Единое пространство имен в производстве: единый источник правды для операционных данных

Исследования и лучшие практики

7 мин | Блог | Промышленные технологии

Единое пространство имен (UNS) — это единая, структурированная модель данных в реальном времени, представляющая все производственное предприятие. На практике оно выступает единым источником правды для операционных данных.

Информация организована по активам, процессам и бизнес-контексту, позволяя командам и менеджерам быстро находить нужные данные, когда они нужны. Использование UNS также разделяет производителей данных от потребителей, обеспечивая непредвзятый сбор, курацию и использование.

С ростом объема и разнообразия производственных данных единые пространства имен критически важны для обеспечения полной видимости и согласованности.

Все еще используете разрозненный подход к данным? Читайте дальше, чтобы узнать больше о построении, внедрении и управлении вашим UNS.

Почему производственным данным нужна новая архитектура

У производства двойная проблема управления данными: огромные объемы информации в сочетании с ручным сбором данных оборудования. Согласно Manufacturing Leadership Council, 44% компаний теперь собирают в два раза больше данных, чем два года назад, но 70% все еще полагаются на ручной сбор данных.

Эти данные поступают из множества источников, таких как постоянно подключенные IIoT-датчики и оборудование, программируемые логические контроллеры (ПЛК), системы исполнения производства (MES), компьютеризированные системы управления техническим обслуживанием (CMMS) и инструменты планирования ресурсов предприятия (ERP).

Ручные процессы, тем временем, часто исходят из продолжающегося использования изолированных данных в сочетании с хрупкими операционными интеграциями. Например, команды обслуживания и производственные линии используют похожие данные для информирования лучших практик, но часто используют разные системы для достижения этой цели. Чтобы помочь этим системам взаимодействовать, команды могут использовать универсальные интеграции, которые не могут обрабатывать существенный объем данных. Когда эти интеграции терпят неудачу, командам не остается выбора, кроме как вручную собирать и обрабатывать данные.

Преодоление этих вызовов требует доступа к данным в реальном времени, согласованных на уровне всего предприятия.

Почему традиционные архитектуры производственных данных не справляются

Традиционные архитектуры производственных данных полагаются на точечные интеграции: системы напрямую подключаются для обмена информацией. Хотя это обеспечивает доступ к данным и инсайты для подключенных приложений, это естественным образом ограничивает масштабируемость, что в свою очередь замедляет цифровую трансформацию в производстве. С фреймворками Индустрии 4.0, ставшими приоритетом для организаций — 92% лидеров говорят, что инициативы умного производства критически важны для сохранения конкурентоспособности — точечные модели просто не могут идти в ногу со временем.

Другие проблемы традиционной архитектуры производственных данных включают:

• Тесную связанность между системами

• Высокую стоимость добавления новых приложений

• Несогласованные определения данных

• Проблемы с задержкой и надежностью

• Бремя обслуживания пользовательских интеграций

Как работает единое пространство имен

Что такое UNS в производстве? Идея проста: создать единый источник доступа и правды для данных.

На практике четыре компонента критически важны:

• Событийно-ориентированная архитектура (EDA): Используя EDA, приложения общаются при возникновении изменений или событий. Это гарантирует, что данные своевременны и актуальны.

• Модели публикации/подписки: В модели pub/sub производители данных отправляют данные в тематические каналы в UNS, а потребители данных подписываются на модели своего выбора.

• Иерархические тематические структуры: Организуя информацию во вложенный формат, UNS упрощает пользователям доступ к нужным данным по запросу.

• Потоковая передача данных в реальном времени: Наконец, данные UNS передаются в реальном времени от производителей данных, позволяя потребителям быстро выявлять изменения паттернов или трендов.

Результатом является разделение производителей и потребителей данных. Например, вместо того чтобы команды обслуживания напрямую передавали данные об активах менеджерам цехов или операционным лидерам, данные публикуются в UNS, где все подписчики получают обновления. Это позволяет бизнес-единицам выбирать комбинацию данных, наиболее подходящую для их потребностей.

Ключевые технологии за единым пространством имен

Единые пространства имен также требуют специфических технологий для обеспечения доступа к данным и точности. Они включают:

• MQTT-брокеры: Брокеры Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) формируют основу моделей pub/sub.

• Edge-шлюзы: Edge-шлюзы позволяют хранить и обрабатывать данные на периферии производственных сетей, а не в облаке, снижая общую задержку.

• Интеграция OPC UA: Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) — это безопасный протокол с открытым исходным кодом, обеспечивающий машино-машинное взаимодействие.

• Гибридные облачные и локальные архитектуры: Облачные архитектуры обеспечивают массовое хранение данных и глубокую аналитику, в то время как локальные решения создают условия для быстрого реагирования на публикуемые события.

• API и микросервисы: Интерфейсы программирования приложений (API) и микросервисы помогают подключать устаревшие и современные приложения, стандартизируя то, как системы обмениваются данными.

Какие данные живут в едином пространстве имен

Производители имеют полный контроль над типом данных, живущих в их UNS. В результате этот набор данных будет варьироваться между предприятиями в зависимости от их производственных, качественных, выходных и клиентских потребностей.

Учитывая стандартизированную природу производства, однако, несколько источников данных являются общими. Первыми являются данные о состоянии оборудования и датчиках. Эта информация позволяет операторам и техникам отслеживать текущие операции и выявлять потенциальные проблемы. События обслуживания и тревоги также в списке. Оснащенные этими данными, команды могут действовать для устранения мелких проблем до того, как они станут крупными.

Производственные счетчики и данные качества также обычно публикуются в UNS, вместе с процессными переменными и KPI. Это позволяет превентивным и проактивным ответам на меняющиеся условия активов, вместо полагания на реактивное обслуживание, которое начинается только при отказе активов.

Наконец, единые пространства имен часто включают иерархии активов и метаданные. Это помогает добавить контекст производственным операциям, позволяя командам видеть, где оборудование и процессы взаимодействуют в производственных средах.

Преимущества единого пространства имен в производстве

Построение единого пространства имен предлагает несколько преимуществ для организаций, таких как:

• Доступ к единому источнику правды: Централизуя и стандартизируя данные UNS, производители получают повышенную уверенность в данных.

• Видимость предприятия в реальном времени: Проблемы с активами и оборудованием могут возникать в любое время, в любом месте. Единые пространства имен обеспечивают видимость операций в реальном времени.

• Более быстрое развертывание приложений: Один из ключевых компонентов развертывания приложений — понимание влияния приложений на их среды. Внедрение UNS улучшает видимость для ускорения развертывания приложений.

• Снижение сложности интеграции: Интеграция между множественными производственными системами может быть сложной и трудоемкой, особенно если приложения используют разные форматы данных или основаны на устаревших фреймворках. Стандартизация данных UNS снижает эту сложность.

• Масштабируемая цифровая архитектура: По мере того как цифровая трансформация становится приоритетом производства, масштабируемая цифровая архитектура необходима. Поддерживаемая облаком, среда UNS создает условия для масштабируемости.

• Прочная основа для умного производства: Наконец, использование UNS помогает установить прочную основу для технологий умного производства, таких как искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение (ML), оба из которых требуют доступа к полным и согласованным источникам данных.

Единое пространство имен и предиктивное обслуживание

Реактивное обслуживание ставит команды ремонта в невыгодное положение. Поскольку работа не начинается, пока активы и оборудование не выйдут из строя, техники находятся под огромным давлением находить, диагностировать и устранять проблемы — каждая минута, потраченная на поиск ответа, это еще одна минута дорогого не планового простоя.

Системы UNS, напротив, могут обеспечивать операции предиктивного обслуживания, улучшающие время работы и доступность оборудования. Это начинается с централизованных данных о состоянии активов. Вместо использования множества разных систем для поиска и отслеживания данных обслуживания, команды промышленных DataOps могут подписаться на соответствующие каналы UNS и автоматически получать данные на свои устройства.

Кроме того, UNS облегчает интеграцию датчиков и аналитики для непрерывного мониторинга и более быстрого обнаружения аномалий, что в свою очередь улучшает координацию между CMMS, MES и инструментами аналитики. Наконец, фреймворки UNS обеспечивают замкнутые рабочие процессы обслуживания, поддерживающие автоматизацию и предиктивную аналитику обслуживания.

Для команд обслуживания результатом являются доступные данные об оборудовании, которые точны, актуальны и своевременны.

Лучшие практики построения единого пространства имен

Пять лучших практик могут помочь производителям построить архитектуру единого пространства имен:

1. Начните с иерархии активов

Отображение иерархии активов создает фреймворк для эффективного распределения данных и событийных каналов.

2. Определите согласованные стандарты именования

Стандартизированные соглашения об именовании снижают риск перекрытий или отсутствующих источников данных. Определите единые системы именования и нумерации перед внедрением UNS.

3. Строительство постепенно

Малая сборка упрощает настройку и адаптацию при первом развертывании UNS. По мере улучшения системы компании могут начать масштабироваться на скорости.

4. Согласуйте IT и OT команды

Чтобы максимально использовать архитектуру UNS, IT и OT команды должны работать в тандеме. Обе необходимы для операционализации данных об активах, обслуживании, датчиках и отчетах.

5. Проектируйте для масштабируемости и безопасности

Как отмечено выше, масштабируемость UNS критически важна. Не менее важна безопасность: системы должны быть спроектированы для обнаружения потенциальных угроз, шифрования ключевых данных и управления правами доступа пользователей.

Почему единое пространство имен — стратегический актив

UNS предлагает как немедленные выгоды, так и долгосрочные преимущества. В краткосрочной перспективе единые пространства имен помогают создать ядро цифрового бэкбона, улучшающее надежность, время работы и операционную эффективность. По мере ускорения трендов промышленного IoT и внедрения Manufacturing 4.0, UNS создает условия для ИИ-управляемого и lights-out производства, а также развития корпоративных цифровых двойников и zukunftssicher промышленной архитектуры данных.

Интеграция UNS создает основу для связанных производственных данных, но для максимизации результатов также важно сосредоточиться на том, как эти данные используются. ATS помогает производителям использовать стандартизированные данные из систем UNS для информирования практик и стратегий обслуживания и надежности, улучшающих время работы и доступность оборудования.

Узнайте, как ATS может помочь вам. Давайте поговорим.

Ресурсы

Изучите последние лучшие практики промышленного обслуживания, тренды и новости от ATS и учитесь у экспертов отрасли и ведущих производителей.

Давайте поговорим