引言：目前，由于AI、5G等新興技術(shù)的加持，全球工業(yè)4.0進(jìn)程加快。埃森哲報(bào)告稱，到2030年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)將為全球經(jīng)濟(jì)價(jià)值增加14萬(wàn)億美元。NI在工業(yè)領(lǐng)域深耕多年，一直在通過(guò)強(qiáng)大的生態(tài)圈為客戶提供更好的解決方案。在11月14~15日于上海舉行的NI（National Instruments）年度用戶大會(huì)NIDays Asia上，“智”造行業(yè)的頭部企業(yè)Bright Machines和工業(yè)富聯(lián)的演講嘉賓分享了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的最佳實(shí)踐，通過(guò)專家的分享，我們不難發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)化與智能化是未來(lái)兩大發(fā)展方向，而數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與分析則是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值的關(guān)鍵。
NI與Bright Machines攜手打造軟件定義的智能制造平臺(tái)
工業(yè)制造向智能制造轉(zhuǎn)型已是大勢(shì)所趨，如何面對(duì)轉(zhuǎn)型過(guò)程出現(xiàn)的自動(dòng)化系統(tǒng)的交付周期長(zhǎng)、自動(dòng)化系統(tǒng)的定制化問(wèn)題、生產(chǎn)測(cè)試中產(chǎn)品類別多及產(chǎn)品功能多樣性的挑戰(zhàn)，已經(jīng)成為業(yè)界普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。
舊金山創(chuàng)企Bright Machines致力于解決工業(yè)自動(dòng)化的問(wèn)題，目前已經(jīng)推出了顛覆傳統(tǒng)模式的軟件定義的智能制造平臺(tái)，其核心是微工廠（Microfactory），由硬件平臺(tái)Bright Robotic Cells和軟件平臺(tái)Brightware組成。微工廠如何運(yùn)轉(zhuǎn)呢？Bright Machines區(qū)域自動(dòng)化測(cè)試部高級(jí)總監(jiān)高金波表示：“針對(duì)不同的產(chǎn)品，我們只需要在硬件上定制化和產(chǎn)品相接觸的這一部分，然后在Brightware的軟件菜單里配置微工廠所需要執(zhí)行的功能，接下來(lái)把不同功能的微工廠連接在一起，最后可形成一條完整的生產(chǎn)線。”
Bright Robotic Cells的層級(jí)分為第0級(jí)到第4級(jí)，其中，層級(jí)1是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)加上通用的測(cè)試資源，層級(jí)2是針對(duì)某些特定應(yīng)用的測(cè)試設(shè)備，這兩級(jí)決定了整個(gè)系統(tǒng)的靈活性和測(cè)試能力。高金波指出：“在這兩個(gè)層級(jí)的配置中，我們決定采用NI的PXI系統(tǒng)。此外，數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)可編程、自定義接口等方案都集成了NI的測(cè)試設(shè)備。”
圖1：Bright Machines微工廠硬件平臺(tái)
軟件定義的力量如何體現(xiàn)？高金波解釋道：“在微工廠軟件平臺(tái)中，Bright Machines把底層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)和插件抽象化，用統(tǒng)一的格式來(lái)編寫抽象化庫(kù)，在頂層會(huì)編寫一個(gè)統(tǒng)一的用戶界面。針對(duì)不同產(chǎn)品的測(cè)試，不需要傳統(tǒng)的寫代碼，只需要從抽象化庫(kù)里選擇所需要的功能模塊，即可完成整個(gè)測(cè)試過(guò)程。”
圖2：Bright Machines微工廠軟件平臺(tái)
在上面這個(gè)案例中，NI分布式系統(tǒng)管理的應(yīng)用軟件SystemLink是微工廠軟件平臺(tái)的重要部分，Bright Machines可以通過(guò)SystemLink有效管理分布式節(jié)點(diǎn)和批量部署和升級(jí)軟件。同時(shí)，SystemLink也是NI兩大旗艦產(chǎn)品之一。在NIDays Asia上，NI大中華區(qū)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與人工智能行業(yè)拓展經(jīng)理郭翹解讀了SystemLink的三大新增模塊的功能與意義：
●資產(chǎn)管理模塊可以很方便地查看產(chǎn)線所有測(cè)試設(shè)備當(dāng)前在線、離線和校準(zhǔn)的情況，還可以查看過(guò)去一段時(shí)間每臺(tái)測(cè)試設(shè)備使用率的情況。該模塊不僅支持所有NI的硬件產(chǎn)品，也可以支持所有基于Windows操作系統(tǒng)的第三方硬件設(shè)備。
●測(cè)試模塊匯總了所有測(cè)試機(jī)臺(tái)的測(cè)試結(jié)果，以最直觀報(bào)表的形式展現(xiàn)測(cè)試人員最關(guān)心的KPI。通過(guò)觀察過(guò)去30天每臺(tái)測(cè)試設(shè)備的直通率的情況，測(cè)試人員可以作出未來(lái)產(chǎn)能變化的預(yù)判，然后提供有效的信息給產(chǎn)線工程師，幫助他們?cè)诋a(chǎn)能發(fā)生異常時(shí)進(jìn)行快速地跟進(jìn)分析。
●數(shù)據(jù)模塊：使用 TDM Data Finder 模塊縮短搜索數(shù)據(jù)和開(kāi)發(fā)報(bào)告的時(shí)間；
圖3：NI分布式系統(tǒng)管理的應(yīng)用軟件SystemLink
Bright Machines設(shè)計(jì)出了五種標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試平臺(tái)，包括多功能測(cè)試、射頻測(cè)試、音頻測(cè)試、聲學(xué)測(cè)試、安全性測(cè)試。這些平臺(tái)在市場(chǎng)上得到了一致好評(píng)，其優(yōu)勢(shì)可以總結(jié)為三點(diǎn)：
●交付周期更短：傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)的交期一般在三個(gè)月以上，Bright Machines可以在四周之內(nèi)完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和架設(shè)；
●資金投入減少：Bright Machines可以保證80%以上的硬件資源和軟件資源在不同的產(chǎn)品之間相互復(fù)用；
●系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜降低：基于Bright Machines靈活的平臺(tái)，可以極大地簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加工流程。
在NI與Bright Machines的合作過(guò)程中，NI的自動(dòng)化測(cè)試?yán)砟钜呀?jīng)成為Bright Machines Softly Different Manufacturing 的重要一環(huán)，Bright Machines通過(guò)自身的技術(shù)創(chuàng)新和NI平臺(tái)化的理念結(jié)合在一起，來(lái)保持其在行業(yè)中持續(xù)的領(lǐng)先地位。
工業(yè)富聯(lián)熄燈工廠與霧小腦X NI數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這樣玩轉(zhuǎn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，是智能制造的核心技術(shù)之一。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院專家測(cè)算，我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)2018年規(guī)模約為5313億元，2023年將達(dá)到萬(wàn)億元規(guī)模，待發(fā)掘空間巨大。提起中國(guó)工業(yè)制造，繞不開(kāi)的是“中國(guó)制造”名片——工業(yè)富聯(lián)。
在工業(yè)富聯(lián)從代工（代替別人制造加工）向“帶”工（未來(lái)帶領(lǐng)全球的制造往智能化方向發(fā)展）轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，“熄燈工廠”是其引以為傲的成就之一。熄燈工廠并不只是無(wú)人而已，關(guān)鍵是如何利用監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)性分析的技術(shù)，把過(guò)去不可見(jiàn)的問(wèn)題可見(jiàn)化。
熄燈工廠中導(dǎo)入了OT、DT、AT和PT關(guān)鍵技術(shù)，富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)首席數(shù)據(jù)官劉宗長(zhǎng)表示：“我們跟NI在DT的領(lǐng)域中有許多的合作，NI軟硬件一體的設(shè)備給我們提供了大量的幫助，尤其是在快速地搭建狀態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)試床、產(chǎn)品原型驗(yàn)證等方面。”
通過(guò)NI的監(jiān)測(cè)設(shè)備采集到關(guān)鍵有效的數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)分析，從而對(duì)可能遇到的問(wèn)題做出預(yù)測(cè)性的分析。劉宗長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)分享了一個(gè)預(yù)測(cè)分析成功應(yīng)用的案例，在精密加工領(lǐng)域，工業(yè)富聯(lián)可以將刀具的磨損程度和壽命這兩個(gè)不可見(jiàn)的因素可見(jiàn)化。劉宗長(zhǎng)說(shuō)道：“我們將超過(guò)百種真實(shí)失效模式的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果結(jié)合，掌握了表征失效的關(guān)鍵參數(shù)。在數(shù)據(jù)采集方面，我們采用了NI的CompactRIO、電壓和振動(dòng)采集模塊，在測(cè)試過(guò)程中，把我們的數(shù)控系統(tǒng)與CompactRIO相連接，將不同采樣頻率的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)齊，保證在Fog AI霧小腦上面的數(shù)據(jù)上面是規(guī)整的，并且是可用的。”
劉宗長(zhǎng)進(jìn)一步解釋道：“在Fog AI 中我們也使用了NI提供的一些測(cè)試套件，保證我們能夠規(guī)模化的管理一個(gè)車間當(dāng)中數(shù)量龐大的測(cè)試硬件和運(yùn)算分析的程序。然后，我們會(huì)進(jìn)行信號(hào)處理和特征提取，再把這些數(shù)據(jù)上傳到云端去做分析，從而預(yù)測(cè)刀具的壽命和異常。”
圖4：工業(yè)富聯(lián)數(shù)據(jù)采集方案
基于NI的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，工業(yè)富聯(lián)搭建的測(cè)試平臺(tái)做到了減少成本，提高經(jīng)濟(jì)效益：刀具成本下降了16%，產(chǎn)品不良率降低了3‰，意外停機(jī)時(shí)間減少了60%。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值變現(xiàn)的一個(gè)重要方式就是“利用數(shù)據(jù)”，但是工廠的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)普遍存在線纜布設(shè)成本高、現(xiàn)場(chǎng)施工復(fù)雜的挑戰(zhàn)，為幫助工程師降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，NI全新發(fā)布了即將在中國(guó)上市的無(wú)線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，其中包括一個(gè)12通道的無(wú)線數(shù)采產(chǎn)品，通過(guò)連接已有的傳感器信號(hào)，無(wú)線模塊每天定時(shí)會(huì)將采集的原始波形發(fā)送回?cái)?shù)十米以及上百米開(kāi)外的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。還包含了一顆無(wú)線傳感器的產(chǎn)品，完全擺脫線纜的束縛，在軟件方面則有InsightCM軟件助陣，無(wú)論采集的原始波形還是提取的特征都可以匯總到InsightCM的服務(wù)器。其獨(dú)特的便捷性體現(xiàn)在僅僅需要打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)便可以進(jìn)行后續(xù)經(jīng)驗(yàn)的判斷以及預(yù)測(cè)性維護(hù)、算法的研發(fā)。
圖5：NI無(wú)線監(jiān)測(cè)設(shè)備
兩個(gè)案例的卓越成效顯示了NI軟件定義的平臺(tái)的領(lǐng)先性，工業(yè)領(lǐng)域一直都是NI關(guān)注的重點(diǎn)，未來(lái)NI還將進(jìn)一步加強(qiáng)與合作伙伴的合作，打造更強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)。
