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  • 研華科技鞠劍:架起IT與OT的橋梁加速IIoT項目落地

    2017-12-28 11:17 來源:國脈物聯網
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      第八屆中國物聯網與智慧城市發展年會于12月20-22日在北京世紀金源大飯店勝利召開。本次年會的分論壇之一--全國工業物聯網峰會以"工業物聯網的創新與應用"為主題,由由中國通信工業協會主辦、中國通信工業協會物聯網應用分會、中國智慧城市規劃與建設推進聯盟協辦,佛山司馬錢信息技術有限公司承辦,來自北京、上海、廣東、浙江等物聯網領域的領導、行業專家、企業代表等130余人出席本次峰會。

      21日下午,研華科技IoT產品經理鞠劍以《架起IT與OT的橋梁加速IIoT項目落地》為題進行了分享。

    研華科技IoT產品經理鞠劍

      研華科技IoT產品經理鞠劍

      以下是會議現場發言實錄(根據速記和錄音整理,未經本人審核):

      大家好!我叫鞠劍,來自研華科技。先給大家介紹一下研華科技,我們公司是臺企,有三十多年的歷史了。大家現在經常說物聯網,可見這兩年物聯網是非?;鸬囊粋€詞,但實際上物聯網方面,研華已經做了30年。我們做物聯網一直是在下層做數據采集、傳輸、存儲,這個做得非常專業。

      這兩年為什么物聯網會火呢?是因為物聯網跟云計算搭上關系,所以有很多的IT企業走上了物聯網的行業。這是我們現在在現場經常能看到機聯網,或者叫做設備遠程監控的框架圖,最下面的是我們常見的一些機臺,CNC設備等。最上面是我們要做的一些展示,例如Dashboards,讓Dashboards可以通過遠程控制我們下面的設備。

    OT與IT

    OT與IT

      如果把IT和OT分類來說,一般場內的設備我們叫為OT技術即自動化技術,上層是IT技術,當然可以很好的解釋為IT和OT的結合。這些說起來容易,實際上辦起來是很難的,為什么呢?IT和OT 的結合,目前來說都是廠商和廠商的融合,兩邊需要溝通的一定是IT 的人要伸一只手出來到OT,OT的人也要伸一只手到IT這邊,也就是說兩邊的人要握上手,這樣才能溝通?,F實情況下很難, OTM向ITM發展比較容易,因為上層的IT 技術在現在都是技術積累,都是比較新的很容易掌握。但是很多的IT企業,包括現在的云計算、大數據公司想掌握OT技術太難了,幾乎沒有可能,連招聘都很難。并不是說招聘一個自動化公司就能解決現有問題,這個部分OT 很多時候是要有現場經驗的,沒有五年左右的經驗是不可能到工廠把所有的設備串聯起來。研華根據多年的實踐經驗發現,如果只是在IT和OT 之間溝通,困難非常大。所以現在研華把IT和OT往上移,IT移到SaaS層,而OT是Paas+Edge。

    OT與IT

      大家看到現在研華的生意是不是做得更大了呢?實際上不是,OT 占的比例數很大,但是這個并不是項目實施金額的比例。對現在很多項目實施金額來說,做最上層的大數據或數據展示,已經可以占到整個項目投資金額的一半。所以對于我們跟IT公司合作項目來說,他們已經不屑于讓誰去做PaaS層,做這部分的數據采集。只要研華能做,他們就會趕緊放出PaaS層,幫他們解決了很大的限制問題。所以研華在工業領域、物聯網領域,我們最大的價值都在下面,我們幫助很多的企業做數據采集、傳輸與存儲,最終實現在最上層可以對最下層的設備進行集中控制。

      在這里主要介紹兩大技術:

      (一)在工業領域相對比較獨特的邊緣計算:研華定義的Edge Intelligence Server這個產品已經是一個獨立的產品線了,簡稱EIS,翻譯成中文就是IoT邊緣智能服務器,它是一個軟硬件集成產品。

      從硬件形態上看,實際上這個產品線在研華我們叫做無風站PC,首先,為什么都是拿無風站PC來做呢?大家的計算機如果都在現場,都是24小時開機狀態,最先壞的第一個是風扇,第二個是電源,這是經過長期統計的數字。所以在工業現場來說主要用的都是無風站PC,這是我們的硬件平臺。對于這個硬件平臺,在研華有多種產品線的,不同種類的大約有三五十種,有上千種設備。在這個產品線里拿出幾個具有代表性的產品,我們希望這幾個產品能夠覆蓋工業現場70%的場景,還有一些覆蓋不了的,我們還有一大批設備可以整合。

      從硬件形態上看,前面兩款是靈動的CTO,靈動CTO在我們現場做過數據測試,大約可以按秒采集數據1000個數據一個點。處理都是雙向。這個產品還能靈活地做出很多現場的無線的能力,比如無線WIFI、3G、4G、LoRa、ZigBee,還有工業上比較大的傳輸也是可以的。并且還可以擴充總線的網卡,很多時候現場以及現場總線,我們產品可以作出靈活的擴充。

    邊緣智能服務器

      從軟件上,我們叫WISE-Agent,它是一個強化的IoT連接軟件。這個軟件從左邊可以看到,現在在主流的工業現場主流都支持了Modbus、CAN、OPC UA這一部分現場總線的數據采集,包括傳輸。在現場實際還有一些最難的設備是什么呢?就是不具現場總線的設備,通過這些設備的日志記錄讀取這個團體的信息,然后把日志記錄的信息導入到我們的數據庫中,這個部分研華也做了,我們有相應的SDK,大家可以使用。并且WISE-Agent是支持二次開發的,為什么說是二次開發?因為研華的所有產品,硬件、軟件我們在商業模式上都是被集者,研華不直接做最終的客戶,所以我們所有的商業模式都是to b的。那我們一定是賣給我們的集中商或者是開發商,他們拿到我們的硬件和軟件進行二次開發,所以這個軟件肯定有ICK。并且常規還有一些是既沒有現場總線也沒有日志記錄,這是時候我又要采集這個設備的數據,那我們怎么辦呢?我們可以再加入Sensor,這個Sensor我們可以通過一些基礎設備把數據拿到手。

    產品具有廣泛的通訊格式整合能力

      (二)PaaS平臺軟件: EIS的產品結合WISE-Agent的軟件可以做到現場所有的數據采集應該是沒有問題的,這個可以解決現場所有數據采集的事情?,F場的數據通過EIS的產品采集上來以后,通過MQTT協議傳到我們的平臺軟件。WISE-PaaS 是一個平臺軟件,并不是一個平臺。我們沒有想說要做一個平臺然后讓大家把數據全接到我們的平臺上,研華不做這個事情。我們是一個平臺軟件,可以融入到很多工業平臺上,以及我們的工業現場。其實現在很多人說我們研華是一個服務型的公司,我們都是在為工業互聯網,包括一些工廠做服務。在最下面的是我們所有的工業現場總線,包括剛才提了OPC-DA、PLC、Modbus等我們都是以插件的形式封裝在我們的EIS產品中。

      現在工業上還有很多的非標協議,非標協議怎么解決呢?很多非標協議它不是真正的寫一個通信協議讓你用,很多企業沒有這個本事。他為什么做非標呢?就是不想讓你監控,他本身的出發點就是為了這個。其實很多非標協議都是在現有的標準協議的基礎上,比如說,都是基于Modbus、ODBC上做了些修改。在這些協議上做的修改,很多都是比較簡單的,比如說原始的通訊的字段字節可能十二位,它就變成十八位,或者變成六位,它只是這么簡單的一些處理。這個時候,剛才說了我們EIS是支持第三端開發的,那我們就把研華寫的這些插件開源給大家,大家可以看到我們這些協議是怎么接到平臺上去,那相應的就可以把第三方協議寫上去。它完成了所有在工業現場的數據采集和傳輸部分。

    標準且開放的數據整合架構

      產品的定義叫Edge Intelligence Server,為什么叫Server呢?實際上這個產品定義了很多垂直行業應用軟件,也是研華開發的。很多時候大家說邊緣計算,如果邊緣計算只是存信息的話,其實信息占用空間很小的,即使你全部存都平臺也不會對平臺整體負載帶來很大的麻煩。但是真正在工業現場已經有很多開始在做視頻信號的采集,包括視頻信號的判斷。如果工廠有600個攝像頭,我們把600個攝像頭的數據全部發到云平臺上,再由云平臺去判斷這個現場的視頻是否準確的話,大家想想對云平臺的壓力,所以在工業現場有很多是基于邊緣計算的,那一定是在現場本身的網關上視頻的判斷,比如特存庫實際上已經放在邊緣組了。那云平臺干什么?云平臺可以支持特存庫升級,這些都是可以的。

    產品在智能行業的應用

      現在常說預測性維護,這個詞現在已經說得很多了,但怎么做預測性維護?預測性維護主要針對一些電動機、馬達這種不容易壞的,但是它壞了以后會帶來非常大的問題,比如說停產、停線,這個風險很大,但是它平時也不容易壞。這種產品即使它有一些傳統的協議向外輸出,但是協議實際上是判斷不出來它在什么時候壞,壞了的時候會給一個信號,但是什么時候壞它是不知道的。預測性維護要做的就是要知道它是否會在下周或者下個月快壞了,這是我們要判斷的。目前預測性維護主要的手段就是震動分析,這套軟件的話也是基于邊緣部署,在邊緣大量地收集這種曲線,通過這種曲線判斷出,比如馬達什么時候是缺油的曲線,什么時候是軸磨損的曲線,判斷是需要換油、換軸、進行保養。這些實際上都是能通過震動的幅度去檢測出來的。這種實際上是計算真正地用到邊緣計算,這就是我們說的第一類產品。后面的是連接我們互聯網等基本功能,我們定義了一些產品,比如說我們的設備監控管理,包括數據安全,這是基本上平臺軟件都具備的功能。

      如果我們把這個場景放在工業現場來說,最左邊就是我們前端的服務設備,一般不是PRC類就是傳感器類、通用設備。最右邊是我們整個工廠主要的信息化設備,也就是我們的后臺應用,包括后面一些新興的大數據處理我們都定義為后臺應用。最前端的設備通過EIS邊緣智能服務器,把信息提取出來,在提取的過程中,前面還是需要這種設備,研華還有很多這種設備服務在這一層。信息上來以后傳到WISE-PaaS平臺軟件上,在平臺軟件上我們可以做數據轉換、數據展示和大數據存儲。最后把數據通過RESTful API提供給第三方用戶。其實我們跟現在的IT企業溝通說,跟他們溝通現場總線真的沒有意義,跟他們溝通函數、API等這些沒有問題。那么我們現在就是通過PCI給我們的第三方應用進行服務。讓現在所有的第三方應用可以反向地拿到所有現場數據,單向過來的我還可以反向回去,也可以進行遠程的控制。

    架起IT與OT的橋梁,加速IIOT項目落地

      今天說WISE-PaaS這一塊比較少,因為時間有限,實際上WISE-PaaS研華也是通過2010年正式發布,當時它主要解決的問題是給外送達數據。但是根據現在整體市場的發展,這個產品也進行了不斷地迭代,從最原來的單機版、雙擊、儲存集群,包括現在公共化部署都是沒有問題的。

      我們最后用一個案例給大家講一下WISE-PaaS和EIS到底怎么解決現場問題。工業現場的一些問題我們就不說了,因為那個相對復雜一些,我們就用簡單的傳統設備制造商轉型。這個客戶是國內非常有名的中央空調制造客戶。他找研華要解決一個什么問題呢?第一是他現在的空調單價非常貴,他一套中央空調七百多萬,現在整體的市場壓力下他需要降價,但是他并不想降低質量,那這個時候怎么辦呢?他找到研華說想通過一些技術手段實現遠程監控,想把信息拿到,拿到干什么?想收售后服務費。常規的中央空調售后拿不到手,因為沒有數據,他希望他以后賣出去的空調能夠像賣汽車一樣,可以進行一些售后維護,通過售后維護再把利潤拿回來?,F在七百萬的空調我是不是四百五十萬就能賣出去,剩下的錢通過維護售后掙回來。另一個需要就是合送能源管理,現在所有的大型空調實際上不是完全由物業去控制,還有專門的服務單位進行能源監控,包括開關等等,那誰能更有效率地、更精益地把空調運行做好,這部分也是靠數據的支持的。為什么這個企業敢說想在合送能源管理上做文章呢?因為只有把設備監控好,還能更有效地把空調的能源消耗,也就是說消耗的能源區分。其實大型的空調已經不是一個單一能源了,它可以用電、氣、油,它可以利用好高峰電價、低峰電價,在西部可以用氣,在東部可以用油。它可以把不同能源的比例,以及不同時間的比例算進去,這些計算都是通過現場數據模型去建的,數據模型怎么積累一定是有一個大型的數據采集系統。根據與客戶的一些溝通,我們把實施大致分為三步:

     ?。ㄒ唬┑谝粋€階段相對簡單,主要是做數據采集。在這個階段我們幫他建立一套基于云技術的數據監控系統,并且這個監控系統可以為三類不同的角色服務。一種是給公司領導,公司領導其實不是特別喜歡看通信化的表格,excel可以,只要能告訴他一些整體的空調運行情況、維修情況,有多少空調待維修就足夠了。第二類是運維情況,像大型調研,所有的空調都在每個地區都有運維人,運維人可以看到本轄區內的空調的使用情況以及待維修情況。第三類是給用戶看,其實對用戶用戶的界面是更華麗一點,因為他完全可以通過那個界面去控制空調的起停,包括不同能源的輸入以及輸出。

     ?。ǘ┐髷祿治?。大數據分析里面涉及到兩個最主要解決問題,一個是剛才提到的預防性維護,另一個是幫他解決備件的管理,其實這兩個是一個事情。對于用大型空調來說,大型空調與我們的計算機類似,真正空調主機壞的幾率并不大,就類似于計算機的CPU,誰家CPU壞了,這很難的。都是外圍設備壞,不可能賓館買了一臺空調我就給他備很多備件,這個備件都是用卡刷的,所以備件管理基本上都是建立備件庫,哪個地方備件壞了,打電話然后再把備件發過去。這個運輸的時間至少耽誤一天多,而且,他的客戶都是一些政府單位、醫院,這些機構一般生意很大,他們又處理不了,所以他們很希望預防性維護能夠幫助他們解決問題,提醒他們那些設備快壞了,就可以提前把備件運到離客戶近的地方,客戶一打電話說空調壞了,就可以立刻去換。

     ?。ㄈ┡c內部IP系統進行打通。包括ERP、運維系統、售后體系等,把這些打通,這個實現了整個企業的信息化。這是我們的規劃以及目標。

    項目計劃

      如圖,最左邊是他們的終端系統,這個系統我們是能采集的,通過我們的IoT邊緣智能服務器把信息采集過來,我們通過MQTT傳到我們的云平臺軟件上,這個項目我們是放在R上,實際在我們的WISE-PaaS上也有我們的數據庫,我們再把數據庫推送到R的數據庫中,為什么這樣做?因為后半部分我們是有合作商的,做大數據,包括數據分析等。這樣的話就可以作為兩邊的數據分別去使用,哪個數據庫壞了,可以互相導入。這些數據庫平臺包括第三方服務都是可以通過API去進行調用。目前我們研華有將近三百個API,滿足我們現場的使用,像在這個項目中,第三方可以直接使用我們的數據庫。這個項目用的是Power BI,什么是BI技術,其實是跟平臺綁定的。幫客戶做出一些相應的界面,因為是第一期的框架,所以沒有寫大數據分析,因為所有的數據一定有一個積累的過程,如果這個數據一看都知道結果,這個數據都不用分析的。

    方案架構

      WISE-PaaS和EIS的特點:第一是看數據規范化,規范不同的終端設備以及它信息上傳的格式、頻率,以及對設備進行的一些處理等等,怎么理解為規劃?其實現在數據采集技術已經非常成熟了,我們采集數據的能力至少是重量級的,有的都是宏量級的。那么這么大量的數據采集類似于我現在要采集我們office的溫度,其實溫度很多時候是不會突變的,它是一個曲線并且大部分時間是不變化的,所以對于這種大量的設備這種信息的話,我們采集雖然是按秒、毫秒計算,但是上傳我們沒必要按這么大的比例去上傳??梢砸幏冻杀热缑课宸昼娚蟼饕淮?,那從秒變成五分是三百分之一,對帶寬就減少了。比如數據跳變,那跳變怎么辦呢?直接上傳跳變就可以了。實際上這一部分EIS,在邊緣計算上已經有專門的工具給大家使用了,并不需要大家再去編代碼,圖形化拖拽就可以完成這個事情了。這些數據上到我們的平臺支持斷點續傳,因為這一部分很容易斷,斷了之后怎么辦呢?下面該怎么做就怎么做,沒有變化。寬帶什么時候通,數據就什么時候傳上去。最往上叫數據模組化,其實對每類設備,這個設備指的是采集設備,對于每類設備抽象出2類API函數。1類為設備狀態函數,1類為設備控制函數,狀態函數主要是描述設備狀態,控制函數就是控制。也就是說最上層的應用只需要一句話就可以調用了,簡化了上層應用調取。最上層應用一句話就夠了,具體一號空調是什么品牌,對空調是用PRC控制還是用IO控制,上面不用考慮這個事情,這個數據、信息下到EIS中,用這個產品進行轉化。

      其實我們WISE-PaaSEIS最終完成什么事情呢,就是OT技術向IT技術轉化。因為很多時候呢,比如宣傳的一些應用,都是五年、十年后的應用,太遠的應用不適合做現在的生意。開公司不可能等五年后的技術到了才做生意,這是不可能的。那現有的技術怎么落地?我們認為WISE-PaaS+EIS可以很好地幫助大家。

      這是研華在物聯網的總框架,研華主要做的還是數據的采集、傳輸、存儲三個部分,研華主要的客戶都是工業客戶,實際上我們在工業計算機的領域全球第一。我們排行是占現在市場的32%,排名2、3、4、5名加起來都沒有我多,那工業計算在整個物聯網主要做什么呢?實際上就是互聯網網關以及我們的現場計算,這個層次以及數據采集,這兩個部分的硬件研華有一萬多個產品供給大家。研華的網關信息是發不了出去的,因為完全是定義在各種不同的行業,不同的應用、不同的現場。所有的產品都是不一樣的,光是網關一個產品我們都有一千多個,產品方面研華已經細化得非常細了。

      大家聯系研華,一定要先說出你的行業和地區,那我們才能幫你做出很好的解決方案。研華的軟件有很多,大家用到的時候應該就清楚了。研華總體物聯網之路應該是從下往上做的,我們SaaS也是通過合作共同完成的,共創形式分為很多種,包括投資、技術輸出或者現在的物聯網平臺,這一塊都可以完全交給你。今天的報告就是這樣,大家有興趣可以加入微信公眾號,謝謝大家。

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    投稿人:zhangshiyan
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