OPC UA 蘊含的制造業(yè)集體智慧

時間:2019-05-08

來源:《說東道西》公眾號 作者:宋華振

導語:OPCUA在推進智能制造、工業(yè)物聯(lián)網中起到了一個關鍵的角色,然而,令人遺憾的是,目前OPCUA即使在歐美、日本的廠商中已經獲得了廣泛的認同并得到了實施,而在這個時刻,我們的工業(yè)互聯(lián)網概念也在熱火朝天的討論中,各個參與的群里關于“工業(yè)互聯(lián)網”都有著各種的聲音,質疑、吹捧均有之

29日在北京舉辦的“OPCDay”中,來自微軟的韋青先生致辭中談到“OPCUA是一種智慧”,非常贊同,之前也寫過那些應該走的路-簡議OPCUA的運營管理實踐價值,想表達它的價值,的確,OPCUA在推進智能制造、工業(yè)物聯(lián)網中起到了一個關鍵的角色,然而,令人遺憾的是,目前OPCUA即使在歐美、日本的廠商中已經獲得了廣泛的認同并得到了實施,而在這個時刻,我們的工業(yè)互聯(lián)網概念也在熱火朝天的討論中,各個參與的群里關于“工業(yè)互聯(lián)網”都有著各種的聲音,質疑、吹捧均有之,實際上,這個事情一直讓我困惑,為何這么多探討工業(yè)互聯(lián)網的人卻對OPCUA只字不提?

為什么這么多組織都支持OPCUA?

目前,對于OPCUA國際上的ICT、OT、用戶都參與其中,并積極推進其完善,就像OPCDay此次是在Microsoft舉辦,7月也會在華為、富士康舉辦,這些都是重要的OPCUA參與與推動者,國內自動化也有像和利時都是在其系統(tǒng)中開發(fā)了OPCUA,包括此次漢諾威展后,丁研和我交流發(fā)現仿真軟件的廠商也開始在其軟件中集成OPCUA的功能。

圖1是來自Darek的介紹中關于OPCUA目前的積極參與者圖譜,可以看到分為幾個大的方向的組織。

圖1-參與OPCUA的組織

我們從圖1可以看到,包括了幾個非常重要的支持OPCUA的分支:

(1).智能制造與工業(yè)互聯(lián)網組織:可以看到德國工業(yè)4.0、IIC、W3C都是OPCUA的積極推動者,在IIRA4.0中,OPCUA被賦予了管理殼通信的重任,因為,在這里數據需要被“格式化”。

(2).VDMA、OMAC、Euromap、MTconnect,這些屬于行業(yè)的信息模型貢獻者,尤其是VDMA-如VDMA溫斌先生介紹,VDMA可以稱為德國機械工業(yè)聯(lián)合會,其所組織的數十個機械行業(yè)分會都會將OPCUA視為未來發(fā)展的重點,VDMA的會員包含了非常多的隱形冠軍企業(yè)和組織,像Euromap就已經基于OPCUA開發(fā)了Euromap77,AutomationML組織開發(fā)了基于OPCUA的信息模型,而更多的組織也在研究并制定了OPCUA在其垂直行業(yè)的信息模型。

(3).現場總線基金會:包括來自PI、CiA、EPSG、ETG、CLPA、ODVA組織均開發(fā)基于OPCUA的應用層架構,盡管目前各自應用層基于現有的以太網應用層,但其標準化將逐步納入到OPCUA架構下,這個趨勢的必然性在于,未來工業(yè)互聯(lián)、智能制造所必須依賴的開放平臺需要支持更為廣泛的語義互操作規(guī)范。

(4).工程集成:包括AutomationML、PLCopen開發(fā)、ISA-95這些組織也同樣將OPCUA的信息模型列入其所開發(fā)的對象中,以便提高工程效率。

(5).樓宇、電力、油氣等領域的行業(yè)組織,也會在未來支持基于OPCUA的互操作。

為什么OPCUA是工業(yè)互聯(lián)網繞不開的話題?

在很長一段時間里,我都在想難道我們認為OPCUA重要這件事情并不重要?那些大談大數據、工業(yè)互聯(lián)網、智能制造的人他們?yōu)槭裁淳筒魂P注OPCUA呢?他們講到了互聯(lián),但也不提OPCUA?難道他們有別的辦法來走,而不一定要這樣,但是,仔細想過了后,覺得不行,這個步序在邏輯上是必然的,無法繞開。

如果沒有OPCUA數據是否可以被連接呢?答案是當然可以,只是需要花費很大的精力去寫程序來對數據進行讀寫操作,一個個的數據進行讀寫操作可是需要耗費巨大的工作的,對于一個系統(tǒng)的開發(fā)人員而言,他一定最終會尋找一個高效的辦法,就是做一個“可復用”的模塊來抽象出數據模型,并且跟應用,以及底層的設備獨立開,這是一個自然的邏輯,這也是為什么信息模型這樣的過程是繞不開的原因,你必須這么做。

下面的問題就是A公司的這個模型與B公司的模型在更高一層的管理系統(tǒng)是否可以協(xié)同?你又要重復這個過程,你又會自然的想到一個“信息模型”,讓A公司和B公司的信息實現語義互操作。

再延伸,當一個行業(yè)采用了一個模型后,但又需要和另一個行業(yè)的設備進行集成的時候,又需要互操作的統(tǒng)一接口,例如電子工廠有注塑機、SMT、機器人、組裝、機床,那么這就又牽扯到信息模型的交互問題,必須要有規(guī)范與標準。

因此,如果你推動智能制造、協(xié)同生產、工業(yè)互聯(lián),你會發(fā)現,類似于OPCUA這樣的規(guī)范與標準是無法繞開的。

OPCUA是集體智慧的體現

因此,OPCUA本身的發(fā)展過程就是一個不斷的把各家公司、各個行業(yè)的經驗進行了規(guī)范與標準,這個標準與規(guī)范的形成過程本身是一個知識的積累過程,它已經體現了各個廠商為了應對在復雜的互聯(lián)環(huán)境中如何去構建一個高效的連接、匯集數據、建模的過程。

圖2-OPCUA的信息模型構建

圖2就是整個OPCUA的架構,我們可以看到,它提出了信息如何建模、行業(yè)信息建模、數據安全傳輸、C/S、Pub/Sub機制的支持能力,尤其是它的垂直行業(yè)信息模型,凝聚了非常多的產業(yè)的企業(yè)對各自如何與上位管理系統(tǒng)連接構建了信息的模型,可以便于我們直接的訪問。

數據訪問的高效也是“智慧”!

有些做工業(yè)互聯(lián)網的人想建立自己的標準,這個想法倒是很好,不過,我倒是建議先學習一下OPCUA的模型和方法,我想這個世界上有很多路可以選擇,OPCUA比較有意思的事情還在于,它是一個靈活的體系,并不排斥新的內容加入,如果你的部分能夠得到市場認可也可以被納入,就像MQTT、AMQP也可以被集成到OPCUA架構中一樣。

OPCUA對數字孿生的支撐

Darek在29日也提到了OPCUA與數字孿生,如果我們要實現“數字孿生”—對物理與數字世界進行交互,那么必然會遇到這兩個世界如何進行交互的問題,物理世界的對象可以是嵌入式的控制器、通過不同的總線連接的傳感器、執(zhí)行機構,而數字的世界包括設計軟件如達索、Solidworks,或者針對專業(yè)方向的CAD、CAE軟件,那么他們應該如何進行數據的交互呢?

圖3-OPCUA對DigitalTwin的支撐

我們可以從圖3看到在RAMI4.0架構中的數字世界,包括了通信、數據、功能、業(yè)務過程幾個部分,這些部分與數字化、物理世界的實體對象進行的溝通需要通過“管理殼”來實現其數字的結構化,構建信息模型。

標準是開放,而非門檻

是的,建立信息模型的這個過程本身就是知識和智慧的結晶,這是基于對制造業(yè)的過程的深入了解基礎上形成知識“匯集”,為什么這里說“匯集”,它的意義在于“匯集”代表的是從應用中來,而不是由一個概念指導下的,現在我們的工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展中有很多這種“概念指導概念”的事情,完全沒有落地的現實可能性,人們也經常會把標準理解為“壁壘”,但是OPCUA并非是一個“壁壘”或者“門檻”,設立門檻來排除他人,從OPCUA的發(fā)展過程來看,標準不是門檻,標準與規(guī)范本身就是為了“開放的連接”,是為了讓大家連接才建立標準,而不是建立了這個標準來屏蔽第三方,至于這個標準誰來制定—由最具豐富經驗的人來制定,由用戶來參與,是一起來制定,任何想參與其中的人都可以,是集體智慧的凝聚。

為什么由領先的制造商來領銜標準的制定,其實邏輯非常簡單,就是,它見過這個場景,因為普通的制造商無法構建一個包含所有場景的模型,這不難理解,因為沒有玩過AI分析注塑過程質量問題與工藝、控制相關性分析的注塑機廠商,當然沒有辦法構建一個注塑機與AI軟件間需要建立哪些數據溝通?并以何種形式、何種時間粒度進行交互?你說我可以想象,不好意思,你想象的那個可能在現實中會不能實現,或者根本就不可行,而標準應該來自經過驗證的廠商那里的信息模型。

不過,說實話,29號與OPCUA基金會的專家一起溝通,發(fā)現很多討論工業(yè)互聯(lián)網的人不懂“OPCUA”卻大談工業(yè)互聯(lián)網,這個現象必然會被糾正,因為,吹??傄獌冬F,而如果不能有效的連接數據就意味著巨大的工程量,賺錢是賺不到的,那個時候,就會發(fā)現,這個事情必須走。

智慧,其實,就是走一條簡單的路!

標準的,規(guī)范的!

[后記]寫文章是件很難的事情,2019年到現在也不過12篇,后臺還躺著幾篇稿子的草稿,沒有時間修改補充完善,有強迫癥一樣必須得是完整的架構,當然也會顯得啰嗦...這是個毛病,得治,郭老師倒是經常會寫一篇,看來可以借鑒這樣的隨筆形式寫比較好,以想到的、聽到的、看到的、感受到的來隨便寫寫,也不讓大家花費較多時間閱讀,也可以從點滴累積內容,形成文檔,這篇就是在29日北京回上海的高鐵上寫的初稿,過節(jié)就陪家里小姑娘玩了,也沒有補充。

感謝基金會的婁智慧小姐發(fā)了當日演講嘉賓Darek、Sam等的PDF文檔,也使得我可以截取幾張圖來說明。

中傳動網版權與免責聲明:

凡本網注明[來源:中國傳動網]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權均為中國傳動網(www.wangxinlc.cn)獨家所有。如需轉載請與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網站或個人轉載使用時須注明來源“中國傳動網”,違反者本網將追究其法律責任。

本網轉載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網或業(yè)內投稿人士,版權屬于原版權人。轉載請保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負版權法律責任。

如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內與本網聯(lián)系,否則視為放棄相關權利。

關注伺服與運動控制公眾號獲取更多資訊

關注直驅與傳動公眾號獲取更多資訊

關注中國傳動網公眾號獲取更多資訊

最新新聞
查看更多資訊

熱搜詞
  • 運動控制
  • 伺服系統(tǒng)
  • 機器視覺
  • 機械傳動
  • 編碼器
  • 直驅系統(tǒng)
  • 工業(yè)電源
  • 電力電子
  • 工業(yè)互聯(lián)
  • 高壓變頻器
  • 中低壓變頻器
  • 傳感器
  • 人機界面
  • PLC
  • 電氣聯(lián)接
  • 工業(yè)機器人
  • 低壓電器
  • 機柜
回頂部
點贊 0
取消 0