负责IT(互联网技术)和OT(运营技术)的管理者,在工业化和信息化融合的几十年来,井水不犯河水:IT看重业务流程合理,OT看重业务执行稳定。然而工业互联网的发展,和数据流动变得空前容易,激发了人们对于数据价值的想象,从而大大促使了OT和IT融合的必要性。
工业互联网的应用在很多层面上就是统一IT和OT的视角。但IT和OT二者自身的需求、纬度、思维方式太不一样,融合是非常困难的。工业互联网的普及,不同于常规的企业管理软件ERP和执行管理系统MES应用,它不仅仅是收集数据丰富性和颗粒度的问题,而更多是要考虑这些数据背后的价值,这只能站在更高的战略岗位上才可以评估和定义。
GE在2018年的报告中指出,真正数字转型的主战场,恰恰是发生在IT和OT交界的地方。实际上GE更倾向于OT技术的魅力将得到极大释放,“IT正在失去魔法,OT的指挥棒正在缓缓升起”。而ARC咨询团队在2016年提出的IT和OT融合成熟度模型中,描述了人员、流程、技术和测量之间在各融合度的关系,也表明了一点,需要连接边缘和云、需要处理各种OT协议和数据格式,都是IIoT大显身手的地方。
图1:设备连接与IT应用的融合
工业APP的春天正在来临
工业互联网平台中间的PaaS平台(Platform as a Service)是最重要的部分。目前最有雄心壮志的选手,都在聚焦这个地方。新型API技术和与环境无关的容器封装技术,使得平台本身的快速部署和应用得以实现。有了工业PaaS平台的支撑,面向场景的工业APP应用,也是工业互联网当下最具憧憬的一个领域。
平民开发师(Citizen developer)也就是非专业软件人士,正在大量涌现。当前很多企业的设备维护都是这一类人员,如果也能使用软件环境实现轻松部署,这就需要有大量轻代码的编程、大量拖拽式的应用。
2017年10月,工业互联网巨头美国通用电气公司GE与苹果达成合作,两家公司将共同开发企业级 iOS 应用,并推出全新的Predix SDK,重点就是物联网。GE 将为自己开发 iOS 应用以及商业合作伙伴,并在全公司部署 iPhone 和 iPad。
要满足数字化的全新组合,所有的要素尽量服务化。这样得以释放的数据就可以轻松成为场景应用的基本素材。借助于一个松耦合、多方可以调用的资源,工业APP把各种数据重新组合,经过信息化、知识化的处理,封装成可以执行或者调用的模块。
上云的应用,场景意图往往很明显,需求变化也很快。为了适应这种快速变化,就要微服务化,这就是最近几年微服务非常流行的原因。微服务可以为各类APP开发者提供满足场景应用的资源池调用,因此它正在成为全新的潮流。
工业互联网平台走向平民化,非IT专业人士也可以轻松上手工业APP应用。这是一个巨大的进步,一种开放式的知识洪流,在工业互联网平台上轰鸣,并重新汇成令人兴奋的场景应用。
图2:工业互联网平台架构
数据云梯,推动OT与IT数据融合
IT由管理业务数据、支撑管理流程的技术、系统和应用程序组成,通常报告给CIO,这些管理的应用程序包括ERP、MES、EAM、WMS等。而OT由管理生产资产、保持顺畅运营的技术、系统和应用程序组成,通常报告给COO,管理的应用程序包括PLC、PCD、SCADA、SIS、数据历史和网关系统等。
这些数据要实现融合,意味着要克服数据重力,完成从地板到天花板的迁移。这些数据有三条通道可以直达天花板:带通讯能力的传感器、网关和PLC。对于褐色工厂(brown field),很难采用PLC/IPC,因为对PLC重新编程会有很多困难;这个时候,一般采用网关集成的方式。而对于绿色工厂(green field),也就是通过使用当下各种接口的PLC/IPC,包括支持OPC UA协议的,都可以有很多自由的选择;对于一些褐色工厂,传感器也是适合的。但是这一点不能规模化,这种多带有通讯能力的传感器,成本还是会太高。
数据要完成从设备级的地板,升到企业级的天花板。需要闯过三关,第一关是设备连接;第二关是数据重力识别,对相关数据进行分析;第三关是建立面向个人的APP应用。
对于工业互联网平台而言,最需要的就是搭建这样一个“数据云梯”,来完成数据上上下下的运载,从而丰富工业互联网平台的应用。
图3:数据云梯
针对这种局面,宜科电子采用了一种IoT Hub的思路,通过三驾马车实现从边缘到云端的一揽子数据解决方案。一是面向连接的IoT Hub边缘端,完成各种设备的数据采集,尤其是对PLC的采集;二是在边缘层构建ThingsWise大数据分析软件,实现对数据的实时分析;这两者完成了对数据的边缘分析和计算。最后,通过工业APP快速生成工具WorkBench的应用端,可以使得“平民程序员”(citizen developer)用最少代码的方式,通过视图和拖拽,就可以快速生成APP,并且可以适配各种移动操作系统。
这就实现了设备连接、边缘分析和APP应用的“三位一体”的使能平台,从而使得工业互联网平台可以面向场景应用来处理各种设备和数据。在IoT Hub的三位一体解决方案中,通过OPC UA采集过程变量的实时数据,并通过WiFi传输,然后在移动端分析各种KPI信息。这使得机器故障可以及时得到反馈,同时节省了固定的HMI,也不需要多次切换。
在5月份天津的第二届世界智能大会上,宜科电子总经理张鑫发表了以《赋能工业互联网平台 使能云制造》为主题的演讲,提到:“宜科的理念是搭建一个‘数据云梯’,将边缘层的数据送至云端,在Paas层利用工业互联网平台对数据进行分析处理;在Saas层通过提供工业APP等创新工具,将数据应用展示出来。”核心IoT Hub就像是一个“数据云梯”,使数据能力真正成为一种战略上的资源优势。
一个好的工业互联网应用,需要行业领域专家提出需求和描述,这是企业必须要独立解决的——在很大程度上,这也是一个企业Know-how的关键因素。在此基础之上,可以通过外包团队或者全职程序员完成资产建模。而剩余的设备连接、数据分析、到工业APP的生成,都是数据云梯可以大展身手的地方。(作者:宜科(天津)电子有限公司)