当今世界一场由“移动+互联网”(Mobile Internet)技术融合引发的变革,不仅影响到娱乐与休闲、社交与传媒、而且波及到餐饮与零售、金融与保险、电信与服务等领域。更为重要的是它还将改变企业的生产制造与市场营销思维模式,以及个人的生活消费习惯。
一、云计算自动化系统架构的产生背景
在移动互联网时代,人们由此摆脱桌面PC固定连线使用限制,从而实现全天候更为频繁和便捷的娱乐与工作、社交与营销等生活,由此导致数据的爆炸式增长迎来大数据(Bigdata)时代。例如:一分钟内,Twitter新发贴数超过28万;Facebook社交网络浏览量超过600万,同时增加350GB数据和180万个赞;Google执行了200万次搜索;Amazon销售了8.3万$;YouTube新增72个视频;Snapchat分享了10万张照片;此外还新增70个注册域名、571个网站,及发送了2.04亿封Email。因此当你正看着本篇文章时,信息就已迅速改变。
大数据时代又呼唤并诞生出一种新的云计算CLO(CloudComputing)支撑架构。云计算CLO一种完全基于互联网Internet连接,由服务端Server提供共享而稳定,且易伸缩扩展的计算与存储软硬件平台服务资源,客户端Clint则按时限、次数或包年月等多样化需求,廉价租用这些平台服务资源使用。因此这些IT平台基础设施服务资源,就好比我们生活中租用水电气能源一样使用。
云计算CLO架构如今已在Facebook、Google、Amazon、eBay、IBM等IT巨头,以及国内的Sina、Baidu、Alibaba、Tencent、HUAWEI等知名IT企业全面应用。
二、云计算自动化系统架构的技术支撑
工业自动化领域一直都与IT技术的发展变化密不可分。随着以后基于4G/5G-LTE的大容量高带宽移动通讯制式的普及使用,以及Google公司在推进支持Web网页,进行实时语音与视频对话的HTML5技术标准在W3C联盟组织的通过。因此能在技术上完全满足工业制造领域,对被控设备通讯时效性的要求。
与此同时,工业自动化系统I/O总线通讯技术目前也完成了全Ethernet架构下,快速实时稳定的严苛要求。例如SIEMENS或PROFIBUS&PROFINET(PI)组织的PROFINET;Beckhoff或EtherCAT协会的EtherCAT;Rockwell Automation或ODVA协会的Ethernet/IP;以及B&R或ETHERNET Powerlink(EPSG)组织的CANopen等等,基于Ethernet 架构下的I/O总线通讯,已广泛使用于工厂自动化FA、驱动自动化DA,以及过程自动化PA等领域。所以支撑工业云计算自动化系统的技术已成熟,只等市场时机的来临。
三、云计算自动化系统架构简述
云计算自动化系统(CloudComputing Automation System,CLOAS)是基于IT业的云计算CLO创新技术成果,在工业自动化领域的应用。这对于目前完全基于由用户端购买和部署昂贵的所有控制计算设备后,再进行安装调试及后期的使用维护的自动化系统架构来说,是个全新的开端,具有以下特点:
云自动化系统CLOAS首先完全基于WebServices的IT网络架构,由自动化设备制造或服务商提供控制与信息处理设备的软硬件资源,并放置于设备制造或服务商本地;仅将I/O与传感变送器、电传驱动器、监控操作HMI等终端设备,放置于工业用户端使用和维护,而工业用户端的控制计算功能与数据信息处理需求,则利用网络连接,租用设备制造或服务商的资源使用。
四、云计算自动化系统特点
正如现在的Internet互联网开放、平等、协作、共享的特点一样,未来的CLOAS系统无论对于服务提供商和终端用户,将同样是投资节省、运维低廉、互联共享、协作高效的系统架构。特点如下:
1、用户软硬件投资省。由于控制计算与信息处理设备的软硬件资源均放置在设备制造或服务商本地,而通过WebServices提供服务。用户端将不再购买昂贵的控制计算与信息处理设备,为用户节省大量的初期投资软硬件费用。
2、用户运维简单省事。由于系统架构基于Web Services连接,所以用户无论是编程组态还是监控操作,都不再安装繁复而又庞大的客户端编程组态软件,既简化了客户端使用维护,又为用户彻底解决软件版本升级后硬件兼容性困扰的运维问题。
3、控制计算与信息处理资源利用高效。设备制造或服务商集中统一管理并运行维护这些控制计算与信息处理设备,既彻底解决软件使用版权和硬件设备的伪劣仿制,又便于统一调度和分配计算与信息处理资源,使得系统资源更为高效利用。
4、远程协助编程调试和维护诊断。通过WebServices连接和严格的授权管理,用户或工程师们可足不出户就实现远程编程调试和维护诊断,对于大型复杂的项目,还可实现远程协作化编程调试和维护诊断。
5、用户控制计算需求方案选型简便。由于设备制造或服务商可以统一调度和分配计算与信息处理资源,所以用户技术人员在不必再为设备计算能力需求方案选型而困扰,用户只需提交工艺生产行业、被控设备类型和规模、I/O信号类型和数量,以及监控设备数量等必要需求统计资料后,由设备制造或服务商更为专业和优化的为用户分配这些控制计算处理资源。
6、用户接受服务思维的转型。用户不再关心设备制造或服务商具体提供服务设备的品牌、性价、维护及资源分配,而转向关心提供这些服务的稳定性、时效性、可靠性,以及信息数据的安全性、保密性。
7、设备制造或服务商营销思维的转型。设备制造商将不再仅限于产出设备,服务商也不再仅限于售卖设备。它们还将转型为设备服务商,为用户提供直接在线的产品租售使用检验,使得设备制造商们不再以单纯的产出营销,向提供以产品为基础的平台,最终以服务为导向的转型。
8、加快产品技术创新推广应用。控制计算与信息处理产品不再经市场环节营销流通至用户,既节省了产品广告策划与流通运输等成本开销,设备制造与服务商们也能更快速便利于服务设备的质量改进,和更加快速的产品技术创新推广应用。
9、跨地域的学习和仿真模拟培训。基于WebServices的连接架构,更利于CLOAS系统跨地域全天候的产品应用学习和仿真模拟培训。系统通过严格区分用户注册的授权管理,即可安全分离和区分后台服务设备的使用负载和用途。
10、助力制造业向信息化和智能化转型升级。CLOAS系统架构下用户端所有的I/O与传感变送器、电传驱动器、监控操作HMI等终端设备,全部实现网络化通讯,将极大的助力企业乃至整个工业制造业设备向信息化、智能化转型升级。
11、助力企业物联网IOT建设。CLOAS系统再与企业已有的MES(制造执行系统)、ERP(企业资源计划)、PLM(产品生命周期管理)等系统互联融合,实现人、机、物和研、产、销信息的全覆盖与超级互联,从而快速对接更为广阔的物联网IOT(InternetOf Things)。
12、利于工业制造业大数据的生成和归档。CLOAS系统的控制计算功能与实时数据信息,全部集中在服务端处理和归档,数据信息统一而完整、真实而有效。因此运维服务商在天长日久后便形成工业制造业的大数据。再通过对着这些数据的挖掘与分析,既能为客户的现场设备提供预防性诊断服务数据,又能更广泛的服务于工业制造业。
五、云计算自动化系统的未来
尽管云计算CLO在IT业的应用也仅刚起步,各种具体的解决方案和商业模式尚在尝试中,同时制造企业对CLOAS架构的生产安全性、稳定性和可靠性都很顾虑。但回顾100多年前,企业拆除自己发电机购买电厂电力;未来企业也会拆除自己的数据计算中心,购买更为高效廉价的信息计算服务。
目前,互联网已开始从价值传递向价值创造环节进行渗透,特别是向产品研发和制造等领域渗透。例如小米(MI)和TeslaMotors(特斯拉)公司用IT技术,和用户参与、众包模式研发等互联网思维,重新定义了手机和汽车制造。
未来云计算CLO的规模,将决定企业的“数据财富”和竞争力,同时数据还将重构社会的所有行业和领域,并成为一切行业当中决定胜负的根本因素,最终成为人类至关重要的自然资源。而云计算自动化系统CLOAS再与企业的MES、ERP、PLM系统结合融入物联网IOT,形成工业制造业的大数据,必将助力传统制造业的转型升级。