論IT&OT融合技術在智能制造體系中的重要作用

李錚 陳佳慧

羅克韋爾自動化（中國）有限公司 上海 200030

IT&OT融合的概念是：Information Technology &Operation Technology即是制造類企業(yè)運營技術和信息技術的無縫鏈接，一網(wǎng)到底，從設備，單元，車間，企業(yè)，協(xié)同的縱向一體化系統(tǒng)中的鏈接要素和關鍵節(jié)點[1]。運營層級技術：包含底層設備，利用傳感器、儀器儀表、機器、裝置等，實現(xiàn)實際物理流程并感知和操控物理流程的層級；同樣還含有，監(jiān)測和控制架構，網(wǎng)絡傳輸，以及車間層級生產管理的MES MOM層級；信息層級技術：是企業(yè)面向全工廠，供應鏈，人，機 料 法 環(huán)各類要素（工廠層級要素），ERP，財務系統(tǒng)，企業(yè)戰(zhàn)略決策系統(tǒng)，管理員駕駛艙，實現(xiàn)企業(yè)內部外部，生產和銷售互動，數(shù)字驅動業(yè)務和共享過程的層級技術。

1 智能制造

智能制造的關鍵是實現(xiàn)貫穿企業(yè)設備層、單元層、車間層、工廠層、協(xié)同層不同層面的縱向集成，跨資源要素、互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成和新興業(yè)態(tài)不同級別的橫向集成，以及覆蓋設計、生產、物流、銷售、服務的端到端集成。

所以在智能制造架構中，尤為關鍵的是數(shù)據(jù)流的走向，包含了數(shù)據(jù)的采集，整理，呈現(xiàn)，分析，判斷，給到企業(yè)決策層一個相對準確的趨勢判斷。如何滿足數(shù)據(jù)流程的閉環(huán)過程，考驗企業(yè)的是數(shù)字化轉型的基礎和程度，而數(shù)字化成功與否的關鍵技術就是IT&OT的融合，打破傳統(tǒng)領域信息孤島的壁壘，使得企業(yè)從生產，銷售，供應鏈，企業(yè)管理系統(tǒng)，人員，廠區(qū)，樓宇等等內外重要元素的有效數(shù)據(jù)的傳遞和大數(shù)據(jù)分析計算。

2 數(shù)字化轉型

數(shù)字化轉型包含了IT&OT融合的技術，把OT（自動化層級）運營技術層級所包含的，人員數(shù)據(jù)，設備數(shù)據(jù)，物料數(shù)據(jù)，環(huán)境數(shù)據(jù)，邊緣建模數(shù)據(jù)，通過同一網(wǎng)絡鏈接上來，數(shù)據(jù)的傳輸也可以利用5G網(wǎng)絡技術作為載體。

人員數(shù)據(jù)包含：出勤情況，人員健康情況，工作進度，工作負荷等等影響人員安全，可用性，效率的因素。

設備數(shù)據(jù)包含：各類設備KPI指標，OEE，能耗情況。舉例，如電機的震動情況，電流，電壓，頻率等訊息的采集和傳輸，又如OEM加工設備的OEE，能源消耗，功耗，產能等數(shù)據(jù)。

物料數(shù)據(jù)包含：來料批次，生產日期，需求日和到貨日期，入場抽檢報告，入庫訊息，經(jīng)辦人信息等物料管理相關的輸入數(shù)據(jù)[2]。

環(huán)境數(shù)據(jù)包含：生產企業(yè)的廠區(qū)溫度，人員密度，水，電，動力氣的計量數(shù)據(jù)。

建模數(shù)據(jù)包含：設備層和邊緣層級，數(shù)據(jù)清洗，整合，提供出有效的分析數(shù)據(jù)；舉例，水泵在運轉中，電流，電壓，功率的變化數(shù)據(jù)，根據(jù)這些初步的數(shù)據(jù)，利用失效模型的算法，來計算出水泵的實際揚程和理論揚程的差異化，把這些結構化的數(shù)據(jù)反饋給DCS，SCADA，MES等生產系統(tǒng)，打通數(shù)據(jù)末梢神經(jīng)，給予系統(tǒng)做判斷的正確參考數(shù)據(jù)。

所以滿足以上條件我們可以初步判斷，企業(yè)的數(shù)字化已經(jīng)初步實現(xiàn)，如何完成數(shù)字化，就要著重討論下，IT&OT融合技術上是如何實現(xiàn)的。

3 IT&OT 融合技術介紹

IT&OT，兩化融合賦能整個企業(yè)系統(tǒng)層級；在整個架構中起著關鍵性的鏈接作用。從設備，工作單元，車間層級，再延伸到企業(yè)管理層級，各個部門的協(xié)同，跨部門的協(xié)作，使得產線上的事件變化，可以直接鏈接到企業(yè)供應鏈，財務，人力資源，市場，進行協(xié)調動態(tài)調整。

如何實現(xiàn)IT&OT融合：首先要在企業(yè)工廠底層全面部署智能數(shù)字化設備。有了智能數(shù)字化設備，還要用開放的，未經(jīng)修改的工業(yè)以太網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)的一種形態(tài)）把它們都互聯(lián)起來。把工廠現(xiàn)場設備都用以太網(wǎng)連接起來后，我們就要用集成架構LOGIX平臺來對生產過程，生產設備進行控制，集成架構是集控制及信息一體化的平臺，一方面對生產過程進行自動化控制，另一方面，把生產過程中智能設備產生的大量數(shù)據(jù)進行收集處理，有些數(shù)據(jù)直接用于控制，有些數(shù)據(jù)則上傳到上層信息化解決方案進一步加以利用。在集成架構控制平臺之上是各種的數(shù)據(jù)處理分析的應用，可以是用于企業(yè)進行生產組織的MES生產執(zhí)行系統(tǒng)，也可以是企業(yè)的其他大數(shù)據(jù)分析挖掘應用，這些應用通過對大數(shù)據(jù)的分析挖掘，可以幫助提高企業(yè)資產利用，能源使用，生產優(yōu)化，及風險管控等等。賦能設備層級智能化，信息化，數(shù)字化，可以具備與IT層級對話的能力，達到自感知，自協(xié)調，自適應的目標。

與此同時，數(shù)據(jù)在MES（MOM）系統(tǒng)中，通過APS先進排程模塊，對產線的進度和狀態(tài)實時反饋與控制；將需要深度分析的數(shù)據(jù)和狀態(tài)模型，上傳到企業(yè)私有云或者集團公有云，利用部署在云平臺智能運維系統(tǒng)（Rockii）的算力，進行深度分析與解讀，利用AR，VR等人機交互系統(tǒng)呈現(xiàn)出來，在生產現(xiàn)場和企業(yè)管理層級有針對性的展示，因地制宜，安全便捷地分享訊息和數(shù)據(jù)報表[3]。

4 結語

綜上所述，智能制造對于制造業(yè)企業(yè)是終極目標，需要一個中長期的迭代和發(fā)展，第一步最重要的過程即使數(shù)字化轉型，講底層設備的數(shù)據(jù)進行提取，讓機器設備具自感知，自學習，自診斷，甚至是自維護的能力，之后利用IT&OT融合技術，讓所有的數(shù)據(jù)進行提取，整理，清理，標準化，通過邊緣計算能力在設備層級，車間層級進行執(zhí)行，再把需要進一步處理的大數(shù)據(jù)，透過同樣的網(wǎng)路協(xié)議E/IP傳輸?shù)狡髽I(yè)云層級，與IT算法相融合，與企業(yè)層級大腦進行反饋和互通。IT&OT融合起到建立通路，打通信息孤島，將信息正確快速的傳導，傳輸，夯實企業(yè)的數(shù)字化轉型，完成智能制造的第一步，建立物理和虛擬的橋梁，使得智能制造落地，企業(yè)價值轉型成為現(xiàn)實。