將數(shù)據(jù)智能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)世界行動(dòng)的智能效果器

使用PICMG IoT.1使任何傳感器成為智能傳感器的前四個(gè)部分討論了工業(yè)傳感器對(duì)智能自動(dòng)化環(huán)境的重要性，以及使任何人（無論技術(shù)能力如何）都能構(gòu)建自己的智能傳感器的前進(jìn)道路。在接下來的幾期中，該系列將轉(zhuǎn)向智能傳感器數(shù)據(jù)的受益者 - 將數(shù)據(jù)智能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)世界行動(dòng)的智能效果器。

智能傳感器是任何自動(dòng)化系統(tǒng)的前線。然而，自動(dòng)化意味著運(yùn)動(dòng)，傳感器只觀察、捕獲和報(bào)告有關(guān)周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)投入使用的責(zé)任落在了影響者身上。

重新關(guān)注數(shù)據(jù)

根據(jù)定義，效應(yīng)器會(huì)給周圍環(huán)境帶來傳感器只能觀察到的變化。這些可以是電機(jī)、電磁閥、閥門或任何其他在現(xiàn)實(shí)世界中“影響”變化的模擬組件。例如，在工業(yè)自動(dòng)化中，效應(yīng)器負(fù)責(zé)將運(yùn)動(dòng)、溫度、壓力和其他物理過渡應(yīng)用于傳送帶、機(jī)械臂、壓力機(jī)、風(fēng)扇等系統(tǒng)。

如今，大多數(shù)效應(yīng)器完全獨(dú)立于物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)運(yùn)行。當(dāng)然，工業(yè)4.0和智能工廠概念的目標(biāo)是利用傳感器捕獲的數(shù)據(jù)來調(diào)整這些效應(yīng)器，以提高產(chǎn)量，增加正常運(yùn)行時(shí)間，降低成本，降低能耗等。這可能以直接控制效應(yīng)器的數(shù)據(jù)分析形式表現(xiàn)出來;或者更有可能在運(yùn)行高度結(jié)構(gòu)化程序的電機(jī)控制等場(chǎng)景中，通知命令的參數(shù)，該命令定義效應(yīng)器如何激勵(lì)機(jī)器達(dá)到某個(gè)設(shè)定點(diǎn)。

在任何一種情況下，傳感器數(shù)據(jù)分析都會(huì)將大量原始傳感器數(shù)據(jù)細(xì)化為信息，一個(gè)或兩個(gè)命令可用于影響效應(yīng)器（以及隨后的設(shè)備）操作。但是，我們必須記住，工業(yè)4.0部署的最終目標(biāo)是將工廠車間與IT運(yùn)營(yíng)中心統(tǒng)一起來，重點(diǎn)是優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)線的編排。

基于作業(yè)的自動(dòng)化和工廠 IT 運(yùn)營(yíng)中心

對(duì)于具有 IT 數(shù)據(jù)建模背景的不熟悉的自動(dòng)化利益相關(guān)者來說，這種粒度級(jí)別無助于實(shí)現(xiàn)他們確保生產(chǎn)高效發(fā)生的目標(biāo)。它甚至與工廠工程師來說也不是特別相關(guān)，他們負(fù)責(zé)在生產(chǎn)線上跨設(shè)備實(shí)施配置文件，以幫助實(shí)現(xiàn)IT運(yùn)營(yíng)中心設(shè)定的目標(biāo)。它更準(zhǔn)確地描述了對(duì)控制系統(tǒng)專家等有用的數(shù)據(jù)，他們將根據(jù)應(yīng)用要求調(diào)整控制器以特定速度或位置超調(diào)運(yùn)行電機(jī)。

但這種專業(yè)化水平正是我們希望在新的智能工廠中擺脫的。相反，未來將專注于基于作業(yè)的編排，IT運(yùn)營(yíng)人員可以查看傳感器和效應(yīng)器，并監(jiān)督設(shè)備控制的更基本方面，如系統(tǒng)初始化，錯(cuò)誤狀態(tài)管理，甚至是從他們自己的本機(jī)環(huán)境有序關(guān)閉設(shè)備。因此，與其用“這臺(tái)電機(jī)必須沿Z軸重新定向10度”或“這個(gè)液壓活塞必須延伸100厘米”來考慮自動(dòng)化目標(biāo)，不如通過說“我希望這臺(tái)機(jī)器生產(chǎn)六個(gè)小工具然后關(guān)閉”來解決問題。

為此，智能工廠中的作業(yè)必須以一系列步驟的形式出現(xiàn)在這些用戶面前，這些步驟在一個(gè)或多個(gè)效應(yīng)器之間協(xié)調(diào)，以達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。這種基于作業(yè)的調(diào)度在最高抽象級(jí)別上提供了工廠自動(dòng)化，這在理論上很好，但目前在大多數(shù)工廠設(shè)置中是不可能的。

造成這種情況的原因有很多，但幾乎所有原因都是因?yàn)閬碜圆煌圃焐痰牟煌瑱C(jī)器彼此之間不能很好地溝通。這不僅給IT運(yùn)營(yíng)中心工程師帶來了重大挑戰(zhàn)，也給工廠車間的工程師帶來了重大挑戰(zhàn)，他們的職責(zé)是解釋運(yùn)營(yíng)中心的工作，并將相應(yīng)的序列大規(guī)模傳達(dá)給生產(chǎn)線上的所有影響者。

一個(gè)數(shù)據(jù)模型來統(tǒng)治所有內(nèi)容

統(tǒng)一整個(gè)智能工廠的唯一方法，從自動(dòng)化工程師到運(yùn)營(yíng)中心，從最小的OT效應(yīng)器到最抽象的IT編排系統(tǒng)，是通過通用數(shù)據(jù)模型。如本系列第2 部分所述，“數(shù)據(jù)模型。..。..是一種組織數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化方式，其中包含有關(guān)如何打包數(shù)據(jù)的特定規(guī)則或說明。簡(jiǎn)而言之，數(shù)據(jù)模型為數(shù)據(jù)與制造系統(tǒng)中的特定狀態(tài)的關(guān)系提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)。

但是，在更廣泛的工廠環(huán)境中，通用數(shù)據(jù)模型提供了跨所有層次結(jié)構(gòu)級(jí)別的接口，以便自上而下和基于作業(yè)的水平通信可以更加透明。顯然，出于安全性、可靠性和隱私原因，可以逐案確定與新集成的 IT/OT 工廠內(nèi)不同部門共享哪些數(shù)據(jù)以及共享多少數(shù)據(jù)。

但是，可以將抽象的傳感器數(shù)據(jù)與抽象的效應(yīng)器數(shù)據(jù)組合在一個(gè)統(tǒng)一的模型中，這一事實(shí)對(duì)系統(tǒng)的數(shù)字建模等事情具有更大的意義，這樣您就可以在物理工廠生產(chǎn)線通電之前模擬它們的性能。而且，與智能傳感器供應(yīng)商一樣，它允許智能效應(yīng)器供應(yīng)商指定確切的參數(shù)要求，而無需進(jìn)行太多（如果有的話）特定于應(yīng)用程序的編碼。

用于為智能傳感器生成數(shù)據(jù)模型的相同 PICMG 配置器可以以類似的容量用于創(chuàng)建與此類有狀態(tài)控制兼容的智能效應(yīng)器。

審核編輯：郭婷