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自动化 | 工业物联网平台分析与应用选型(一)

2018-11-06 16:33:37



目前,受智能化工业转型战略的驱动,中国制造企业对工业物联网的需求日趋强烈,但对于如何选择一款适合自身需求的工业物联网平台,企业仍然是雾里看花,在选型和实施方面比较盲目。


为此,e-works数字化企业网梳理了包括西门子MindSphere、GE Predix、菲尼克斯ProfiCloud、霍尼韦尔工业物联、施耐德EcoStruxure、ABB Ability、艾默生PlantWeb、KUKA Connect、树根互联、航天科工COSMOPlat等国内外共10家主流工业物联网平台进行选型。为给企业提供全面的选型参考,本次选型将从平台功能和行业应用两个层面进行,今日为大家先带来其中5家平台分析。


工业物联网平台应用选型


GE Predix


Predix已经成为当前全球工业物联网领域最具影响力的平台。Predix平台的四大核心功能是:链接资产的安全监控、工业数据管理、工业数据分析、云技术应用和移动性。对GE提供的Predix资料进行分析,可以得过这样一个结论,即Predix平台最大的优势是擅于对产品运行状态的数据进行采集和分析,进而为进一步优化产品性能提供数据支撑。但在工业控制层面,Predix平台展现出的功能并不如MindSphere强大。对比Predix和MindSphere两大平台,Predix平台借助美国在互联网领域的强大优势,通过与IT厂商的合作将互联网向工业领域推进,实现由IT向OT的延伸。而MindSphere平台的推进方向是先做好底层的工业设备互联和数据采集,再实现从OT向IT的延伸。

 

从目前来看,国内的IT厂商更倾向于推出类似Predix的工业互联网平台,其优势是暂时不需要过多的考虑底层的工业标准和协议,以互联网为基础,实现产品层面的互联,重点采集产品的使用状态和运行数据,并通过软件和算法建立分析模型对数据进行分析,进而优化生产过程及产品性能。实际上,由于GE主要从事的都是与基础设施相关的制造业服务,在航空、能源、电力、医疗等领域有着很大市场占有率,也积累的大量的设备运行数据,如飞机发动机引擎、医疗数据、能源数据等。


西门子MindSphere


西门子业务重点集中在电气化、自动化和数字化。MindSphere平台的推出就是西门子构建工业未来数字化战略的重要支撑。与Predix工业互联网的平台定位有所不同,西门子将MindSphere平台定位为开放式物联操作系统。


在工业互联层面,MindSphere通过MindConnect工具盒子实现设备连接入网。当然,根据设备对西门子工业协议和标准的支撑能力不一样,企业可以选择不同的设备接入方式。如果支持西门子S7通讯协议或OPC UA协议,就可以通过西门子提供的MindConnectNano产品实现设备的即插即用。这款产品通过预先进行配置的方式与MindSphere进行连接通讯。如果是企业的设备即不支持西门子的S7通讯协议,也不支持OPC UA工业通信标准协议,企业也可以通过MindConnect Software进行自主的通讯协议开发,实现设备的接入和数据采集。



在数据分析层面,MindSphere融合了自己开发的Sinalytics分析平台。这个平台与Predix平台非常类似,整合了远程维护、数据分析及网络安全等一系列现有技术和新技术,还能够对机器感应器产生的大量数据进行整合、保密传输和分析。不过西门子提供的资料表明,Sinalytics分析平台主要是提升对燃气轮机、风力发电机、列车、楼宇和医疗成像系统的监控能力。此外,为强化MindSphere平台的数据分析能力,西门子与IBM合作,将Watson Analytics融入到MindSphere中,为MinSphere提供了多个分析工具,包括预测分析、规范分析和认知分析。


由此推测,MindSphere的数据分析功能的实现应该与Predix大同小异,即搭建完整的大数据预处理、存储及分析的技术框架,也融合了西门子以前在若干个领域积累的分析模型与算法,也提供开放的接口,便于用户嵌入满足个性化需求的分析算法模型。


在平台应用层面,西门子已经推出了工业版APP应用商店,并展示了自身及其合作伙伴开发的约50种APP,包括降低安全风险、监视能源消耗、能效分析工具、自动化与控制系统管理工具等,旨在于通过丰富的APP应用提升互联设备和工厂的效能。


菲尼克斯电气ProfiCloud

菲尼克斯电气专注做电子电气接口与连接,从世界上第一片组合式接线端子开始,到现在可以为客户提供连接器、壳体、功能安全、工控机、照明、标识、电源、防雷等全系列选择。菲尼克斯电气提供的ProfiCloud技术可以让支持PROFINET工业以太网总线协议的用户在不添加任何硬件成本的情况下实现安全、快捷的底层设备互联互通。


在设备连接层面,ProfiCloud工业云平台通过一种叫做ProfiCloud耦合器的设备通过工业以太网安全地将本地PROFINET网络连接到ProfiCloud云平台上,同时也使ProfiCloud服务可以在PROFINET中使用。对于远程的设备,则采用分布式控制器通过互联网与ProfiCloud相联接。它就像PROFINET网络中的一个本地设备一样可以直接使用,无需进一步的配置或编程。在ProfiCloud技术中,远程的PROFINET子站甚至都不需要控制器,所有的控制命令都可以由本地PROFINET控制器发出,这样为客户节约了大量硬件成本。



除ProfiCloud工业云平台之外,菲尼克斯电气还重点展出了开放式控制平台PLCnext,该平台PLCnext功能使得来自产品开发、设备工程、生产部门的团队可以在新产品开发阶段就跨部门合作,协同配合,以便更快速地使用生产设备。PLCnext平台可以让各类工具软件如Visual Studio、 Eclipse、Matlab Simulink、PC Worx等并行工作成为现实,并共享数据信息资源。通过将PLCnext开放式控制平台与ProfiCloud工业云平台的结合,不但可实现跨地域的自动化控制上,还可以结合第三方数据,如天气数据、汇率数据等,这样的功能能为某些风力发电、光伏发电、水利设施及生产制造企业带来便利。


从菲尼克斯电气提供的宣传资料看,与Predix、MindSphere等这些工业平台稍有不同,ProfiCloud工业云平台的定位就只是限制在支持PROFINET标准下的工业设备互联以及数据采集,但目前还未涉及到数据分析层面。由此判断,菲尼克斯电气ProfiCloud工业云平台目前只是围绕支持PROFINET总线标准的产品做平台和解决方案,并不能像西门子、GE那样广泛的支持工业总线协议。


库卡Connect


针对当前向数字业务转型的趋势,2017年KUKA线上商城为智能制造推出最新的批量解决方案——KUKAConnect,为即时访问KUKA机器人的重要数据和特性提供了合适的基础和构架。KUKA Connect作为一个基于订阅的平台,无需任何软件安装,便可让客户立即使用的特性和功能。此外,平台还支持一个由KUKA及第三方供应商开发的附加应用程序构成的生态系统,进一步增强了KUKA Connect的整体体验。


KUKA Connect平台目前提供两种可用的服务。其中KUKA Connect Lite提供的功能包括:状态监控、设备维护提醒、机器人ID识别数据、控制器数据、规格说明、用户手册、管理员控制台、机器人清单,目前支持中英文和德语。


如果KUKA ConnectPlus仍然不能满足企业对机器人的管理操作需求,还可以通过升级到KUKAConnectPlus得方式解锁更多资产信息管理功能,实现对KUKA Connect平台功能的全面运用。KUKA Connect Plus除了上述功能之外,提供的附加功能包括:机器人实时状态提醒、实时故障提醒、可导出的数据报告、实时故障维修与记录、全面的设备日志、机器人4D可视化模型。


从库卡提供的产品资料分析,KUKA Connect平台的定位就是将库卡的机器人以及相关的工业产品接入进来,实现对设备状态的实时监控,进而对机器人的状态和性能进行分析和优化。因此,凡是应用了库卡机器人的制造企业都可以接入该平台。KUKA Connect是一种包月服务,不需安装软件就可以获得相关功能和服务。Connect平台同时提供第三方合作伙伴的工业APP,创造围绕KUKA机器人的工业生态。


施耐德EcoStruxure


EcoStruxure是施耐德电气新一代的物联网架构与平台,在此之前,施耐德就已经发布针对电力行业的能效管理解决方案PowerStruxure;针对机器制造行业的能效管理解决方案MachineStruxure;以及针对工厂的能效管理解决方案PlantStruxure。EcoStruxure平台的推出实现了从多维Struxure 向EcoStruxure平台的统一。从字面上来讲,E代表了能效,CO代表了控制,EcoStruxure就是我们能效管理平台的总称。


施耐德EcoStruxure物联网平台架构共分三层,即互联互通的产品、边缘控制以及应用、分析与服务。


在互联互通的产品层,实现智能化的基础是实现智能产品的互联互通。通过在断路器、变频器和制动器等关键设备中嵌入传感器、计算系统、IP网络和边缘分析等功能,可以实现对设备的发现和加载、设备的配置和通信、设备数据的收集和存储,并具备在设备层级进行本地分析、便捷配置和升级更新的能力。



在边缘控制层,实现位于本地或云端运营的控制、管理、自动化和优化的各种构件。这是一套件由硬件连接功能诊断、驱动、工具箱和模板组成,不仅能够帮助用户实现对过程信息的汇总,还能实现对生产和设备数据的汇总。通过将此数据与场景结合,智能运营能够开启一个全新水准的分析、建模和数据可视化功能。


在应用、分析与服务层,为了能够与任何硬件、系统或控制配合使用,EcoStruxure对于基于开放的IP协议的不可知厂商应用、分析与服务具备最宽泛的容纳能力。实现云连接,为控制、监视、远程联网和资产管理的应用、分析与服务的交付提供支持,这些全部都构建在微软Azure物联网套件之上。



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