助力設(shè)備制造商實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

文/本刊編輯（原文來自貝加萊）

實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是制造企業(yè)更好地迎接未來挑戰(zhàn)的必然選擇。而來自奧地利的貝加萊能夠為制造企業(yè)提供完整的自動化解決方案，助力其實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、走在技術(shù)前沿。

塑料行業(yè)中的數(shù)字化應(yīng)用，其目的是生產(chǎn)得以優(yōu)化以及更具個性化。這其中，狀態(tài)監(jiān)測、即插即用與優(yōu)化是非常重要的3個要素。另外，還要滿足工廠通用的幾個需求，包括：采用簡單方式即可實現(xiàn)全廠設(shè)備的集成；安全的IT數(shù)據(jù)訪問；設(shè)備與工廠的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化；高效的設(shè)備與生產(chǎn)線重組。

基于直接的方法調(diào)用，實現(xiàn)SoA是信息系統(tǒng)集成的關(guān)鍵，且語義的定義必須獨立于制造商，否則，工廠的IT（信息技術(shù)）與OT（運營技術(shù)）集成、實現(xiàn)即插即用的生產(chǎn)組織將遙遙無期，而所謂的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能制造升級也是空談。

OPC UA是安全、可靠且獨立于廠商的通信解決方案，可以實現(xiàn)跨平臺的語義互操作以及信息模型的構(gòu)建，讓IT訪問OT變得簡單。基于OPC UA的垂直行業(yè)信息模型（如Euromap）能為塑料工廠提供集成的解決方案。

信息模型：數(shù)字化的基礎(chǔ)

圖1 信息模型

OPC UA是解決工廠語義互聯(lián)的關(guān)鍵，其重要意義在于必須通過語義互操作來實現(xiàn)對不同廠商的設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化訪問。另一方面，OPC UA也要解決信息模型（如圖1所示）的問題，這樣才能讓“即插即用”和高速的生產(chǎn)重組得以實現(xiàn)。

圖2所示為OPC UA的信息交互架構(gòu)。在OPC UA 服務(wù)器上的地址空間里包括了信息的基本模型并由客戶端來訪問，支持請求-應(yīng)答機制、Pub/Sub和訂閱/通知形式的數(shù)據(jù)交互機制，其數(shù)據(jù)傳輸支持TCP/UDP等。

OPC UA采用SoA的架構(gòu)設(shè)計，包含了多種數(shù)據(jù)服務(wù)功能，這些功能為數(shù)據(jù)交互提供了基礎(chǔ)功能性保障。

OPC UA與Euromap

圖2 OPC UA信息交互架構(gòu)

不同的行業(yè)對于信息模型的構(gòu)建也是不同的。例如，塑料行業(yè)通常需要模具、加熱溫區(qū)、注塑機與機械手的配合；制藥行業(yè)可能關(guān)注數(shù)據(jù)的可追溯性（FDA Gamp電子簽名認證）；印刷行業(yè)則考慮裝訂的尺寸、折頁配頁以及顏色的管理等。

如今的塑料行業(yè)已經(jīng)有了用于注塑設(shè)備與機械手等輔機的溝通標準如Euromap 63/77等，還包括27的物理連接接口，以及符合未來發(fā)展的基于TSN的通信。

圖3 基于Euromap的塑料工廠集成

圖3是采用OPC UA的Euromap模型。基本模型、設(shè)備模型（模具、驅(qū)動等）、作業(yè)單以及數(shù)據(jù)服務(wù)集等信息，通過這些信息上位的管理系統(tǒng)可以全局地把握注塑機的運行情況，并進行可視化的配置以及交互式的生產(chǎn)線調(diào)整。

圖4 展示了采用Euromap 77實現(xiàn)的在注塑機（IMM）和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）之間的數(shù)據(jù)交互。MES用于采集來自注塑機的信息，旨在更輕松地實現(xiàn)質(zhì)量保障、作業(yè)和數(shù)據(jù)集的管理。Euromap 77的目標在于提供一個唯一的接口，用于銜接IMM和MES系統(tǒng)。這一技術(shù)涵蓋了以下功能：

1.關(guān)于注塑機的通用信息（制造商、型號和序列號等）、當前配置和IMM狀態(tài)（包括模具、注射單元、功率單元以及在機器上的日志變更）。

2.作業(yè)管理：機器運行期間的作業(yè)信息、生產(chǎn)循環(huán)的參數(shù)以及從MES到IMM的傳送作業(yè)信息和啟動生產(chǎn)的方法。

3.數(shù)據(jù)集管理：IMM存儲相關(guān)配置的信息叫數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)包括了與IMM相關(guān)的額定工藝參數(shù)（時間、溫度和壓力）以及安裝的機械手系統(tǒng)。Euromap 77.2允許信息在IMM和MES之間進行傳輸，用于構(gòu)建一個數(shù)據(jù)集知識庫。圖5所示是工業(yè)4.0針對整個數(shù)字工廠的信息管理殼規(guī)范，也采用OPC

UA進行傳輸。

貝加萊與Euromap

Euromap是由歐洲的注塑機制造企業(yè)共同構(gòu)建的，VDMA在 其中扮演了非常重要的協(xié)調(diào)角色。貝加萊是Euromap的積極推動者，并在Euromap的標準制定過程中發(fā)揮了核心作用（如圖6所示）。

貝加萊的各個控制器均可實現(xiàn)OPC UA的通信互聯(lián)，包括在Automation Studio中集成了Euromap接口的開發(fā)模塊，使得注塑機廠商可以輕松實現(xiàn)OPC UA以及Euromap的連接開發(fā)。

數(shù)字化注塑工廠架構(gòu)設(shè)計

圖4 基于Euromap77的注塑機與MES系統(tǒng)的互聯(lián)

圖5 采用OPC UA的信息管理殼規(guī)范

圖6 Euromap 79工作組會議在貝加萊總部召開

針對塑料工廠，貝加萊能提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接方案，包括：

1.對于標準的注塑機控制器，都有OPC UA Server以及支持Euromap的規(guī)范，并以軟件配置的形式供用戶簡單設(shè)置應(yīng)用于互聯(lián)。

2.針對舊設(shè)備與新設(shè)備的混合生產(chǎn)線，通過OrangeBox來實現(xiàn)產(chǎn)線的互聯(lián)。

3.對于整個工廠，采用APROL作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互平臺，對數(shù)據(jù)采集、集合和預(yù)處理，然后通過標準的MQTT、AMQP等方式與云、霧計算平臺連接。

貝加萊是一個總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動型自動化企業(yè)。2017年7月，貝加萊成為ABB集團的一個業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進的工程能力，能為各個產(chǎn)業(yè)的客戶提供機器與工廠自動化、運動控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標準如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY，以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開發(fā)環(huán)境，該公司不斷重新定義自動化工程的未來。貝加萊將保持持續(xù)的創(chuàng)新精神，為客戶提供更為簡化以及超出預(yù)期的工業(yè)自動化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。