工业互联实现-OrangeBox

1.数字化是制造的必然

    数字化已经是产业共识，传统的物理连接到数字连接使得制造的协同出现更多可能，数字协同也是美国IIC、德国工业4.0和中国制造2025的共同聚焦点，通过工业物联网（IIoT）实现数字化，推动柔性制造，实现大规模定制，进而提升竞争力，赢得全球市场。

图1 数字化是全球制造业的发展聚焦与趋势

2.工业物联网的价值

    2.1 资产利用率的提升

    IIoT要解决的首要问题是提升资产（机器、产线）的使用效率，这包括对设备的有效使用、低维护成本的需求，以及对于在个性化时代如何连线生产应对“小批量、多品种”的生产协同需求，并且如何在单位产品上的能耗被精确计量以及优化。

图2 IIoT价值用于提高资产利用率

    2.2 新盈利模式带来收入增加

图3 IIoT价值增加额外收入来源

    基于数字化，新的服务模式如融资租赁现在也变得更为常见，提供分时的设计、产线资源的分享，这些都可以为企业带来额外的收入，而这一切依赖于数字化链条的透明连接，从消费、生产到服务。

    2.3 增强的服务和售后服务

图4 IIoT价值增强服务和售后

    为客户带来全生命周期的服务，不仅是一种自身竞争力的提升，对于机器制造商而言，这也是新的业务增长点，通过更好的预测性维护服务、工艺优化与咨询、机器升级等，这些服务依赖于数字化的采集、反馈，另外，还有一个吸引力的地方在于，它也可以通过数据的反馈来优化机器的设计。

3.边缘连接与控制

    工业物联网的实现方式有很多，目前边缘计算是一个广泛被接受正在全球主流厂商推进的IIoT架构，贝加莱也是其中边缘计算的积极推动者。

    边缘计算是指在物理上介于现场设备与云之间，在服务上强调一定实时性并解决“策略与优化”问题，而其基本的功能则在于连接。

图5 OPC UA是边缘连接的关键

    面对传统现场总线的复杂性以及语义互操作的挑战，OPC UA成为了业界的共识，贝加莱在各控制器连接标准上均集成了OPC UA，并且支持MQTT/AMQP的云连接接口标准。

4.数字化构建整个柔性制造的流程覆盖

图6 实现IIoT的边缘计算整体层级

    图6则以全景的阐述了IIoT的数字化制造使能层级与路径，基础的现场连接、安全、数据融合、历史数据、商业智能、机器学习到云的长期数据存储，数字化在各个阶段扮演着不同的角色：

    贝加莱提供了基础的连接如OPC UA的总线控制将POWERLINK和OPC UA融合，并在未来将TSN与OPC UA融合实现基础的跨平台、满足语义互操作规范的连接，在嵌入式边缘控制器层，X20等控制器实现本地的控制任务与数据存储功能，并通过OrangeBox、APROL作为边缘控制器实现产线、工厂一级的数据采集，并通过BI为企业实现数据呈现、报表、趋势、报警的任务，而通过MQTT/AMQP等软件接口与各种第三方的云进行连接，并实现机器学习、长周期数据的存储。

5.贝加莱落地实现-OrangeBox

    OrangeBox是一个为“Brownfield”那些老旧工厂而设计的IIoT解决方案，它扮演一个边缘控制节点的作用，因为Brownfield是大量存在的，而Greenfield在明天也会成为“Brownfield”。

图7 OrangeBox功能组合

    OrangeBox是一个“组合”，它借助于贝加莱丰富的软件、硬件技术来实现对工厂的数据采集、连接、处理功能。如图7。

    --OrangeBox的硬件是贝加莱控制器

    --软件则包括了mapp的功能模块如mappOEE、mappEnergy等

    既可以在本地进行OEE计算呈现，也可以提供数据给高一层的数据应用（如MES/ERP,云端服务）通过OPC UA Server的访问。

    由于有丰富的现场总线模块，对于老工厂那些复杂的总线贝加莱可以连接，而另一方面如果连总线也是没有的，丰富的I/O采集模块可以解决这些问题。

图8 OrangeBox的电子仪表盘显示

    图8则以生产的OEE计算参数，包括速度损失、浪费与返工等的输入来呈现设备与产线整体的性能。

    数字化服务于制造业的效率提升，而数字化需要基于开放互联，对机器、产线进行全面的数据采集、数字化建模、才能使能柔性制造。

    关于贝加莱

    贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布全球分支机构的创新驱动型自动化企业，2017年7月，贝加莱成为ABB集团的一个业务单元。作为全球工业自动化领域的领导者，贝加莱融合了前沿技术与先进的工程能力，为各个产业客户提供机器与工厂自动化、运动控制、HMI以及集成安全技术的完整解决方案。通过工业物联网通信标准如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及贝加莱强大的Automation Studio软件开发环境，贝加莱不断重新定义自动化工程的未来。贝加莱保持持续的创新精神，为客户提供更为简化以及超出预期的工业自动化领域前沿技术与方案。