数字化转型—必然之路

贝加莱 2018-04-23

实现数字化转型是迎接未来挑战的必然，而领先的机械制造商总是走在技术的前沿，生产与制造业企业需要的是一揽子解决方案，谁能提供更为完整的生产解决方案，谁将赢得客户。

对于塑料工业的数字化应用而言，其服务于生产的优化与更为个性化的制造，而这一切仍然以精益的有三个非常重要的场景：

(1)状态监测

(2)即插即用

(3)优化

对于工厂而言，有几个需求是通用的：

(1)简单方式实现机器的全厂集成

(2)安全的IT数据访问

(3)机器与工厂的数据结构化

(4)高效的机器与产线重组

基于直接的方法调用，实现SoA是信息系统集成的关键，语义的定义必须独立于制造商，否则，工厂的IT与OT集成，实现即插即用的生产组织将遥遥无期，而所谓的数字化转型、智能制造升级将成为空谈。

图1-信息模型

OPC UA是独立于厂商的通信解决方案，可以用实现跨平台的语义互操作以及信息模型的构建，让IT访问OT变得简单，基于OPC UA的垂直行业信息模型如Euromap将为塑料工厂提供集成的解决方案。

数字化基础—信息模型

OPC UA是为解决工厂语义互联的关键，OPC UA非常重要的角色在于必须通过语义互操作来实现对不同厂商的机器的数据结构化访问，而另一方面，OPC UA也要解决信息模型的问题，因为，这样才能让“即插即用”和高速的生产重组得以实现。

图2为OPC UA的简图，在OPC UA 服务器上的地址空间里包括了信息的基本模型并由客户端来访问，支持请求-应答机制、Pub/Sub和订阅/通知形式的数据交互机制，其数据传输支持TCP/UDP等。

图2-OPC UA信息交互架构

OPC UA采用SoA的架构设计，包含了多种数据服务功能，这些功能为数据交互提供了基础功能性保障。

OPC UA与Euromap

在不同的行业，对于信息模型的构建也是不同的，就像塑料行业有模具、加热温区、注塑机与机械手的配合，而在制药行业可能关注于数据的可追溯性(FDA Gamp电子签名认证)，印刷行业则考虑装订的尺寸、折页配页、颜色的管理等。

塑料行业在过去已经有了不同的标准用于注塑机与机械手等辅机的沟通标准如EUROMAP 63/77等，包括27的物理连接接口，以及未来发展的79基于TSN的通信。

图3-基于Euromap的塑料工厂集成

图4-基于EUROMAP77的注塑机与MES系统的互联

图3是采用OPC UA的Euromap模型，基本模型、设备模型(模具、驱动等)、作业单、数据服务集等信息，通过这些信息上位的管理系统可以全局的把握注塑机的运行情况，并能够进行可视化的配置，使得产线的调整可以进行交互。

图4 EUROMAP 77描述了在注塑机(IMM)和制造执行系统(MES)之间的数据交互，MES用于采集来自于注塑机的信息，旨在更易于实现质量保障、作业和数据集的管理。EUROMAP 77的目标在于提供一个唯一的接口，用于衔接IMM和MES系统。

以下功能将被涵盖：

► 关于注塑机的通用信息(制造商,型号,序列号等)，当前配置和IMM状态包括模具、注射单元、功率单元以及在机器上相关改变的日志。

► 作业管理：机器运行期间的作业信息以及生产循环的参数，以及从MES到IMM的传送作业信息并启动生产的方法。

► 数据集管理：IMM存储相关配置的信息叫数据集，这些数据包括了与IMM相关的额定工艺参数(时间，温度，压力)，同时也包括了安装的机械手系统，EUROMAP 77.2允许信息在IMM和MES之间进行传输，用于构建一个数据集知识库。图4是工业4.0针对整个数字工厂的信息管理壳规范。也采用OPC UA进行传输。

采用OPC UA的管壳