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宜科（天津）電子有限公司成立于2003年，位于天津市西青經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，在中國天津和德國德累斯頓設有研發(fā)中心。公司將“自動化技術+數(shù)字化工廠+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”定義為重要的發(fā)展戰(zhàn)略，圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造業(yè)務持續(xù)發(fā)力，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、工業(yè)軟件等方面積累了大量項目案例和實施經(jīng)驗，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域擁有核心產(chǎn)品和方案，在系統(tǒng)集成解決方案領域處于國內(nèi)領先地位。

1、 項目概況

宜科邊緣控制器利用宜科IoTHubTM工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能平臺和Workbench工業(yè)APP快速開發(fā)工具，提供“設備連接+數(shù)據(jù)可視化”應用模式，將成為中小企業(yè)管理者直觀了解工廠運行狀態(tài)的最有效方式。

1. 項目背景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設的核心。工業(yè)設備上云正成為牽引工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展的先導性應用，也是當前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設的切入點。

工業(yè)設備上云就是通過建立實時、系統(tǒng)、全面的工業(yè)設備數(shù)據(jù)采集體系。構建基于云計算的數(shù)據(jù)匯聚、分析和服務平臺，實現(xiàn)工業(yè)設備狀態(tài)監(jiān)測、預測預警、性能優(yōu)化，引導帶來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的功能演進和規(guī)模商用。工業(yè)設備種類繁雜、數(shù)量多、通信協(xié)議與數(shù)據(jù)格式各異，當前尚缺乏有效的技術手段能夠低成本、便捷地實現(xiàn)工業(yè)設備快速接入平臺，導致絕大部分平臺的設備接入數(shù)量有限。

2. 項目簡介

基于宜科邊緣控制器，提供“數(shù)據(jù)+應用”的服務，充分利用IoTHubTM工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能平臺IaaS和PaaS資源，以及邊緣計算設備的性能，提供數(shù)據(jù)采集能力和數(shù)據(jù)可視化應用。

數(shù)據(jù)：系統(tǒng)提供多種協(xié)議接口，支持典型的工業(yè)控制器、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)采集監(jiān)控終端，并提供協(xié)議連接及數(shù)據(jù)交互操作。

應用：工業(yè)APP開發(fā)工具，方便提供生產(chǎn)過程監(jiān)控、調(diào)試維護配置、報警相應及處理、報表實時更新及顯示生成等功能，方便平臺應用。

數(shù)據(jù)+應用=服務

3. 項目目標

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用，支持市場二十種以上主流工業(yè)協(xié)議解析，支持二十萬臺設備并發(fā)連接，提供面向工業(yè)現(xiàn)場的圖形化、拖拽式和低代碼快速開發(fā)APP工具，支持本地、私有云、共有云混合或單一部署，提供多個重點垂直領域的基礎應用APP。

在汽車整車及零部件、裝備制造、冶金、電子信息領域發(fā)展客戶上千家，設備連接數(shù)超百萬。在設備監(jiān)控、設備預測性維護、生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析、實時報警等方面，幫助廣大中小制造業(yè)企業(yè)解決“數(shù)據(jù)之痛”，提升生產(chǎn)效率，降低運營成本，提高管理水平，助力企業(yè)做大做強。

二、項目實施概況

針對于廣大中小企業(yè)，提供數(shù)據(jù)采集+可視化方案，直接將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)經(jīng)由IoTHub平臺轉換處分析后，通過高度定制化的工業(yè)APP和Dashboard客戶端呈現(xiàn)給客戶，與市場同類產(chǎn)品相比，產(chǎn)品價格和部署周期有巨大優(yōu)勢。

1. 項目總體架構和主要內(nèi)容

面向中小企業(yè)制造過程最重要的數(shù)據(jù)化環(huán)節(jié)，融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術及平臺理念，提供智能現(xiàn)場連接采集系統(tǒng)，實現(xiàn)邊緣處理以及工業(yè)APP微服務。

圖1項目總體架構

2.邊緣部署架構和主要內(nèi)容

宜科IoTHubTM是由宜科德國研發(fā)中心與宜科中國研發(fā)團隊聯(lián)合打造的一款面向工業(yè)4.0智能制造應用、物聯(lián)網(wǎng)連接管理應用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺賦能的邊緣層設備平臺，可結合不同的應用場景及部署環(huán)境，實現(xiàn)多種應用屬性，面向工業(yè)制造業(yè)，融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術及平臺理念，作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺邊緣層、PaaS層、SaaS層提供賦能應用支撐。同時，面向制造業(yè)智能制造過程最重要的數(shù)據(jù)化環(huán)節(jié)，提供智能現(xiàn)場連接采集系統(tǒng)，實現(xiàn)邊緣處理以及工業(yè)APP微服務。

（1）邊緣數(shù)據(jù)采集和可視化主要內(nèi)容

將工業(yè)現(xiàn)場的工業(yè)控制器、數(shù)控與檢測設備、人工數(shù)據(jù)通過IoTHub邊緣控制器進行異構協(xié)議解析和轉換后，形成統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)與軟件數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)上傳到云端。基于IoTHub平臺自身內(nèi)置的邏輯交互及規(guī)則引擎，提供輕量化MES系統(tǒng)的功能，用戶應用界面通過工業(yè)APP實現(xiàn)數(shù)據(jù)的應用。通過微服務的方式，主要解決工業(yè)制造領域各個場景下各類機器及設備的控制器、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)智能終端與本地或云端數(shù)據(jù)庫，以及現(xiàn)場操作及遠程操作人員之間的互聯(lián)互通。作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺解決方案的初級配置，適用于典型的制造業(yè)落地應用。

圖2數(shù)據(jù)采集和可視化總體架構

（2）宜科邊緣控制器

IoTHub邊緣控制器是IT和OT之間的物理接口，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的南向與北向“互聯(lián)互通”。IoTHub邊緣控制器產(chǎn)品（圖3）包括IoTHub Agent邊緣采集網(wǎng)關、工控機等。結合不同的采集、處理及存儲需求，邊緣控制涵蓋ARM架構、X86架構的處理器，支持Linux及Windows操作系統(tǒng)，結合工業(yè)現(xiàn)場典型的數(shù)據(jù)接口類型，典型的南向物理接口包括RJ45（LAN）、RS232、RS485、GPIO等接口，支持主流的PLC協(xié)議及數(shù)控協(xié)議，用于連接邊緣層設備。北向提供RJ45（WAN）、4G、WiFi等網(wǎng)絡接口，支持標準TCP/IP、MQTT等網(wǎng)絡協(xié)議，用于連接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能平臺（圖4），完成IT與OT的物理融合。

圖3宜科IoTHub邊緣控制器

圖4宜科IoTHub邊緣控制器部署方式

（3）基于IoTHub的新型自動化上位App開發(fā)環(huán)境

圖 5 基于IoTHub的新型自動化上位App開發(fā)環(huán)境

通用開發(fā)環(huán)境主要用于開發(fā)工業(yè)APP。工業(yè)APP分成兩類：邊緣層APP（圖6） 和應用層APP（圖7）。通用開發(fā)環(huán)境基于宜科WorkBench工業(yè)APP開發(fā)工具構建，能夠實現(xiàn)圖形化低代碼快速開發(fā)和一鍵式部署，并提供工業(yè)APP應用商場。

圖 6 應用層App開發(fā)環(huán)境界面

圖 7邊緣層App開發(fā)環(huán)境界面

3. 具體應用場景和應用模式

（1）應用場景

設備可視化：對企業(yè)設備進行幾何建模，可以直觀、真實、精確地展示設備分布、設備運行狀況，同時將設備模型與實時、檔案等基礎數(shù)據(jù)綁定，實現(xiàn)設備在二維場景中的快速定位與基礎信息查詢。

設備預測性維護：通過對設備的集中式管理，人員分權限使用，可以實現(xiàn)遠程開關機、遠程設置參數(shù)；遠程設置策略，批量、定時定點操作；設備視頻集成、遠程呼叫。

數(shù)據(jù)分析：通過采集設備的原始數(shù)據(jù)：如電流電壓等；或者采集設備的結果數(shù)據(jù)：如報警，故障等，積累設備運行大數(shù)據(jù)，設備運行分析報告，設備經(jīng)濟運行報告等。

實時報警：制造商自動化水平越來越高，很多崗位實現(xiàn)了全自動無人生產(chǎn)，甚至往黑燈工廠。針對設備故障后無人在現(xiàn)場不能被及時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在通過實時報警系統(tǒng)及時顯示設備故障并主動推送。

（2）應用模式

針對于廣大中小企業(yè)，提供數(shù)據(jù)采集+可視化方案，直接將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)經(jīng)由IoTHub平臺轉換處分析后，通過高度定制化的工業(yè)APP和Dashboard客戶端呈現(xiàn)給客戶。

4.安全及可靠性

（1）安全機制

通過開發(fā)示例性協(xié)議過濾器組件（MQTT），開發(fā)Android應用程序的安全執(zhí)行套件，建立應用程序隔離機制；建立虛擬機移動到組件的安全隔離機制，滿足本地和云端平臺安全訪問需求。

（2）可靠性

產(chǎn)品基于Kafka事件處理總線流處理平臺，具有高可靠性、高擴展性、搞數(shù)據(jù)吞吐能力的特性，滿足IoTHub內(nèi)部模塊之間快速、安全、可靠和可伸縮的數(shù)據(jù)交換。

三、下一步實施計劃

1. 計劃1豐富協(xié)議支持種類

繼續(xù)完善設備連接管理能力，最終達到支持市場全部主流設備管理協(xié)議的目標。

2. 計劃2拓展垂直行業(yè)應用

在現(xiàn)有汽車整車和零部件行業(yè)應用的基礎上，深耕垂直行業(yè)應用，拓展機械制造、新能源、冶金、電子信息等行業(yè)解決方案。

3. 計劃3建立生態(tài)體系

針對不用用戶特性及資源需求，整合合作伙伴解決方案，包括對于云資源、網(wǎng)絡資源、采集硬件的系統(tǒng)認證模式，為用戶提供穩(wěn)定可靠的參考方案。

四、項目創(chuàng)新點和實施效果

1. 項目先進性及創(chuàng)新點

（1）多源異構協(xié)議兼容的數(shù)據(jù)集成

采用可擴展異構協(xié)議解析器，接入工業(yè)控制器、數(shù)控設備、人工接口、物聯(lián)網(wǎng)終端、工業(yè)軟件等五種現(xiàn)場數(shù)據(jù)源。

（2）圖形化低代碼通用集成開發(fā)環(huán)境

建立圖形化低代碼通用集成開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)圖形化編輯、自動代碼生成、分布式編譯、一鍵式部署和工業(yè)APP應用商店的集成，能夠有效提高工業(yè)APP開發(fā)部署效率。

（3）可視化垂直閉環(huán)應用

以簡單的設備接入和分布式APP為展現(xiàn)形式，打通從數(shù)據(jù)采集到設備管理可視化的垂直閉環(huán)應用鏈。

2. 實施效果

IoTHub邊緣控制器的核心是能夠有效解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地過程中的困難及問題，能夠切實有效的實現(xiàn)工業(yè)制造業(yè)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、使用云平臺及大數(shù)據(jù)分析等先進制造增值服務技術融合應用。特別是無法負擔或接受通過對于企業(yè)進行MES系統(tǒng)實施提升企業(yè)數(shù)據(jù)化的中小微企業(yè)，從工業(yè)企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，總結宜科過往的案例與實踐，針對中小企業(yè)在“人、機、料、法、環(huán)”各個環(huán)節(jié)都普遍存在的“痛點”，包括如何實現(xiàn)多源設備、異構系統(tǒng)、運營環(huán)境、人等要素間信息實時高效采集和互動，從而實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎工作——數(shù)據(jù)化。

面向智能制造現(xiàn)場的連接采集應用，針對制造業(yè)現(xiàn)場各種類型的設備、控制器、數(shù)據(jù)庫，以及人員的連接及數(shù)據(jù)采集提供快速便捷的接入管理方案，并基于宜科自身內(nèi)置的邏輯交互及規(guī)則引擎，提供輕量化MES系統(tǒng)的功能，用戶應用界面通過工業(yè)APP實現(xiàn)數(shù)據(jù)的應用。通過微服務的方式，主要解決工業(yè)制造領域各個場景下各類機器及設備的控制器、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)智能終端與本地或云端數(shù)據(jù)庫，以及現(xiàn)場操作及遠程操作人員之間的互聯(lián)互通。作為數(shù)據(jù)化解決方案的初級配置，適用于典型的制造業(yè)落地應用，快速實施快速應用，為智能制造解決方案系統(tǒng)集成商提供了快速開發(fā)、部署以及管理應用的系統(tǒng)平臺，以較小的基礎設施擴展、數(shù)據(jù)管理和歸集投入，便捷的通訊協(xié)議接入及配置實現(xiàn)數(shù)據(jù)化應用，降低開發(fā)成本、大大縮短開發(fā)時間。