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发表于 2016/11/15 10:46:06

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标签: 数据集成

制造连接与数据集成

  虽然很多企业,主要是规模较大的企业,已经取得了实质性进展:把工厂现场的数据连接到公司网络,但互联企业的很多收益在很大程度上仍未得到体现。其原因是:把工厂现场的数据集成到企业系统 -- 更不要说把互联网连接到生产运行 -- 提出了很大的挑战。其中最重要的是成本,来自不同厂商产品集成的复杂性,以及安全问题。


  尽管存在这些障碍,现场级信息和企业级系统之间的缺口弥补已经为愿意克服障碍的制造商创造了显著的商业价值。其中潜在的回报是更快的上市时间、降低的总体成本、提高的资产利用率,和更有效的企业风险管理。
  企业信息化利用新技术:如移动设备、云计算和大数据,以无缝、安全的方式连接工厂现场与企业系统,从宽广的视野来看仅收获较少的收益。
  但要获得互联企业和的快速新兴"物联网"(IOT)的全部优势,制造商仍有很长的路要走。在2015年1月,《工业周刊》调查了581家制造商的管理人员和经理,不到三分之一的(28%)人员称,他们的工厂现场数据能够上互联网;销售额十亿美元以上的大公司,也是同样的讲述;只有8%的人员说他们的公司的基础设施已经"完全准备好",从基于新的互联网技术,如数据移动性、云计算和大数据中获益。
  虽然较大的工业企业已经取得了显著进步,能使企业决策者完全访问运营数据,做出更明智的决策,许多中型和小型制造商还没有实现互联互通。事实上,调查结果告诉了我们有关技术"富人与穷人"的故事:销售额在十亿美元以上的大公司,相比于中型和小型制造厂商,往往在内部和Web中已经实现了与工厂现场数据的更大连接。


  更大连接的优势
  业务系统融合生产信息的工业企业有很多的收益。从现场确认的客户订单运输和交货日期不必返回总部,销售代表可以使用移动设备来检查工厂的生产进度。同样,供应商可实时访问制造商的即时生产安排,可确保零部件在精益制造环境中的平滑畅通。
  制造商把为工厂现场设备的互联网连接看作对供应链效率具有价值,也可用于驱动六西格玛效率的改进。将近一半(45%)的公司对《工业周刊》的调查表示:可以上互联网的设备对供应链效率是宝贵的,同时有40%的人员表示这种连接能使六西格玛获得价值。此外,一半的受访者说:他们发现了上互联网设备在预测性维护方面的价值。同样,59%的人员认为质量和库存控制方面有价值,56%的人员认为在正常运行时间方面有价值。
  企业范围内对生产数据的可视化,通常能为决策者对整个企业提供更好的信息。更多的收益是库存管理更智能,能量消耗更减少,生产吞吐量更增加。
  例如,一家全球领先的化妆品制造商安装了罗克韦尔自动化的FactoryTalk?Metrics软件,在达拉斯的工厂监测、收集和分析生产数据。新增加的生产线,由于令人失望的产量和频繁的生产线停工,对用户造成了很大的困扰。为了提高对整体设备效率(OEE)的测量,并新生产线(得克萨斯州,路易斯维尔)的效率和质量获得更大的控制,普赖姆控制公司(Prime Controls)在本地服务器上安装了FactoryTalk Metrics,程序直接连接到工厂的网络。
  把现有的应用迁移到FactoryTalk数据库之后,工程师们可以在运行方式分析生产线。他们发现:具有最高OEE评级的机器以最大等级运行时,其他机器要么没事干要么受阻 - 这种情况对人的眼睛是不可见的。
  工程师们执行必要的改进,提高了产量,同时消除了在过程中造成停机的故障。为了监视设备,FactoryTalk软件配置成能进行OEE计算和可视化。现在的结果是:当操作员收到报警,他们可以快速了解停工或低效的根源,并获得必要的数据,确定解决该问题所需的行动。
  提高连通性带来的风险
  工业企业寻求在组织内部以及与供应商和客户挖掘更广泛连接的收益,必须要解决潜在风险的问题,还要考虑升级现有设备、网络和基础设施的成本。
  在许多情况下,工业控制系统已经包含增强安全性和可靠性的逻辑和机械的设计。这些系统通常包括了随时间演变新老组件的混合。因此,一个通常的工厂现场环境由老设备和新系统组成,其中的一些设备可能与今天较新的技术兼容,有一些不兼容。通常,在打开至更大的连接和数据可访问时,这些异构的控制环境不可避免导致在新网络中更大的曝光风险。
  使用以太网和标准互联网协议(TCP / IP)时,能在不同的系统和应用中实现互操作,在整个业务中,在工厂层设计成融合运营技术与信息技术的体系结构效果最好。EtherNet / IP是全球领先开放的工业以太网络,为跨接系统和子系统而设计,可从最终客户的IT基础设施连接到仪表级。 EtherNet / IP的使用相同的以太网和TCP / IP协议族,这些协议已经用于电子邮件、因特网和其他商业应用,提供了性能、弹性和传统现场总线解决方案的安全性。


  虽然这种开放性和互操作性增加了相当好的收益,但也打开了来自企业外部潜在的网络威胁。事实上,比起与工厂现场更大的连通性,销售额在十亿以上较大的工业企业往往更关心安全问题。根据《工业周刊》调查:大型厂家约有43%的人员认为安全是机器拥有互联网连接的一个障碍,而所有制造商的比例为32%。
  出于这个原因,在内部和外部拥抱更大连接性的工业企业必须制定一种安全策略,涵盖工厂和更广泛的企业。安全的设计必须纳入各级IT架构,包括在工厂现场的设备、控制系统,以及工厂现场的自动化网络。公司需要采用整体的观点来看待工业安全、针对人员、流程和技术的风险,保持运营的完整性并保护工业的资产。
  在大多数情况下,这意味着遵从"防御纵深"的战略,解决内部和外部的安全威胁。这是基于这样的前提:任何保护的单点或各个防火墙有可能,而且很可能被持续攻击者随时间而渗透。最有效的防御解决方案是架设多层防御,包括物理的、电子的和程序的。在这种方式下:
  ●安全内置于基础设施,并成为整体网络安全内一组层;
  ●攻击者必须先穿透或绕过每个安全层未被发现;并且
  ●任何单点穿透可以通过其他层提供的不同功能变量来阻挡。
  在工厂层包含的数据爆炸 - 在生产中的驱动器,伺服系统,可编程逻辑控制器(PLC)-- 保证较高的安全水平,以确保产品和流程信息得到充分的保护。普遍接受的观点是:PLC是生产现场的信息中心点,已超过了各种功能更强大的设备,在今天的生产设施中构成了自动化环境。通过互联企业,今天很多的工厂现场数据通过智能手机和其他设备获取 - 实际上,作为使用和需求,这些信息在机械区中进出移动。
  尽管通过Web使雇员、客户和供应商得到了制造生产的数据并获得收益,当互联网涉及到厂级信息,许多制造商仍然犹豫不决。而使生产机械上互联网的最大担忧是成本 -- 销售额在十亿美元以上企业的50%人员表示:这是工厂现场设备上互联网的主要障碍,紧随其后是安全性令人担忧(43%)。
  制定移动设备策略
  安全问题在工业企业中也显得尤为突出,需要部署物联网战略进行解决。尽管每个消费者拥有或使用智能手机的事实,员工使用这些设备访问生产信息仍然相对有限。只有四分之一的制造商回应《工业周刊》的调查,已对员工的移动设备提供工厂现场的数据,并且他们仅为上级管理者或其他选择员工这样做而已。仅有5%的制造商为所有员工提供移动设备访问工厂现场数据。


  大型制造商的大部分(51%)报告关心外部移动设备的安全问题。很多企业都通过建立明确的政策处理这个问题,让员工自己管理对公司数据的访问 - 基于企业和工厂 -- 同时使用公司配发的智能手机以及员工自有的移动设备。
  安全问题也影响着制造商的计划,以利用云进行数据存储。而大型企业的21%报告,在私有云中存储工厂现场数据,只有5%正使用公共云存储数据。总体而言,16%的制造商在私有云中存储工厂现场信息,但只有3%使用公共云。
  互联企业在行动:交付成果
  互联企业最有力的收益之一是运营性能的可视化能力,并在问题发生前或发展的早期采取迅速行动解决生产问题。工厂通常需要根据操作员的角色或监管等级不同观看不同的画面。例如,不同的组,如工程、维护和操作,所有都需要定制的可视化图形,满足在工厂中角色的需要。
  罗克韦尔自动化的FactoryTalk VantagePoint?EMI软件提供了仪表盘、趋势显示、分析和报告功能。它绘制来自不同来源的数据,并把它一起放入名为统一生产模型(UPM)的单一格式。
  一家使用统一生产模型(UPM)的公司是赛博创工程(Cybertrol Engineering),他们使用UPM为管道公司建立一个过程,可以实现企业范围的可视化。管道公司操作150座泵站,每座泵站使用一台Allen-Bradley的ControlLogix PLC。UPM用来表示从每个远端站发来的巨大历史数据,使工程师可以利用这些数据进行决策。灵活性、现成的解决方案为每个泵站使用UPM启用了管道操作员检查排放压力。该公司发现UPM作为诊断和分析各种条件的工具非常有效。
  另一家需要更好可视化操作的公司是赫优社(Hillshire),该公司每年船运1.5亿磅吉米迪安早餐肠。该公司需要控制和维护每个包中产品精确的数量。评估整个生产过程后,该公司考虑不同的解决方案,最后决定用三个仪表盘来监控生产。其结果使公司能够收集关键可执行数据,现场趋势,并做出更好的决策。
  用罗克韦尔自动化集成架构与所有Allen-Bradley控制标准化的工厂基础架构,使国王夏威夷面包店的15万平方英尺的亚特兰大工厂提供了高品质产品,同时,由于非常友好的人机界面(HMI),最小化了新员工的学习时间。工厂员工使用罗克韦尔自动化的FactoryTalk VantagePoint能看到生产历史以及发展趋势。如果一台设备开始失效,操作员可以预先确定问题并采取纠正措施。
  在另一起案例中,一家加拿大水/污水运营六个污水处理厂,希望通过实施制造智能战略升级运营管理。其目标是减少停机风险并且优化运营。该公司的系统集成商,格兰泰克(Grantek),提供一种基于罗克韦尔自动化FactoryTalk VantagePoint软件的解决方案。该应用提供了生产的可视化,把公司所有的历史生产数据通过一个基于Web的报表工具集成在一起,使用户了解经营业绩的全面情况。
  因为FactoryTalk VantagePoint的用户体验非常直观,公司操作员现在可以通过基于Web系统的简单点击,就能按照角色访问相应的信息。操作员需要对每个水/污水处理厂特定的生产信息做出快速决策,而管理者往往需要更高级别的仪表盘显示,对整个系统进行快速评估。
  其结果是:水/污水运营的信息收集和报告过程从两到四人四天的工作量减少为一人半小时的工作量。在生成合规和特别报告中公司估计每年可节约720小时。
  到互联企业的路线图
  因为连接变得更加普及,并且物联网成为工业、制造商和工业运营商的现实,采用这些新技术才能构建新的完全互联的世界。实现连接的高水平,需要锻造信息技术和运营技术间的无缝结合。
  显然,今天的制造企业还有很多工作要做。只有5%的公司回应《工业周刊》调查时称:他们目前正在开始智能制造计划 -- 定义基于网络数据和信息的集成,提供实时了解和决策制定。然而,通过智能制造承诺吸引的制造商,48%的公司 "非常感兴趣"或"有点兴趣。"
  企业从物联网战略到获益必不可少的第一步是找到这些新技术带来的好处。但很少有企业在运营中充分发挥物联网所承诺的优势。在《工业周刊》调查的制造商显示,约一半(47%)表示:他们的基础设施"完全准备好"或"有些准备"从物联网战略中受益,而相同数量(47%)的制造商表示:他们的基础设施还没有准备好。那些声称准备最好的(58%),不出意外是大企业(销售额为十亿美元以上)。
  朝着基础设施准备这一目标,罗克韦尔自动化公司开发了互接企业执行模型:实际上,是一张为工业企业寻求将他们设备和系统融入现代信息化世界的路线图。在这个征途中一些关键的里程碑包括:
  ●评估企业现有的IT / OT网络;
  ●安全升级网络和控制;
  ●定义和组织工作数据资本(WDC);
  ●利用新发现的IT / OT功能与分析;和
  ●利用预测能力,优化运营并改善供应商和客户响应的协同。
  根据互联企业执行模型五个阶段的丰富经验,罗克韦尔自动化与制造商和工业组织以及那些在IT / OT智能旅程开始的企业,在高级位置上一起合作。
  工业企业需要进一步把运营数据与业务系统融合,以及为员工、供应商和客户提供互联网的生产信息。利用更高水平的制造连接和数据集成,可使生产率显著提高,节约成本,同时给企业的其余部分提更大的供运营可视化。
  与此同时,制造商必须对企业采取的安全策略给予更多的教育和认识,安全地连接现场自动化与企业的其他部分。

系统分类: 自动化软件   |   用户分类: 软件   |   来源: 原创

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