邊緣計算標準件計劃丨西門子工業邊緣助力工業企業數字化轉型升級
導讀
2020年5月，工業互聯網產業聯盟（以下簡稱“聯盟/AII”）發起我國首個邊緣計算產業促進項目“邊緣計算標準件計劃”，旨在形成“技術研發、標準研制、產品檢測、應用示范、規模商用”的產業閉環，推動我國邊緣計算發展邁向新階段。
經過中國信息通信研究院集中測試，西門子自主研發的西門子工業邊緣產品SIMATIC-IPC 227 邊緣設備和工業互聯網關產品SIMATIC IOT2050通過“邊緣計算標準件計劃”產品評測。
西門子工業邊緣產品架構
在邁向工業4.0的今天，5G、人工智能、邊緣計算等新技術的不斷涌現，引領著新一輪的工業變革，驅動著中國工業向產業數字化、數字產業化的方向不斷前進。各行各業通過新技術的賦能，最后走向從萬物互聯到萬物智能的新經濟業態。
西門子通過工業邊緣、人工智能等新興技術，幫助客戶不斷挖掘數字化潛力，借助西門子全套的數字化解決方案，實現整個價值鏈的數字化轉型。
西門子工業邊緣，融合了信息技術領域的網絡、計算、存儲和智能應用的核心能力，并將最新的人工智能等技術融入邊緣計算，為企業提供安全、實時、靈活的工業現場本地數據處理解決方案。為了使工業邊緣場景更加易于落地，西門子提供多種邊緣設備、統一的管理平臺、豐富的邊緣應用及開放的線上應用商店。同時，西門子還致力于建立領先的工業邊緣生態，為企業和合作伙伴創造更多價值。
西門子工業邊緣分為三個層級，它們分別執行不同的功能。
首先，是最頂層的工業邊緣中心，用于監視多個工業邊緣管理平臺，并且可以存儲、瀏覽和下載工業邊緣APP，在這里，大家可以找到由西門子和合作伙伴開發的針對多種行業和應用場景的APP。
第二層，平臺層，工業邊緣管理平臺。邊是用于集中管理所有已連接邊緣設備的軟件平臺。它處于工廠車間層級，可以同時監控上百臺已連接設備的狀態，并且在目標邊緣設備上安裝邊緣應用和升級軟件功能，將功能從云端轉移到生產系統。
第三層，設備層，是部署了工業邊緣運行系統的邊緣設備，在數據生成現場就可以進行采集和處理，并且支持和自動化設備的集成和執行容器化的邊緣應用。這里的一臺邊緣設備可以同時運行多個應用APP。目前西門子已發布了包括SIMATIC 227 和 427E等多種邊緣設備，并且有不同算力和內存的產品可供選擇，可以滿足多種場景的需求。其中，SIMATIC-IPC 227 邊緣設備已通過了由中國信息通信研究院開展的“邊緣計算標準件計劃”評測。它內置了工業邊緣計算的軟件系統，除了提供美觀易用的網頁訪問方式外，還可直接通過工業邊緣管理系統進行統一的管理。它連接了OT和IT兩個層級，為IT應用提供了便捷的數據連接性和運行平臺。通過它，可以讀取工業現場的自動化實時數據，對這些數據進行存儲和處理后，用多種多樣的可視化圖表展示各項實時狀態和KPI數據；為保證工廠重要數據傳輸的安全性，它也可以將重要數據上傳到工廠的私有存儲服務器或是公有云上。同時，它也可通過集中管理的特點，更好地為終端客戶提供服務。
“邊緣計算標準件計劃”證書
中心層、平臺層和設備層共同構成了西門子工業邊緣的整體系統架構。貫穿其中的是邊緣應用APP，可以在頂層的邊緣中心找到合適的應用進行下載，下載到工廠本地的邊緣管理平臺中，再由邊緣管理平臺一次性下發到工廠內上百臺的邊緣設備中，簡單又高效。工業邊緣的架構，需要硬件、平臺、軟件應用的共同配合，才能協同作用，發揮最大優勢。
在應用層，西門子結合了工業用戶的專業需求，開發和發布了不同層級的應用APP產品。這些應用分為三類：最底層的連接應用，可以和現場設備以及云進行通訊，支持多種主流協議；中間層的數據服務和數據總線負責做好傳遞；而上層的功能應用，是最貼近用戶的APP，他們可以解決不同的問題，比如創建可視化的數據留模型。分析產線的運行狀況，分析和優化機器設備的產能，固定資產管理，能源管理等等。
這一層級上，除了西門子的APP，更有合作伙伴，基于西門子工業邊緣平臺開發的更多針對行業場景的APP，包括機器視覺檢測和預測性維護。合作伙伴只需要將任何開發平臺開發的應用，由Docker容器技術進行打包，就可以輕松部署到西門子邊緣平臺上。
而西門子工業邊緣的優勢在于：
開放式技術架構
在現場設備級別運行基于IT容器技術的應用程序，實現強大復雜的功能。
一體化管理平臺
使用邊緣管理平臺，實現跨地域邊緣設備及應用靈活管理。
豐富的數據通訊
打破自動化和IT系統之間的數據屏障，使數據通訊更簡單、更迅速。
低維護易更新
應用及固件版本根據實際場景維護，批量管理，縮短時間。
海量硬件設備支持
未來邊緣系統將集成到 HMI、IPC 和 PLC 中，最大化滿足現場需求。
打造完整生態
突破IT和OT界限，實現軟件和硬件的互聯互通，吸引不同角色用戶構建生態。
“生產可視化”應用方案
在工廠數字化轉型的過程中，也會遇到各類問題，比如：
每條產線的設備狀態不明確
沒有全面的OEE監測
無法采集多種自動化設備的數據
難以依據現場數據，提高生產效率
為解決客戶的這些需求，西門子工業邊緣推出了這套生產可視化應用方案。擁有它，您可以：
即插即用，實現快速部署
無需停產，即可進行本地實時數據分析
全面實時的OEE監測
利用PLC節拍時間，分析根本原因
助力工廠降本增效
這套應用方案，包含運行在邊緣計算設備上的App，分別是：
Performance Insight
從DataService 里面獲得設備歷史數據，進行處理。在這個環節，我們可以通過編輯不同生產性能指標公式，來獲取OEE的分析結果，并通過儀表盤、趨勢圖、甘特圖、餅圖等圖表展示出來。
S7 connector/OPC UA connector等數據連接型App
它們可以連接多臺PLC，獲取其中的數據。以S7 connector為例，它最多可以同時連接8臺設備，并采集至多6000個采樣頻率為1Hz的變量，或600個采樣頻率為10Hz的變量。
IE DataBus
接收數據連接型App傳來的數據，是IED（邊緣設備）中數據流通的中轉站。以IPC 227為例，IE DataBus的數據吞吐量最大約為70MB/s。
IE DataService
可以存儲IE DataBus中的設備運行數據，以IPC 227為例，DataService最多支持每秒鐘2000條數據寫入。
這套應用方案，可用于不同應用場景的生產可視化分析。比如：OEE計算和汽車生產節拍分析。
OEE場景
OEE場景
節拍分析場景
“OT/IT數據無縫連接”應用方案
其實，在工業現場，工廠數據在信息存儲和安全上，也會面臨各類挑戰和痛點，比如：
難以將數據安全傳輸到公司或選擇的公共云。
數據來自不同的設備供應商、不同種類PLC，以及使用不同連接應用的工廠，因此難以收集。
需處理不同的信息點及信息格式。
而西門子工業邊緣“OT/IT數據無縫連接”應用方案可以助力工廠：
在邊端采集大量數據，并將數據清洗后上傳至云端。
可實現CSV格式導出。
可通過Flow Creator或者自定義應用進行數據清洗，降低上傳到云端的數據量，節省流量和帶寬。
通過應用MQTT通訊協議的Cloud Connector，連接至云端。
西門子工業邊緣生態構建
除了提供整套軟硬件產品架構，西門子還致力于建立領先的工業邊緣生態，為用戶和合作伙伴創造更多價值。依托于開放的技術平臺，來自OT和IT領域的多家應用程序開發伙伴、解決方案伙伴和工程服務伙伴，也加入了工業邊緣的生態，他們將最新的技術應用，如人工智能、機器視覺、預測性維護等超強技術融入到邊緣計算中，為企業解決了生產中難以用傳統自動化技術解決的痛點，帶來了巨大價值。
在滾滾向前的工業互聯網浪潮中，西門子作為生態的創建者，不僅為大家提供全套體系的軟硬件產品、應用商店、技術支持、交流社群等，也將以積極開放的姿態、全新的商業模式和“博大精深，同心致遠”的精神，加速各產業IT和OT融合，賦能食品飲料、汽車制造、智慧農業等各行各業，推動工業互聯網的快速落地，助力中國工業企業從自動化邁向數智化。
業務聯系人：
王嘉敏 18010340753
AII微信公眾號
AII頭條號