工業互聯網“咖”解丨朱志浩：設備互聯助力裝備智能化能力提升
作者：朱志浩
中國通用技術集團沈機集團首席技術專家、工業互聯網產業聯盟副理事長
01設備互聯 近年來，工業互聯網發展如火如荼，具有行業影響力的平臺數量過百，許多平臺工業設備連接數已經達到百萬臺套數量級，但這相對于我國龐大的工業裝備總量而言，仍然只是九牛一毛，同時，即使已經被連接的工業裝備，基于連接方式帶來的數據交互能力差異，也存在很多完善機會和更多數據帶來的想象空間，可以說，工業互聯網業務市場前景廣闊，“設備互聯”這一工業互聯網的入口存在結構性的發展機會。 所謂“設備互聯”，是指打通工業現場的設備數據接口，讓設備可以與外界實現數據實時交互。設備互聯的目的是實現工業現場相關聯的設備和設備之間、設備和人之間、設備和周邊生產環節（物料、材料、環境等）之間、從業者人與人之間的實時數據的交互。 聚焦到工業互聯網，由于工業互聯網是新一代信息技術與工業系統全方位深度融合所形成的產業和應用生態，是工業數字化、網絡化、智能化發展的關鍵綜合信息基礎設施，那么 “設備互聯”的外延，也就是通過把制造環節的人、機、料、法、環等數據一網連接，并進一步打通設計、采購、倉儲、物流等環節，實現生產制造全流程、全生產要素的連接，實現生產運營優化方案的輸出，以及資源的更合理調配，助力局部車間、工廠乃至全社會上下游生產資源的最優協調。 02設備互聯三種主要實現方式 設備互聯有著樸素的內涵和豐富的外延。現階段，針對不同需求和應用場景，設備互聯主要有以下三種連接方式。 一是泛連接。泛連接類似于登錄企業黃頁，將企業基本信息，如簡介、裝備數量等，進行采集錄入，完成泛連接。泛連接是當下十分常見的信息錄入方式，也是一種最基礎的數據采集方式，屬于靜態連接。泛連接雖然信息貧乏，但我們至少可以通過泛連接，從平臺上了解到某個地區的工業企業數量，每家企業的裝備數等，從而對不同地域和企業的制造實力、產能分布有一個大致了解。泛連接，對于產業的基礎統計分析工作，具有一定價值，但它不足于體現企業真實狀況。 二是淺連接。淺連接的主要特點是只單向讀取數據，數據采集周期以秒為單位，采集數據內容相對有限，對有網絡接口的裝備會通過接口采集，而通常是通過外掛傳感器的方式獲得數據。淺連接相較于泛連接，實現了對設備動態數據的采集，是目前市場上主流的設備互聯方式。 采集方式一：外掛傳感器，和設備控制器完全隔離。典型應用如：通過在設備供電進線的火線上掛感應線圈來獲得設備開關機狀況，通過耗電量大小初步判別設備運行狀態，通過在設備表面掛溫度、力變等傳感器獲得回饋信息。這種采集方式最大的問題是獲得數據單位成本高，數據無法和設備運行過程信息在時間坐標上完全同步，優點是簡單直接。 采集方式二：打通與設備控制器的接口，通過接口協議完成設備信息的獲取。為減少對設備控制器產生干擾的可能性，只讀不寫，獲得的數據實時傳遞給車間層信息系統，通過MES、ERP等軟件平臺，加上RFID手持終端等條碼掃碼器，可以讀取生產加工類數據、管理類數據、監測類數據。如，企業層面的員工績效、工時統計數據，車間層面的生產訂單、生產計劃、生產派工、生產進度、庫存數據，裝備層面的裝備開關機狀態、工作內容、生產效率數據等。 淺連接可以真實呈現企業設備的生產狀態，實現車間信息化。比如，智能云科提供的設備云眼APP，借助iSESOL BOX的數據采集能力，可以實時刷新，實現車間信息可視化，同時還提供設備OEE分析功能，助力生產精益化管理。 之所以把這種數據連接方式稱為“淺連接”，是因為從數據獲取的頻次來看，這是屬于中頻次的連接；另一方面，這種連接只是實現了數據接口的打通，可以單向獲得數據、讀取數據，清楚地知道設備的加工信息，包括有沒有報警、閑置等，但不能實現數據的反向反饋，執行控制命令。 三是深連接。深連接是一種毫秒級數據雙向交互的連接能力。它不僅可以采集數據，還可以進行實時的數據交互，是更高層次的數據獲取能力。當前大部分工業設備都有一個“控制器”，可以執行一定的控制指令。通常情況下，這種控制是由有經驗的技師進行操作設定，其控制指令是恒定的。現在，通過邊緣計算終端所提供的數據分析能力，可以與控制器進行高速、深度的融合連接，通過機器學習的方式，對控制過程中產生的數據以及設備加工的相關歷史數據，進行建模、分析比對，結合工業機理算法的應用，幫助傳統控制器提升感知分析能力，實現智能化決策。 也就是說，基于邊緣終端毫秒級的高頻數據傳輸和對話，解決了“控制器”對實時數據、過程數據的反饋能力缺失的問題，使原先“傻瓜式的控制器”真正成為“智能控制器”，從而不僅可以讓設備“開口說話”，還可以提升設備的智能控制能力。 03基于裝備深度連接，挖掘工業數據價值，提升裝備智能化水平 三種連接方式中，泛連接和淺連接都只能算是工業互聯網的基礎連接方式，只有深連接，由于具備與相關裝備的毫秒級數據傳輸和對話能力，不僅涵蓋了淺連接實現車間信息化管理、生產精益化管理時所需要的數據，同時，還能結合一定程度的人工智能算法、建模分析等技術，對控制器中所產生的毫秒級實時數據進行二次挖掘，提升裝備控制的智能化水平。 通過深連接，可以讓設備實時運行狀況和設備內生的實時工業數據實現同步，可將生產現場的工業機理和實時數據結合形成設備運行過程中的數字模型，通過數字計算，利用工業互聯帶來的生產現場的確定性，通過工業APP的方式，實現特定場景下裝備智能化控制能力的提升。 比如，依托對加工過程中設備數據的實時感知能力，基于自適應加工機理，可實現一定程度的設備提質增效；基于對設備數據的毫秒級監測，可以進行歷史數據比對，分析這些數據的趨勢，可為設備的可預測性維護提供參考；再比如，基于加工一致性的視角，分析判斷加工質量，避免出現殘次品；等等。 目前，iSESOL工業互聯網平臺通過其特有的設備互聯技術，可實現對90%以上品牌數控系統的深連接，通過iSESOL BOX上工業APP的邊緣計算，實現了如“智能增效APP”（可平均提高機床的5%-20%切削效率）、“刀具監控APP”等一系列助力工業生產現場提質降本增效的智能化功能。 同時，圍繞裝備的全生命周期，為裝備售后市場提供了充足的工業大數據，為裝備的預測性維護提供了數據基礎。如，基于對裝備歷史數據的調用，進行裝備質量分析、故障檢測與診斷、能耗管理等；基于對裝備的實時控制能力，對裝備進行實時監控、備件管理、升級改造等。 總之，針對不同需要和應用場景，三種不同的連接方式各有其價值。智能云科就是通過iSESOL BOX邊緣計算硬件和基于各種工業機理的數字模型和算法，深度挖掘裝備控制過程中的工業大數據的價值，助力裝備智能化能力提升。
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