天拓四方工業(yè)產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)采集解決方案

一、現(xiàn)狀概述

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的不斷發(fā)展和完善，中國(guó)作為世界第一制造大國(guó)，對(duì)工業(yè)產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、可靠性和專業(yè)解決方案的需求日益增強(qiáng)。工業(yè)數(shù)據(jù)采集市場(chǎng)呈現(xiàn)出巨大的潛力，相關(guān)軟硬件和服務(wù)提供商迎來(lái)了良好的發(fā)展機(jī)遇。從消化政策、推出工業(yè)數(shù)據(jù)采集解決方案，到發(fā)布工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，市場(chǎng)各方都在積極尋求業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，外資企業(yè)和本土企業(yè)均在積極部署工業(yè)數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品體系和解決方案。

二、存在的問(wèn)題

1、協(xié)議多樣性

由于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求與后期的規(guī)模擴(kuò)展，客戶往往會(huì)購(gòu)買不同品牌的PLC以及支持不同協(xié)議的傳感器設(shè)備，如Modbus、OPC UA、Profibus、EtherCAT等。這些設(shè)備協(xié)議的多樣性增加了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通的難度，使得數(shù)據(jù)采集變得復(fù)雜，形成了“信息孤島”。

2、老舊設(shè)備兼容性

新設(shè)備逐步替代老舊設(shè)備是保證企業(yè)良好生產(chǎn)效率與競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。然而，如果全部淘汰老舊設(shè)備，企業(yè)將面臨巨大的開(kāi)銷和折舊費(fèi)用；而如果混合使用新舊設(shè)備，就需要考慮到新老設(shè)備的數(shù)據(jù)交互問(wèn)題，這增加了數(shù)據(jù)采集的難度和成本。老舊設(shè)備往往采用過(guò)時(shí)的通信協(xié)議，與新的IoT系統(tǒng)難以兼容。

3、OT與IT融合困難

在OT領(lǐng)域，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備支持的協(xié)議大部分都是工業(yè)協(xié)議，如Modbus、OPC、Profibus、EtherCAT等。但在IT領(lǐng)域，IoT平臺(tái)和云平臺(tái)等平臺(tái)支持的是HTTP、MQTT等協(xié)議。協(xié)議的不一致性使得企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)OT和IT的融合，進(jìn)而影響到設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

4、數(shù)據(jù)孤島

不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效共享，導(dǎo)致信息孤島現(xiàn)象。這不僅影響了企業(yè)整體的數(shù)據(jù)分析能力，還使得數(shù)據(jù)在采集后難以被充分利用，降低了數(shù)據(jù)的價(jià)值。

5、處理能力不足

許多企業(yè)缺乏專業(yè)的數(shù)據(jù)處理和分析團(tuán)隊(duì)，無(wú)法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，難以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的價(jià)值。這限制了企業(yè)利用數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)優(yōu)化和決策支持的能力。

6、數(shù)據(jù)傳輸速度和精度問(wèn)題

在許多傳統(tǒng)的工業(yè)環(huán)境中，數(shù)據(jù)傳輸速度慢是普遍存在的問(wèn)題。這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)延遲，影響實(shí)時(shí)監(jiān)控和決策的準(zhǔn)確性。此外，由于傳感器誤差、信號(hào)干擾等原因，數(shù)據(jù)精度往往受到影響，這不僅降低了數(shù)據(jù)的可靠性，還可能誤導(dǎo)企業(yè)的決策和生產(chǎn)過(guò)程。

7、數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)

隨著更多的設(shè)備和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)安全和隱私成為了一個(gè)重要的問(wèn)題。工業(yè)數(shù)據(jù)采集會(huì)涉及到大量重要工業(yè)數(shù)據(jù)和用戶隱私信息，在傳輸和存儲(chǔ)時(shí)都會(huì)存在一定的數(shù)據(jù)安全隱患，也存在黑客竊取數(shù)據(jù)、攻擊企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

三、解決方案

1、引入IoT網(wǎng)關(guān)

采用支持多種協(xié)議的工業(yè)網(wǎng)關(guān)，如TDE邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，能夠支持多種通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)互通。通過(guò)對(duì)接邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，企業(yè)可以將各種設(shè)備的數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)整合和分析。

2、邊緣計(jì)算技術(shù)

邊緣計(jì)算技術(shù)能夠在設(shè)備端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理和分析，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和帶寬占用。通過(guò)部署邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)老舊設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，同時(shí)降低對(duì)中心服務(wù)器的依賴。

3、構(gòu)建OT與IT融合平臺(tái)

構(gòu)建支持多種通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式的OT與IT融合平臺(tái)，如數(shù)網(wǎng)星平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)OT設(shè)備和IT系統(tǒng)的實(shí)時(shí)連接和數(shù)據(jù)交換。通過(guò)該平臺(tái)，企業(yè)可以實(shí)時(shí)獲取產(chǎn)線數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析，為產(chǎn)線優(yōu)化和決策提供有力支持。

4、加強(qiáng)IT和OT團(tuán)隊(duì)的協(xié)作

通過(guò)培訓(xùn)和技術(shù)交流，提升IT和OT團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作能力，共同解決數(shù)據(jù)采集和傳輸中的技術(shù)問(wèn)題。

5、完善數(shù)據(jù)共享機(jī)制

建立健全的數(shù)據(jù)共享機(jī)制，包括數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理和分析等環(huán)節(jié)，確保數(shù)據(jù)能夠在企業(yè)內(nèi)部得到有效的共享和利用。

6、引入先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)

如大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等，提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效利用。

7、采用高性能計(jì)算技術(shù)

如云計(jì)算或邊緣計(jì)算，提供強(qiáng)大的計(jì)算資源，加速數(shù)據(jù)處理和分析過(guò)程。

8、建立專業(yè)的數(shù)據(jù)處理團(tuán)隊(duì)

組建專業(yè)的數(shù)據(jù)處理和分析團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，提取有價(jià)值的信息，為企業(yè)決策提供支持。

9、采用高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

如光纖傳輸或更先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)，提高數(shù)據(jù)傳輸速度，減少數(shù)據(jù)延遲。

10、加強(qiáng)數(shù)據(jù)預(yù)處理

如濾波、去噪等，提高數(shù)據(jù)精度，降低傳感器誤差和信號(hào)干擾對(duì)數(shù)據(jù)的影響。

11、建立完善的數(shù)據(jù)安全管理體系

對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理和訪問(wèn)控制，防止數(shù)據(jù)泄露和攻擊。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施，如防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)等，確保數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的安全性。

工業(yè)產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)采集面臨著協(xié)議多樣性、老舊設(shè)備兼容性、OT與IT融合困難、數(shù)據(jù)孤島、處理能力不足、數(shù)據(jù)傳輸速度和精度問(wèn)題以及數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)等一系列挑戰(zhàn)。通過(guò)引入IoT網(wǎng)關(guān)、邊緣計(jì)算技術(shù)、構(gòu)建OT與IT融合平臺(tái)、加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、完善數(shù)據(jù)共享機(jī)制、引入先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)、采用高性能計(jì)算技術(shù)、建立專業(yè)的數(shù)據(jù)處理團(tuán)隊(duì)、采用高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、加強(qiáng)數(shù)據(jù)預(yù)處理以及建立完善的數(shù)據(jù)安全管理體系等措施，可以有效解決這些問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)采集的效率和準(zhǔn)確性，為企業(yè)生產(chǎn)優(yōu)化和決策提供有力支持。