关注汉诺威工业展的朋友,都会有感觉,今年展会的一个主题是物联网。
研究智能制造领域以来,我关注的企业都在推物联网的概念。
IBM是物联网概念的推动者,开始提供智能服务
大家都知道的IBM是物联网概念的推动者,在2009年推出智慧地球概念引发全球的议论物联网热,今年在汉诺威上宣布与ABB合作; 双方将联合开发高端工业人工智能,把ABB的数字化解决方案和IBM“沃森”物联网相结合,为用户提供应对工业领域各项重大挑战的全新解决方案,如加强质量控制、减少故障停工时间、提升工业流程速度和产量等。我参观时,重点关注了ABB与IBM在能源领域的合作,比如ABB提供的绿色能源解决方案,天气与能源效率高度相关,而IBM收购了The Weather Company,将天气信息可以通过IBM Waston服务,为能源公司提供更精准的天气服务。
The weather company在全球拥有覆盖广泛的气候传感器,比如在飞机上都装有可以联网的搜集天气信息的传感器,这样其天气信息比气象部门的天气信息要准确。而这些信息为ABB的新能源发电设施提供服务,可以提高能源利用效率。
IBM已经可以非常好的利用物联网搜集的大数据,并通过Waston的人工智能为能源行业提供优化服务。
博世的各个制造环节融入物联网
我参观的汉诺威第一个站台,是博世站台。
在博世的站台上,博世将一台十八世纪的机械,增加了传感器以及物联网网关之后,可以将这台老机器的数据传到数据平台,可以在云平台上实施监控这台老设备的数据。下面两张图是这台老机器和老机器上的物联网网关。
第一台图片是像老式缝纫机的一台设备,在这台设备上增加了传感器和物联网网关。增加了这些设施后,当机器运转的时候,就可以将信息传送到物联网平台上。展示了老设备如何联网。
博世应用物联网的智能制造方案,包括:
Cycle time Diagnostics;
Shopfloor Management Cycle;
Traceability;
Process Control
Intralogistics Solution;
Material mangement。
在博世站台上,展示了Cycle time diagnositics, Shopfloor Management Cycle, Traceability。
这张图Shopfloor Management Cycle的展示,在博世的展示板上,最左边有一个旋转设备(在这个图中看不到),这个旋转设备的旋转数据的旁边是Sensor,Sensor将传递给process Control, PDA,以及监控屏幕上。设备会根据旋转设备的转速判断:正常、不正常。其中不正常还有报警、以及异常。
当旋转设备转速与设定速率不符时,差异不大,会报警;如果差异特别大,会提示异常。
SAP主打物联网平台SAP Leonardo
在SAP的站台上,所有的展示都“Powered by SAP Leonardo”的字样。
什么是SAP Leonardo?与SAP Cloud Platform、SAP HANA Platform 什么关系?
SAP Leonardo是2016年9月,SAP 拨出 20 亿欧元的专款发展物联网业务,用于开发设备接入的物联网平台,SAP Leonardo物联网产品组合就是“SAP IoT”的产品线的总品牌。SAP Leonardo平台于今年二月份推出,在汉诺威工业展上,SAP真对物联网提供了IOT Wall 和IOT工业案例两个主题。
过去几年SAP推出的第四版本 SAP 4/HANA,又推出了SAP 云平台,但今年的展会上,所有的展览限免全部都是 Powered by SAP Leonardo字样,可见SAP物联网平台的重要性。
SAP的Leonardo是在HANA数据平台和SAP云平台之上的物联网平台。
SAP展示了利用物联网的智能物流系统,另外一个比较有特点是利用物联网系统排程。
物料在SAP系统中,可以知道被加工的生产路径,可以在附近自动寻找空闲的机器加工。
西门子的Mindsphere是基于云的开放IOT操作系统
今年西门子的站台有3500平米,很多展点都有Mindsphere,而Mindsphere的宣传词是:Cloud-based open IOT operating system。
在Mindshpere之上,由西门子与合作伙伴共同开发应用。现在已经有多款应用在平台之上了。
西门子对于Mindshpere功能的描述:Let Your Products and your production speak to you。
在德国还参观了一些企业,这些企业今年的战略也都是物联网。
ESI公司将公司战略从PLM转变为PPL
PLM是产品生命周期管理(Product Lifecycle Management)的简写,而PPL是产品性能生命周期管理(Product Performance Lifecycle)的缩写。
PPL与PLM的差别是什么?
传统意义上的正向工程的PLM的虚拟工程解决的是从设计到生产的虚拟工程,包括
概念定义阶段的:获得功能需求定义、系统设计和仿真、子系统和部件设计、开发。
工艺生产的验证:子系统和部件的生产验证、系统验证。
PLM虚拟工程对产品的设计,只是停留在设计和生产工艺阶段。但是真正检验一个产品设计是否合理,是需要到这个产品的应用场景中去,对应用场景的实际情况进行仿真。而应用场景的仿真是对产品改进贡献最大的;传统技术限制,无法获得产品实际应用的数据,而随着物联网技术的突破,云计算、大数据、传感器、通讯技术的发展,已经可以将设计原型、生产工艺、产品运行的数据融合在一个平台上,可以实现对产品服务的模拟,对产品性能的管理,所以提出了PPL(产品性能生命周期管理Product Performance Lifecycle)。
图中所示 CAE4、CAE5、CAE6部分,就是未来的PPL功能。
Hybrid twin新概念
ESI提出了新的Hybrid twin的概念。这个Hybrid twin的概念是相对于digital twin的概念的。digital twin指的是物理实体与数字虚拟映射的孪生体;在智能制造概念中,Digital twin更多的是强调设计、生产环节,而在产品生命周期中,服务环节也有数字虚拟模型。
为了区分服务环节与设计、生产环节,ESI提出了Hybrid Twin的概念。
根据ESI的定义:Virtual Prototype + system in operation + Modeling the dysfunction due to fault and wear + Data Analytics & Machine Learning = Hybrid twin。
如下图,最右边是Hybrid Twin。
大家知道digital twin需要在CPS上运行,而CPS是嵌入式机构对物联网的称呼。而hybrid twin 融合了设备服务的状态,这个是因为设备可以在线联网,仍然是因为物联网而形成的。
德国3S公司提供完整工业物联网解决方案
CODESYS是边缘计算系统
CodeSys提供了一套边缘计算软件开发的系统,为边缘计算应用开发提供开发工具,为边缘计算的应用提供运行态的支持。
国内很多边缘计算的公司,提供边缘计算的产品,是一个能够采集终端数据的盒子。而未来对边缘计算产品的需求会大量增加,这必然要求提高边缘计算产品开发效率,如果有完整的开发工具、有可重用的代码,让开发者专注于业务本身,而更多底层的基础工作由开发工具提供商来实现。
Codesys提供完整的工程方案。包括硬件配置,编写代码、调试、提交运行态。
3S的Codesys就包含完整的开发工具,同时3S在CNC领域有非常丰富的应用积累,提供的很多基础的算法包,可以让很多开发人员直接使用成熟的运动控制算法。国内很多机器人公司是使用了CodeSys的系统实现的运动控制。
CodeSys提供完整的工业物联网产品
随着工业物联网的流行,越来越多的企业进入工业物联网领域,3S公司也不例外。因为3S公司在工业软件的基础,现在已经拥有了完整的工业物联网的架构:
按照3S的工业物联网架构,应该包括:开放标准、安全、分布式智能、设备的中心管理、与人相关的管理(比如角色管理、权限管理)、大数据、互联网服务、可扩展性和可配置性。
特别希望做物联网PaaS平台的企业借鉴一下codeSys的中心管理的功能,国内很多PaaS平台强调的是设备管理,但物联网的PaaS平台还有更多的功能,而codesys系统经过多年的经验积累,很多功能是值得借鉴的,其中的data server提供的功能,就是很多PaaS平台的功能,其实物联网平台需要更加丰富的功能,而Codesys的功能也只是从开发这个维度看的。
CodeSys的物联网的PaaS平台包括:
工程服务器:包括共享项目、共享实物(object)、控制器地址、版本控制、编译服务、持续集成、开发过程数据管理、开发测试环境、工具服务(专业的开发编辑环境)等功能。
工厂服务器:包括控制列表、设备状态显示、项目源文件管理、参数设定、应用更新、备份、用户管理、安全认证等功能。
数据服务器:包括数据记录、事件纪录、通用设定、数据显示等功能。
工具服务器:包括更新、功能库(已经完善的可重用的功能)、在线帮助、基于服务器的功能、在线学习、用户分析。
从我的经验看,Codesys的物联网平台,从开发角度而言是非常完备的,可以为物联网平台企业提供很好的借鉴。
FRAUNHOFER的工业4.0的核心也是物联网
看Fraunhofer的工业4.0的框架包含:嵌入式CPS、智能工厂、强大的网络、云计算、信息技术安全。
而工业4.0的核心是CPS已经被认同了,但什么是CPS?
与我对CPS的理解非常类似:我认为CPS是嵌入式领域的人对物联网的理解。
看一下Fraunhofer对CPS的解释:嵌入式系统+互联网服务。
物联网会成为现实,CPS就是工业物联网。工业4.0需要解决机器与机器之间、人与机器之间、产品与机器之间的交流,实现:
物理世界与数字世界的联网化
通过嵌入式系统,简单化、合理化以及优化人们的生活及日常工作。
来源:微信号xuyongshuo-work
作者:许永硕
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