Интеграция устаревших систем в Индустрию 4.0: преодоление мультипротокольных вызовов

Самой сложной частью внедрения умного производства и Индустрии 4.0 может быть вопрос: как ввести существующие системы в мир производства, сбора и анализа машинных данных?

Из-за отсутствия стандартизации программных протоколов для операционных и информационных технологий кажется невозможным заставить устаревшее и новое заводское оборудование работать вместе бесшовно, создавая потоки стандартизированных, действенных данных.

«Реальность такова: все эти протоколы — и новые, отличные, и старые, примитивные — будут с нами надолго», — сказал Джонатан Уайз, вице-президент по технологиям CESMII, Института умного производства.

Уайз модераровал панель экспертов на недавнем онлайн-саммите CESMII, посвященном интероперабельности и гармонизации умного производства.

Панелист Рассел Уодделл, управляющий директор MTConnect Institute, определил термины: «Протокол — это то, как вы передаете данные из места в место, от системы к системе, а информационная модель — это то, что фактически в этих данных». Стандарт MTConnect предлагает семантический словарь для производственного оборудования для предоставления структурированных, контекстуализированных данных без проприетарной формы.

Советы для brownfield и greenfield

«Как бы вы направили производителей, желающих ретрофитнуть brownfield-системы для умного производства или покупающих новые станки? Что искать в greenfield, чтобы быть готовыми к Индустрии 4.0? И как нам — создающим информационную ценность — управлять мультипротокольной вселенной?» — спросил Уайз экспертов.

Стефан Хоппе, президент OPC Foundation: «Для brownfield-сценариев определенно существует огромная экосистема с шлюзами, общающимися с верхним уровнем OPC UA (протокол машинной коммуникации), включая транспорт MQTT и так далее, а на нижнем уровне — используя то, что было раньше». Для новых greenfield-сценариев почти все вендоры станков интегрировали OPC UA в дизайн и устройство. «Тогда вы получаете информационное моделирование прямо из коробки», — сказал Хоппе.

Эрих Барнстедт, главный архитектор стандартов Azure IoT в Microsoft: «Устаревшее оборудование будет с нами навсегда. Нам нужно упростить с правильными инструментами отображение этого оборудования на стандартную, открытую информационную модель. Сделать этот процесс один раз, а затем использовать стандартизированную модель и найти автоматический механизм отправки в облачные или on-premise аналитические системы.

«Не обязательно облако, но аналитическое ПО — там, где добавленная ценность и Индустрия 4.0 в плане получения новых инсайтов. Делать фазу подключения и маппинга модели данных максимально безболезненной — это наш долг перед клиентами».

Никакой единственный протокол не должен победить, добавил Барнстедт. Производителям нужно знать, как привести данные в используемый формат, независимо от вендора, и создать правильные инструменты для бесшовного опыта.

Ключевая роль информационных моделей

Уайз подчеркнул: ключевая точка интероперабельности — информационные модели.

«Если вы производитель со старым оборудованием, вы не заблокированы. Мы можем адаптировать и реализовать нужные биты для подключения к современным информационным системам. Но по пути нам придется нормализовать или стандартизировать эти данные.

«Если вы создаете свою информационную модель, думая, что у вас лучший способ описать конкретный станок — остановитесь. Эксперты работали над этой проблемой десятилетия. Там нужна общность. Там нужно принять общие подходы, общий язык».

Для общего языка информационные модели OPC UA будут опубликованы в UA Cloud Library, которая также включит существующие модели от VDMA Verlag (немецкая инженерная ассоциация), по словам Андреаса Фаафа, управляющего директора европейской группы.

В будущем в библиотеку могут присоединиться инструменты глобального производственного языка на базе OPC UA, над которым работает VDMA.

Open-source инструменты для интероперабельности — OPC UA, MQTT, сопутствующая спецификация MTConnect — уже опубликованы на GitHub. «Все, что нужно, там есть, и если нужна помощь в поиске шагов — CESMII здесь для этого; не чтобы выбирать стороны в войне протоколов, а чтобы помочь найти шаги от того, где вы есть, к тому, куда хотите попасть», — сказал Фаат.