當(dāng)一臺(tái)機(jī)器被安裝到用戶現(xiàn)場(chǎng)，它將開啟一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行。對(duì)于用戶而言，數(shù)字化不僅是運(yùn)行控制，設(shè)備數(shù)據(jù)也是PDCA持續(xù)改善的依據(jù)。因此，對(duì)于終端生產(chǎn)企業(yè)來說，機(jī)器所需具備的數(shù)字化能力，就體現(xiàn)在機(jī)器如何快速融入到工廠的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)中。

　　文/貝加萊工業(yè)自動(dòng)化(中國(guó))有限公司

　　1 以用戶需求關(guān)注數(shù)字化應(yīng)用

　　對(duì)于用戶而言，他們需要的是一臺(tái)好用的設(shè)備，即，在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理、數(shù)據(jù)處理、分析、報(bào)表方面的能力。這需要考慮一些現(xiàn)場(chǎng)因素，例如：

　　l 配方如何被有效管理?

　　l 用戶的權(quán)限管理;

　　l 審計(jì)追蹤的問題;

　　l 遠(yuǎn)程維護(hù)與診斷;

　　l 機(jī)器性能、能源消耗等數(shù)據(jù)計(jì)算;

　　l 長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理……

　　貝加萊開發(fā)的系統(tǒng)，不僅能夠提供機(jī)器控制功能;而且，也可以提供機(jī)器到工廠的數(shù)字化服務(wù)方面的便捷性，這主要以mapp的數(shù)據(jù)服務(wù)相關(guān)功能有關(guān)。

　　2 mappOEE

　　對(duì)于生產(chǎn)工廠而言，機(jī)器與產(chǎn)線OEE統(tǒng)計(jì)是非常重要的核心數(shù)據(jù)，用于評(píng)估設(shè)備的綜合使用效率。OEE由機(jī)器可用性、性能、良品率構(gòu)成。mappOEE可以獲取機(jī)器相關(guān)的速度、時(shí)間、良品計(jì)數(shù)等參數(shù)，提供OEE計(jì)算的支持(圖1)，包括：

　　l 可以配置班次，以及通過圖形接口來呈現(xiàn)(mappVIEW);

　　l 導(dǎo)出功能，并在斷電后也可以可靠保存數(shù)據(jù)備份;

　　l 保存為CSV文件等等。

圖1 mappOEE功能

　　3 mappRecipe：配方管理

　　隨著機(jī)器變得更為復(fù)雜，需要對(duì)各種控制工藝、產(chǎn)品規(guī)格等進(jìn)行配方管理，而在這里mappRecipe可以讓機(jī)器的開發(fā)者快速配置出更好的機(jī)器：

　　l 將機(jī)器和工藝參數(shù)設(shè)置構(gòu)建為可隨時(shí)從系統(tǒng)中的使用的配方;

　　l 無需編寫代碼即可創(chuàng)建、編輯配方，并加載到機(jī)器上;

　　l 導(dǎo)入/導(dǎo)出：數(shù)據(jù)被保存為CSV或XML文件，使用標(biāo)準(zhǔn)文本編輯器即可創(chuàng)建和修改;

　　l 可連接至mappAudit用于監(jiān)控對(duì)配方的任何修改;

　　l 讓機(jī)器配方可以經(jīng)由ERP下載到機(jī)器并被執(zhí)行;

　　l 對(duì)配方進(jìn)行分類以適應(yīng)不同的生產(chǎn)批次。

　　mappRecipe適用于各種機(jī)器。

　　4 mappAudit：所有事件一目了然，審計(jì)追蹤

　　在一些領(lǐng)域，像制藥、醫(yī)療器械、食品等領(lǐng)域，都有著對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、工藝追溯的需求，以滿足各種合規(guī)性要求。那么，在機(jī)器上誰在何時(shí)對(duì)什么進(jìn)行了修改……這些都必須要被記錄下來，包括操作、數(shù)據(jù)變更、事件等等，且必須以一種不可篡改的形式加以保存。

圖2 mappAudit功能

　　mappAudit是一個(gè)需要讓機(jī)器獲得監(jiān)管的應(yīng)用模塊，它的作用包括以下幾個(gè)部分(圖2)：

　　l 收集事件：這些事件來自于用戶定義的事件、修改的值、OPC UA事件、其它mapp模塊的事件;

　　l 滿足21CFR Part 11的電子簽名認(rèn)證;

　　l 防止篡改;

　　l 掉電后依舊保存參數(shù)。

　　5 mappUserX

　　對(duì)于工廠的機(jī)器而言，它需要考慮運(yùn)行數(shù)據(jù)的安全性。那么，對(duì)于不同的人，它就會(huì)需要不同的訪問權(quán)限。mappUserX可以建立這樣的“角色”，這來自于OPC UA的角色分配，因?yàn)榛诿嫦蚍?wù)的架構(gòu)(SoA)，數(shù)據(jù)作為一項(xiàng)服務(wù)獨(dú)立于用戶(圖3)。

　　mappUserX它使得不同的人員擁有不同的權(quán)限：

　　l 管理層：可設(shè)置為訪問機(jī)器的所有讀寫權(quán)限;

　　l 操作員：僅針對(duì)操作進(jìn)行讀取而不進(jìn)行寫入功能;

　　l 工程師：針對(duì)工藝工程師的程序讀寫功能;

　　l 維護(hù)人員：針對(duì)機(jī)器的參數(shù)測(cè)試修改。

圖3 mappUserX功能界面

　　mappUserX可以對(duì)機(jī)器的相關(guān)人員進(jìn)行權(quán)限管理，加密與授權(quán)訪問，從而避免未經(jīng)授權(quán)的訪問。這些在制藥這樣的行業(yè)尤為關(guān)鍵，它必須符合21CFR Part 11認(rèn)證，以獲得不可篡改的電子簽名認(rèn)證。

　　6 mappAlarmX

　　對(duì)于工廠，機(jī)器穩(wěn)定需要可靠運(yùn)行，并且在出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)、精準(zhǔn)地提供報(bào)警。

　　對(duì)于mappAlarmX而言，它要解決的問題是如何輕松管理和配置所需的報(bào)警，這些報(bào)警不僅包括事件也包括高級(jí)參數(shù)的監(jiān)控值。

　　并且mappAlarmX能夠讓這些報(bào)警可以觸發(fā)一些有助于排除故障的功能(例如PDF、視頻格式的維修指南)。通過mappVIEW可以在HMI上直觀顯示，并以PDF/CSV格式保存，導(dǎo)出。

　　7 mappDATA：受保護(hù)的數(shù)據(jù)

　　當(dāng)機(jī)器到了工廠，需要對(duì)一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)性存儲(chǔ)。mappDATA它用于記錄工藝參數(shù)，以及在不同模式下(時(shí)間、數(shù)值變化、觸發(fā)等);這些數(shù)據(jù)必須經(jīng)由密碼保護(hù)存儲(chǔ)，且在斷電時(shí)依舊可以保存。

　　它具有多種用途：

　　l 記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù);

　　l 分析歷史數(shù)據(jù)以優(yōu)化生產(chǎn);

　　l 用作AI算法的數(shù)據(jù)收集器;

　　l 備份數(shù)據(jù)用于診斷;

　　l 顯示過程值。

　　8 mappDatabase

　　當(dāng)機(jī)器到了工廠，它可能會(huì)遇到以下幾個(gè)場(chǎng)景，需要?jiǎng)佑脭?shù)據(jù)庫：

　　l 來自ERP/MES的作業(yè)數(shù)據(jù)下發(fā);

　　l 向IT系統(tǒng)提供查詢功能。

　　mappDatabase提供了了自動(dòng)化系統(tǒng)與管理層數(shù)據(jù)庫的連接，它可以連接的數(shù)據(jù)庫包括My SQL、MS SQL、MariaDB……(圖4)。

圖4 mappDatabase功能

　　mappDatabase可以通過配置的界面進(jìn)行查詢、創(chuàng)建表、插入/選擇/刪除信息。它讓控制系統(tǒng)可以在數(shù)據(jù)庫間輕松傳送數(shù)據(jù)。而對(duì)于自動(dòng)化工程師而言，并不需要具備復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫知識(shí)。

　　9 mappReport

　　當(dāng)機(jī)器在工作一段時(shí)間后，是否機(jī)器上運(yùn)行的生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)能夠輕松發(fā)給工廠管理者?

　　mappReport提供了這種能力，它可以讓機(jī)器生成各種報(bào)表：機(jī)器數(shù)據(jù)、能源消耗、報(bào)警、用戶操作;并可配置：布局、樣式、單位、語言、表格、文本、圖片、圖形、圖表;能夠?qū)С霰４鏋镻DF;防止篡改。

圖5 mappReport功能界面

　　mappReport可以提供如下功能:

　　l 保存停機(jī)時(shí)間、產(chǎn)能或生產(chǎn)率等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以便進(jìn)一步分析;

　　l 自動(dòng)生成管理摘要和概覽;

　　l 用多種語言創(chuàng)建報(bào)表;

　　l 細(xì)分診斷數(shù)據(jù)。

　　10 更多的mapp…

　　除了上述一些mapp功能可以讓機(jī)器快速融入數(shù)字化工廠之外，還有更多的功能包括：

　　l mappIO，它可以讓機(jī)器在線修改邏輯(無需編程軟件);

　　l mappAssetIn，它主要針對(duì)資產(chǎn)相關(guān)信息，比較各個(gè)班次的效率;

　　l mappPackML，它為包裝設(shè)備之間的M2M和B2M間協(xié)作提供信息交互規(guī)范;

　　l mappEnergy，提供設(shè)備能源消耗數(shù)據(jù) 計(jì)量和報(bào)告;

　　l mappTweet,它可以以SMS形式將數(shù)據(jù)發(fā)送給那些不在現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員……

　　11機(jī)器更易用

　　這些mapp的服務(wù)模塊間，會(huì)有數(shù)據(jù)的交叉引用或通過Automation Studio來配置調(diào)用，既可以融入到控制任務(wù)，也可以融入到管理任務(wù)之中。

　　mapp不斷增加的模塊，都是為了讓機(jī)器能夠被更高效的開發(fā)，以“配置”代替“編程”，不僅快速開發(fā)機(jī)器，還能讓機(jī)器在數(shù)字化時(shí)代更為便利地融入整個(gè)工廠。