專注于工藝開(kāi)發(fā)的機(jī)器制造商對(duì)如何推進(jìn)自身數(shù)字化能力有一定的困惑，例如：
>>這是否需要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行大的升級(jí)？
>>是否需要自己擁有一個(gè)數(shù)字化團(tuán)隊(duì)？
>>工藝是我們的核心競(jìng)爭(zhēng)力，但是，越來(lái)越多的來(lái)自終端用戶的數(shù)字化需求如何滿足？
作為機(jī)器制造商必須考慮到—“我們需要被集成到整個(gè)生產(chǎn)中”，與別的機(jī)器互聯(lián)，也要與ERP/MES集成，還要與云、邊緣平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集成。是的，如何讓您的機(jī)器具有數(shù)字化融合能力是一個(gè)贏得未來(lái)終端大廠業(yè)務(wù)的關(guān)鍵一環(huán)，因此，我們有必要探討如何應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)？是否存在簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)呢？
5月15日我們發(fā)表了《如何讓自動(dòng)化變得更簡(jiǎn)單？》，而在5月22日我們談到了《貝加萊五大優(yōu)勢(shì)與您共塑機(jī)器競(jìng)爭(zhēng)力》，本次，我們就與您一起思考，我們?nèi)绾巍肮餐瑧?yīng)對(duì)”這一挑戰(zhàn)，這里，我們以mapp中的一些與數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、呈現(xiàn)相關(guān)的模塊來(lái)作為說(shuō)明，告訴您“簡(jiǎn)潔之道”。
什么是mapp？
圖1-什么是mapp？
以最簡(jiǎn)單的理解就是mapp就相當(dāng)于AppStore里的APP，如圖1，而開(kāi)發(fā)環(huán)境是蘋(píng)果的iOS SDK和貝加萊Automation Studio的區(qū)別，而運(yùn)行環(huán)境就是蘋(píng)果的iOS和貝加萊的Automation Runtime的區(qū)別，自動(dòng)化系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
mapp如何賦能機(jī)器數(shù)字化連接能力？
mapp中包含了很多跟行業(yè)工藝、機(jī)電對(duì)象相關(guān)的模塊，但也包含了機(jī)器提供數(shù)字化服務(wù)能力相關(guān)的APP。
mappOEE
對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)而言，OEE是一個(gè)核心指標(biāo)，在《改變世界的機(jī)器》中對(duì)于精益生產(chǎn)的描述有句話說(shuō)“世界級(jí)的工廠OEE要達(dá)到85%”，關(guān)于OEE，用圖2簡(jiǎn)單說(shuō)明。
圖2-OEE的計(jì)算
如果用比較直白的話來(lái)描述為什么OEE重要，假設(shè)用戶投資了1億在一個(gè)產(chǎn)線上，那么OEE是85%意味著它85%的時(shí)間在幫他賺錢(qián)（生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品、穩(wěn)定的滿負(fù)載運(yùn)行），而另外15%的時(shí)間則在給你浪費(fèi)（故障、空轉(zhuǎn)、開(kāi)機(jī)浪費(fèi)、運(yùn)行中的不良品等），在機(jī)器的六大浪費(fèi)里就包括了開(kāi)機(jī)、工藝切換、非計(jì)劃停機(jī)、生產(chǎn)中的故障等環(huán)節(jié)，那么，OEE是衡量您機(jī)器的關(guān)鍵指標(biāo)，也是您的機(jī)器贏得競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。
mappOEE則是將機(jī)器的生產(chǎn)品質(zhì)參數(shù)（如不良品統(tǒng)計(jì)）、有效運(yùn)行時(shí)間、性能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后進(jìn)行計(jì)算，并直觀的方式呈現(xiàn)給工廠的運(yùn)營(yíng)經(jīng)理。在Automation Studio中您可以配置一個(gè)mappOEE模塊，將相應(yīng)數(shù)據(jù)變量與之對(duì)應(yīng)，就可以形成OEE的統(tǒng)計(jì)，并以可視化的形式來(lái)顯示在儀表盤(pán)上。
圖3-mappOEE可以直觀顯示在您的HMI上
mappOEE可以通過(guò)mappVIEW的HMI設(shè)計(jì)更為直觀，便利的顯示，mapp模塊之間是有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系的。
mappEnergy讓您機(jī)器實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)采集
對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)，小批量、多品種是比較顯著的特征，對(duì)工廠而言，成本精準(zhǔn)合算就需要更小的數(shù)據(jù)粒度。即，能源精準(zhǔn)計(jì)量、能源的綜合分析都是用以提升生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率的重要因素，而mappEnergy則為機(jī)器提供了能源計(jì)量的手段。
圖4-mappEnergy的模塊關(guān)系
圖4可以看到，mappEnergy這個(gè)APP可以和機(jī)器的傳動(dòng)軸的參數(shù)連接，獲得其能耗數(shù)據(jù)，又可以通過(guò)MpEnergyCoreUI來(lái)提供圖形化顯示的接口。
mappEnergy是可以對(duì)哪些能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)？
■系統(tǒng)的傳動(dòng)能耗，電能的消耗；
■根據(jù)傳感器進(jìn)行的熱、流體能耗統(tǒng)計(jì)；
■能量的功率、無(wú)功功率、功率因素校正等信息，如圖僅需配置1個(gè)X20的能源監(jiān)測(cè)模塊；
圖5--能源監(jiān)測(cè)模塊X20AP
通過(guò)在系統(tǒng)中配置一個(gè)X20能源監(jiān)測(cè)模塊，如圖4，就可以把變壓器、動(dòng)力系統(tǒng)的能源信號(hào)接入，并由mappEnergy模塊對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，即可呈現(xiàn)在機(jī)器的HMI，也可以被遠(yuǎn)程訪問(wèn)。
mappTweet-數(shù)據(jù)推送
mappTweet則是基于一個(gè)安全的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀態(tài)的反饋，這種方式可以是短信、也可以是郵件（這里的Tweet并非是指Facebook的Tweet，而是指這種移動(dòng)端的方式）。
如何通過(guò)mappTweet實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)送？
圖6-如何實(shí)現(xiàn)mappTweet的短信傳送
如圖6所示，在mappTweet中配置您的遠(yuǎn)程手機(jī)的電話號(hào)碼，當(dāng)設(shè)置有報(bào)警時(shí)，可以通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)如3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的手機(jī)上，當(dāng)然中間這個(gè)SiteManager的角色主要是一個(gè)“安全的連接”（可以參考之前的工程師的痛與客戶的擔(dān)憂—如何安全的遠(yuǎn)程維護(hù)），SiteManager可以讓您插入一張SIM卡。
當(dāng)然，可以發(fā)消息的技術(shù)，也可以發(fā)電子郵件，可以在mappTweet中配置郵件服務(wù)和地址，并將數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的與之關(guān)聯(lián)。
mappAudit-審計(jì)追蹤
在制藥工業(yè)，對(duì)于機(jī)器的數(shù)據(jù)的不可篡改與質(zhì)量相關(guān)的審計(jì)追蹤是滿足監(jiān)管“合規(guī)”的重要要求，不是質(zhì)量要滿足要求，而且是過(guò)程要滿足要求，數(shù)據(jù)不可篡改，可追溯，mappAudit就是滿足FDA 21CFR Part 11合規(guī)性需求。
圖7-mappAudit實(shí)現(xiàn)審計(jì)追蹤
mappAudit與另一個(gè)mappUser配合使用，對(duì)于機(jī)器的操作授權(quán)和登錄由mappUser來(lái)完成，而mappAudit將對(duì)整個(gè)操作過(guò)程，無(wú)論是配方、報(bào)警確認(rèn)、生產(chǎn)等的操作均被記錄在案，以便后續(xù)追蹤，并且所生成的是一個(gè)加密的文件，防止篡改。
這個(gè)功能同樣對(duì)于終端生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)比較關(guān)鍵，制藥、食品飲料工業(yè)的用戶需要這樣的功能配置。
mappData-過(guò)程運(yùn)行數(shù)據(jù)的追蹤
在mappData功能中可以對(duì)機(jī)器中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行配置，以便追蹤，這些數(shù)據(jù)也可以作為數(shù)字化連接中的配置參數(shù)，功能包括以下：
■存放運(yùn)行的過(guò)程變量；
■可以以CSV文件方式導(dǎo)出；
■mappDate提供UI接口可以用于可視化呈現(xiàn)；
這些數(shù)據(jù)可以干什么用呢？
■對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)而言，可以訪問(wèn)這些參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，通過(guò)mappData來(lái)配置所需的參數(shù)；
■用于數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)-可以在MES/ERP系統(tǒng)來(lái)獲得配置；
■用于工程師通過(guò)數(shù)據(jù)分析，以對(duì)程序、故障、參數(shù)、模型等進(jìn)行升級(jí)；
mappAlarm-報(bào)警
通過(guò)mappAlarm可將整個(gè)機(jī)器的報(bào)警都進(jìn)行記錄，并且分析哪些報(bào)警出現(xiàn)的頻率高？
mappAlarm可以便利的配置出各種報(bào)警功能，這些功能可以實(shí)現(xiàn)以下能力：
■通過(guò)mappTweet進(jìn)行發(fā)布；
■在HMI上進(jìn)行直觀的呈現(xiàn)；
■對(duì)報(bào)警進(jìn)行記錄，并生成CSV文件；
mappAlarm可以快速讓機(jī)器開(kāi)發(fā)者配置自己的系統(tǒng)報(bào)警功能，對(duì)于End User來(lái)說(shuō)，這些報(bào)警可以以多種形式用于分析系統(tǒng)故障。
mappSQL-與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接
mappSQL則是一個(gè)可以用于與各種工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接的模塊，它可以配置如圖8
圖8-mappSQL與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接
mappSQL可以干哪些事？
■讀取來(lái)自上位系統(tǒng)如MES/ERP的配方、任務(wù)與指令；
■可以為上位系統(tǒng)提供本地的參數(shù)讀取；
■可以將mappTweet、mappAudit、mappData、mappRecipe這些與數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
mappVIEW-數(shù)字化呈現(xiàn)
數(shù)字化有一個(gè)顯著的環(huán)節(jié)包括了“可視化”呈現(xiàn)問(wèn)題，mappVIEW就是來(lái)實(shí)現(xiàn)這些問(wèn)題的關(guān)鍵。關(guān)于這個(gè)點(diǎn)可以參考之前的文章-HMI設(shè)計(jì)的藝術(shù)與哲學(xué)思考一文，主要是從HMI設(shè)計(jì)的角度介紹了mappVIEW。
圖9-mappVIEW基于OPC UA的連接能力
但mappVIEW還不止于HMI設(shè)計(jì)的精美與藝術(shù)感，因?yàn)楦鼮橹匾氖莔appVIEW本身還提供了一種更為簡(jiǎn)便的數(shù)字化訪問(wèn)能力。
由于mappVIEW基于OPC UA的能力而開(kāi)發(fā)（如圖9所示），而OPC UA支持Http、WebService服務(wù)，包括JavaScript、HTML、CSS格式的客戶端數(shù)據(jù)訪問(wèn)，這使得遠(yuǎn)程的IE、Chrome、Safari都可以訪問(wèn)機(jī)器上的數(shù)據(jù)，具有自適應(yīng)屏幕的能力。
如何實(shí)現(xiàn)這些mapp功能與系統(tǒng)的連接？
當(dāng)上面所講的這些mapp功能在機(jī)器配置后，用于機(jī)器本地功能的開(kāi)發(fā)，然后在Automation Studio中對(duì)這些變量建立與OPC UA Server的映射，這樣，數(shù)據(jù)就會(huì)被寫(xiě)入到OPC UA server中，通過(guò)OPC UA Client進(jìn)行訪問(wèn)，如圖9所示。
圖10-mapp實(shí)現(xiàn)數(shù)字化能力
如圖10所示，在Automation Studio針對(duì)機(jī)器“配置”mapp數(shù)據(jù)類模塊，下載并運(yùn)行在PLC上，各種mapp模塊的參數(shù)可以被配置到OPC UA Server中，建立映射，也可以通過(guò)MQTT協(xié)議建立與云服務(wù)平臺(tái)、邊緣平臺(tái)的連接，通過(guò)SiteManager提供安全性，機(jī)器的數(shù)據(jù)可以被融入并應(yīng)用于以下工廠運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景：
（1）移動(dòng)端的呈現(xiàn)、故障、生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)發(fā)布，包括OEE，能源、設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)量等客戶關(guān)心的數(shù)據(jù)，并可以發(fā)布消息、郵件等方式提供報(bào)警；
（2）數(shù)字孿生應(yīng)用：返回機(jī)器的參數(shù)給設(shè)計(jì)端，或者對(duì)于企業(yè)的數(shù)字孿生應(yīng)用提供動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的交互；
（3）為ERP/MES的數(shù)據(jù)庫(kù)提供上下行數(shù)據(jù)的交互，即可讀取系統(tǒng)的指令與參數(shù)，也可以寫(xiě)入到數(shù)據(jù)庫(kù)用于生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)。
（4）針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)：用于各種參數(shù)尋優(yōu)、缺陷識(shí)別、預(yù)測(cè)性維護(hù)等智能任務(wù)。
綜上所述，貝加萊的mapp可以賦予您機(jī)器數(shù)字化連接與實(shí)現(xiàn)，讓您融入到終端用戶對(duì)于數(shù)字化運(yùn)營(yíng)、智能轉(zhuǎn)型的規(guī)劃中，而這些無(wú)需額外的增加太多的成本—因?yàn)椋緦儆谪惣尤R系統(tǒng)的軟件組件，僅需簡(jiǎn)單配置，即可賦能您的機(jī)器進(jìn)入數(shù)字化，獲取在終端生產(chǎn)客戶那里的領(lǐng)先地位。
它可不是錦上添花—而是關(guān)乎如何快速融入數(shù)字化的浪潮，為您的機(jī)器贏得先機(jī)！