智能制造的基础是制造过程数据的综合集成、分析和价值变现:把制造现场的数据实时汇集上来,通过与经营管理层、研/供/销/服等业务运营层的数据融合分析,驱动制造现场生产工艺过程的“透明化、精益化”执行,驱动制造现场与企业内部上下游业务环节以及外部供应商/客户的信息高效协同。工业物联网平台(IIOT)已经成为数字化车间和智能工厂建设的基础设施。
工业物联网平台的能力域是以连接为基础(工业现场数据采集)、数据为核心(实时数据处理与分析)、驱动应用为关键价值体现(数据驱动业务流),本质上是一种实时集成的技术工具,没有什么过深的技术门槛,关键是如何把连接和数据服务做得足够开放、稳定和易用,详细了解工业物联网平台的构建理论可参考文章:浅谈工业物联网系列(一):以数据为中心的物联网设计方法论。
国内以智能制造为核心的工业互联网市场已经经过8年的发展,工业物联网平台从早期作为“智能制造整体方案”中相对定制化集成的部分,已经逐渐标准化独立成一个“产品”形态。本期盘点下,笔者了解到的相对成熟可用的工业物联网平台产品,供制造企业用户在建设智能工厂时选型参考。
笔者盘点的标准是:
1)产品力:有清晰的产品定位和能力边界,在“连接”方面有工业协议驱动自研和演进连续性能力,在“数据”方面有实时数据闭环处理与分析能力;
2)实战案例:在相对丰富的“智能工厂”实战项目案例;
3)行业背景和可持续深耕发展能力:平台产品研发团队有服务制造业的行业经验背景,有生态化的交付实施服务体系布局,具备可持续深耕发展能力。
(一) 树根互联
树根互联最早的物联网平台,是面向设备售后服务场景,解决单体产品远程联网与运维的问题,产品架构与“消费级物联网”类似,不是特别适用于工厂制造环节。后面树根互联在服务三一重工建设智能工厂的过程中(三一目前已经拥有两座世界级“灯塔工厂”),经历了多样性的制造过程数据采集场景,积累了扎实的工业连接和数据采集能力,沉淀了丰富的工业协议驱动。
树根互联-工业连接平台的功能架构图
树根互联的工业物联网平台聚焦在工业连接,支持100+生产设备工业协议(这个数字应是比较靠谱的,比其他非专业厂商吹嘘的上千种协议实在很多)和毫秒级高频采集,能提供面向厂内生产制造环节的综合数据采集系统。
(二) EMQ
EMQ映云科技是笔者认为国内目前最专注于提供物联网相关中间件产品的公司,采用“开源技术生态+商业方案”结合的商业模式,产品力一直不错。EMQ面向工业制造场景,采用组合多个产品来提供一站式的工业物联解决方案,方案中各个子产品的定位边界比较清晰、支持轻量化安装部署(应该是国内工业物联网同类产品部署安装成本最轻量的):
EMQ-工业物联网的方案架构图
l 工业连接能力:基于Neuron产品提供高频的工业连接和数据采集能力,实现对现场各类 PLC 设备的数据实时采集 >=100ms,支持 Modbus、OPCUA、欧姆龙、三菱、西门子、施耐德等 80 多种自研的工业协议。单服务器(16 核 32 G)可达 200 万并发连接,集群可达 1000 万并发连接,分布式集群可灵活扩展。
l 工业数据能力:基于 eKuiper 产品提供在工业现场的边缘流式数据处理与分析引擎,对接 Neuron 采集的实时数据流进行数据过滤及处理;基于EMQX Enterprise产品提供多源数据汇聚与统一存储。
对于有一定IT实力和持续IT预算投入的企业,如果选择自建智能制造系统,其中基于EMQ提供的开源中间件产品构建工业IoT模块,长期看不失为一种经济自主的选择。
(三) 阿里云工业数据应用一体机
阿里云工业数据应用一体机分为部署在企业总部的中心侧和部署在工业现场的边缘侧,提供覆蓋工业数据采集、存储、分析、可视化和资产管理的软硬件一体化能力。
阿里云-工业数据应用一体机的产品架构图
阿里云工业数据应用一体机的中心侧节点重点是提供企业级的设备数据资产管理、IT类系统数据集成和BI图表分析能力;边缘侧节点的产品能力聚焦于“工业物联服务”,面向工业现场提供制造过程数据综合采集和组态可视化监控能力,这里重点介绍阿里云工业边缘数采一体机的产品能力。
阿里云-工业边缘数采一体机的产品架构图
阿里云工业边缘数采一体机,整体对标取代传统工业SCADA系统(比如西门子WinCC、Intouch、ignition等),在汽车、钢铁和化工等行业的智能工厂项目中有实际应用。主要提供工业物联服务和数据可视化应用开发,用户可通过快速配置来构建工业流程监控画面,实现生产过程监控可视化。部署在生产现场的两台工业边缘数采一体机实现高可靠的SCADA系统:
l 工业连接能力:支持多种工业协议(阿里云自研了几种主流协议+生态驱动协议)与现场生产设备和仪器仪表的数据采集,用户可以根据业务灵活定义实时数据的处理规则(包括数据预加工和告警触发),并支持海量数据的高效存储,对外提供被动订阅、主动分发以及反向控制的数据服务。
l 工业数据能力:1)数据可视化能力:阿里云基于之前研发IoTStudio Web可视化工具的经验,面向工业场景自研了工业2D/2.5D组态应用开发IDE,提供搭建工业组态监控页面的工具能力;2)数据存储与分析能力:边缘侧提供千万点位并发级的设备时序数据写入存储、实时数据清洗计算和告警监控能力,在中心节点支持业务数据存储、业务与设备数据融合分析。
阿里云工业边缘数采一体机的安装部署相对比较轻量(低规格资源需求:4核8G内存20G硬盘),产品规格有:
阿里云工业边缘数采一体机的产品规格
(四) 华为云工业物联平台与数字工厂平台
1.华为云工业物联平台
华为云工业物联平台主要客户群是大型集团型企业,基于“云-边-端”的技术架构构建了三级平台,能提供从集团到多个工厂的多级数据级联和应用托管能力。产品能力的相对优势在数据清洗处理能力和多级应用托管与协同能力,整体架构偏厚重,对部署资源和后期运维投入有一定要求,适合有独立IT团队的中大型企业。
华为云-工业物联平台的产品架构图
华为云工业物联平台目前已应用的案例主要集中在钢铁、水泥、玻璃等流程性制造行业大型集团客户,配合华为云数据治理平台等产品提供工业大数据智能综合性方案,或者配合ROMA应用集成平台等产品提供工业互联网平台综合性方案。
2.华为云数字工厂平台
华为云数字工厂平台,是面向中小型制造企业提供的智能制造应用aPaaS平台,提供快速开发与持续迭代制造全流程全场景数字化应用的能力。其中内置一个IT/OT一体化信息架构的制造数据平台底座,提供能满足中小型制造企业数据管理需求的轻量级制造数据中台的所有关键能力,包括:
l IT系统和OT设备的数据采集工具,实现对企业存量信息化系统和自动化设备的快速集成;其中整合华为云IoTEdge/IoTDA产品,提供工业设备连接能力。
l 提供元数据、业务数据、设备时序数据、工艺图纸文档、数据分析结果等多模态数据的统一存储能力;
l 提供业务数据与设备数据的关联分析、统计分析等数据分析资产建模和计算引擎能力,;
l 提供20多种常用BI图表的数据可视化能力,简单易用,企业或生态伙伴可以自助式搭建数据应用。
华为云-数字工厂平台的IT/OT数据融合引擎的功能架构图
华为云数字工厂平台制造数据平台底座,能同时处理和分析制造主数据、业务交易数据等IT类数据、以及来自设备、传感器和自动化控制系统等的OT数据,经过实时融合后的数据能驱动业务流程的自动化、智能化,实现制造全过程信息的高效协同。华为云数字工厂平台内置工业IoT能力的做法,本质上是回归智能制造的业务本质,把工业IoT技术能力融入到智能制造应用中。
国内工业物联网平台市场体量整体不算大,参与的玩家众多,并且与传统SCADA系统市场有很大重合,随着国内智能制造建设走向全面推进的深水区,工业物联网平台市场未来的趋势是走向集中整合,还是融入到智能制造系统的平台层还需要观察,从智能制造的业务本质上看,笔者认为大概率是后者,对于制造企业用户来说,是选择融合智能制造系统来自建IoT模块,还是选型成熟的工业IoT平台产品比较关键。