《智慧企业工业互联网平台开发与创新》 ——

网友投稿 597 2022-05-30

2.2.4 进入工业4.0时代之后的工业金字塔***

那么,究竟是什么技术松动了这个集中式的工业金字塔的架构呢?答案其实就在企业的网络上。如图2-14所示,目前大多数的企业存在三个网络:一个是对外的互联网,主要用于与外部客户和合作伙伴的商业信息交互;一个是企业信息网络,主要供企业管理人员和业务人员使用,ERP、SCM、PLM等系统都主要运行于这个网络上,但是难以延伸到生产现场;还有一个是工业控制网络,主要用于连接企业的生产设备,里面产生和存储了大量生产数据,然而这些数据却难以突破自身范围,基本上都消失在工业控制网络中。

《智慧企业工业互联网平台开发与创新》 ——

图2-14 金字塔的背后是割裂的网络,其阻碍了企业生产力的进一步提升

目前在工业互联网领域出现的一些新模式和新业态,如智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸等,都需要打破这种网络割裂的现状,实现数据的无障碍共享和流通,这在业界已经成为普遍的共识。

企业的业务发展迫切地希望打通企业内部的信息网络和工控网络,以及外部的网络,实现企业设计、研发、生产、管理、服务、系统各个环节的各类要素的互联,俗称“一网到底”。这意味着,对外需要实现生产企业与智能产品、用户、协作企业等工业全环节的广泛互联,推动网络化协同、服务化延伸;对内需要实现工厂内生产设备、信息采集设备、生产管理系统和人等生产要素之间的广泛互联,实现智能化生产和个性化定制。如图2-15所示。

图2-15 业界希望将工厂的内网连接、外网打通,以建立一体化的大网

随着企业内网和外网的融合与统一,在工业控制领域的工业现场总线技术和工业以太网技术,以及传感器技术的推动下,开始从底层逐渐瓦解原有的金字塔架构(如图2-16)。例如,很多传感器企业开始在物理传感器的基础上,在生产现场设置与传感器配套的网关,在云端建立传感器云,为ERP系统提供虚拟传感器,从而提供“传感器即服务”(Sensor as a Service)——碰巧它的缩写也是SaaS。在以前,如果ERP想获取PLC或传感器数据,需要层层向下索取。由于每一层的协议和情况都不同,以至于ERP厂商放弃了这方面的努力,将这部分个性化程度很高的工作交给了MES和MES的实施商去完成。今天,通过这种“传感器即服务”直接在云端获取传感器数据的做法,在以前几乎是难以想象的。PLC的情况也是一样。对于传统的金字塔架构,PLC云的出现也是一种釜底抽薪式的巨大改变。接下来一个很自然的问题就是,如果ERP可以十分便捷地拿到PLC和传感器数据,那么MES存在的价值在哪里?毕竟来说,MES的代码体量可能还不及ERP的一个模块,它的业务逻辑与ERP相比也要简单许多。

如图2-17所示,以德国IFM、Festo为代表的传感器和工控设备厂家普遍提供了自己的物联网网关,将自身产品的运行大数据直接传到云上。这种设备上云的趋势在装备制造行业已经十分普遍和成熟。

图2-16 传感器云和PLC云的出现,正在从底层开始改变传统的工业金字塔架构

图2-17 以德国IFM、Festo为代表的传感器和工控设备厂家普遍实现了设备上云

在迈向工业4.0的过程中,随着PLC和传感器通信能力的提升和标准化程度的提高,传统工业金字塔架构正在逐渐瓦解。如图2-18所示,在未来的制造工厂里,无论是OT领域的设备嵌入式软件,还是传感器和PLC的应用,抑或IT领域工人使用的应用系统,都将会连入云端,甚至直接驻留在云端,从而打破传统的IT与OT的分隔,实现比“IT/OT集成”更加紧密的“IT/OT融合”。在这一背景下,工业4.0最为关键的技术——信息物理系统(CPS)出现了。

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