊密的(de)整合和(hé)對(duì)開放标準的(de)擁抱來(lái)模糊這(zhè)兩個(gè)平台之間的(de)界限。


在應達自動化(huà),MES和(hé)SCADA的(de)融合是通(tōng)過其Ignition服務器平台的(de)模塊化(huà)實現的(de),該平台利用(yòng)OPC UA和(hé)MQTT等開放技術,作爲工廠車間資源的(de)樞紐。


通(tōng)過這(zhè)種方法,Sepasoft的(de)MES模塊可(kě)以直接插入Ignition,作爲附加組件,從一個(gè)組合平台上解決各種MES功能--例如,産品譜系、整體設備效率(OEE)、停機時(shí)間、統計過程控制(SPC)、配方,以及與ERP系統的(de)連接。


"企業已經厭倦了(le)因專有解決方案、缺乏集成選項和(hé)傳統的(de)定價模式而産生的(de)孤島,"應達自動化(huà)公司銷售工程部聯合總監Travis Cox說。"在數字化(huà)轉型或工業4.0時(shí)代,企業希望彎曲OT和(hé)IT的(de)世界,将系統整合在一起,實現更大(dà)的(de)數據訪問,并爲更多(duō)人(rén)提供數據。"


即使孤島式或混合式的(de)替換方案已不複存在,上下(xià)文和(hé)整合工作将繼續促進SCADA和(hé)MES之間更加智能和(hé)富有成效的(de)夥伴關系。"Iconics公司在三菱電機的(de)企業客戶總監Oliver Gruner說:"這(zhè)不是一個(gè)系統取代另一個(gè)系統的(de)問題,而是分(fēn)享兩個(gè)系統提供的(de)數據。"這(zhè)是利用(yòng)兩個(gè)系統的(de)最佳部分(fēn),将數據轉化(huà)爲信息。"




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