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IT、OT与CT融合,加速落实数字化制造转型

2017-12-05 09:33:09  来源:高效计划与智能调度排程研究会

摘要:回顾过去,信息科技(IT)与操作技术(Operation Technology;OT)很少交集,但进入工业4 0时代,透过物联网、大数据与云端智能,使IT与OT两者终能展开对话,由OT领域的传感器获取数据,上传IT领域的云端中心执行大数据分析,繁衍出各种创新应用。
关键词: IT、OT与CT 数字化转型
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  回顾过去,信息科技(IT)与操作技术(Operation Technology;OT)很少交集,但进入工业4.0时代,透过物联网、大数据与云端智能,使IT与OT两者终能展开对话,由OT领域的传感器获取数据,上传IT领域的云端中心执行大数据分析,繁衍出各种创新应用。
 
  有人说,工业4.0开启IT与OT的融合,此话无疑正确,但仍有欠完整,如果把融合范围再加上通讯技术(Communication Technology;CT),便可谓是完美的诠释。
 
  具体而言,工业物联网与工业4.0核心架构,以数据创新、服务创新为轴心,意即制造业也需要如同服务业、农业等等不同行业,将其经营核心摆在服务之上,凡事皆以满足客户需求为依归,而在传统价值链中扮演中间媒介的角色,举凡代理商、经销商或零售商等等,今后可能因为去中间化效应下而消失,届时产品的制造者,必须懂得善用ICT技术,直接对最终用户提供服务。
 
  IT、OT、CT融合贯通 带动服务与数据创新
 
  如何实现数据创新与服务创新?就必须依赖IT、OT与CT三者的融合。所谓IT包括电子商务(e-Commerce)、企业资源规划系统(ERP)、供应链管理系统(SCM)、客户关系管理系统(CRM)、产品生命周期管理系统(PLM)乃至于办公室自动化系统(OA),凡此种种,都是IT部门相对驾轻就熟的项目。
 
  OT是泛指与工厂营运相关的技术,主要涵盖三个类别:
 
  1、自动化/智动化;
 
  2、自动化整合搭配操作流程整合;
 
  3、工厂自动化与信息技术的整合;
 
  如制造现场控制(Shop Floor Control;SFC)、制造执行系统(Manufacturing Execution System;MES)、监视与整合控制(SCADA)等工厂信息系统,即需要与IT系统进行整合;而在串联信息技术与工业现场实体世界的过程中,传感器(Sensors)扮演重要角色。
 
  不可讳言,OT与实体世界的感测与控制息息相关,因此如可利用工业物联网技术,驱使智慧机器人、或智能型生产设备产生最佳运作效率,确是核心议题。
 
  CT是包含各种有线通讯、无线通信、长距离通讯与短距离通讯等相关技术,如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、4/5G等无线通信技术,直至工业通讯与总线技术范畴,譬如西门子PROFINET、Beckhoff、EtherCAT等等,最终论及不同通讯技术之间的整合,都需要持续推展与落实。
 
  在此前提下,许多以信息物理网络融合生产系统(CPPS)为核心的工业4.0解决方案,在架构设计方面,都不会脱离IT、OT与CT三者融合的主轴。在未进行虚实整合之前,以一家制造企业而论,其内部便拥有两个泾渭分明的世界,其一是座落于生产制造端的实体世界,内含工业现场总线网络、嵌入式RTOS作业平台、I/O控制模块,还有Soft-LogicPAC、VC++程序等项目,另一面则是虚拟世界,包括了因特网、无线通信、大数据数据采集(Big Data Concentrator),及移动人机交互Mobile HMI。
 
  物联网网关穿针引线  尽速排解虚实整合阻碍
 
  既然谈到虚实整合,就意谓制造企业必须跳出现行区域自动化控制框架,进一步将工厂的设备、控制器连接到虚拟云端世界,以便把各种在工业现场所取的大量数据,透过网络上传云端数据中心,执行大数据分析,据此强化生产效率,提高企业营运效能。
 
  在整合过程中,少不得需要借助物联网网关,串联虚、实两个不同世界,更进一步,此一网关必须具有强大的翻译功能,有能力识别各种不同的现场总线通讯协议,不仅如此,还需要支持诸如MQTT、SQLite等因特网或云端通讯之相关协议与技术,这样就可以发挥求同存异功效,让建立智能工厂的制造企业,无需大量斥资更新设备,亦不需要停产实施,便能依循着最短路径,加速实现数字化工厂与工业4.0愿景。
 
  为何整合不同现场总线通讯协议,对于实现数字化工厂与工业4.0如此重要?这是因现阶段多数工厂的现场控制系统,由于导入之初,仅是为了提供机台控制功能,所以没有采用一些标准通讯协议,长此以往,就形成生产机台与工业控制网络之间难以整合,若不借助如IoT网关等中介机制发挥转译功能,则机台继续停留在非IP化格局,导致机台与机台之间、或机台与工控网络之间无法沟通串联,使机台之间不可能形成可供协调控制的群组,更不要说相互支持与替代,最终,无法实现数字化工厂与工业4.0或工业物联网IIoT 。
 
  值得一提的是,近年来很多工业物联网应用案例,都指向预知维护保养用途,即管理者仅需于远程,即可透过不断搜集与上传的传感器、控制器等数据,辅以经由大数据分析、预测性建模技术所获得的机台故障前兆特征,辅助实时告警机制,从而在机台即将失效的之前掌握状况,适时展开应变方案,以避免机台突如其来故障而导致产线突然停顿,酿成巨大损失,此一应用范例,对于制造业者可说极具重要。然而一旦未能解决底层通讯障碍,管理者就不可能从远程监控机台状态,当然就无法预知维护保养所带来的效益。
 
  但可以肯定的是整个制造业,如生产芯片,生产面板,做3C产品组装,金属加工、纺织、塑化、自行车、机械、汽车…等等不同制造业务,存在工厂自动化的成熟度往往不同,因此需要一套一体的适用的解决方案,即可让所有制造企业逐步晋升工业4.0水平。
 
  先推进3.0再循序挑战4.0目标
 
  当制造业者决心朝向工业4.0、工业物联网寻求升级转型之前,有必要先了解自己距离4.0有多远,如此才能对症下药,针对自己不足之处,优先加以补强。
 
  有业者根据长年实际观察客户端的心得,先罗列出工业4.0所需落实的项目,再逐项检视大多数制造企业的现况。以三个最为关键的项目而论,针对第一项过程自动化与信息化管理,便因产业差别与企业规模而使过程自动化程度出现不小差异,此外多数大型企业均已导入ERP与MES,但中小企业则未必;关于第二项机器人应用,目前以汽车、半导体等产业导入比例较高,其它3C、塑橡胶、食品、金属零组件制造等行业,其实也有很大需求。
 
  在机台设备物联网与传感器应用部份,高端制造业应用程度较深,其余都有很大的进步空间,
 
  有关其他工业4.0施行项目,包括柔性与优化制造能力、工业大数据分析、数字设计与制造仿真,以及数字化产品生命周期管理,多因不同企业之间成熟程度有所不同,很多行业尚停留在较低层次,仅落在2.0,必须先设法推进至3.0,才能接续问鼎4.0。

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责编:houlimin

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