ADLINK и Intel: использование возможностей Интернета вещей на производстве

Трансформация производства за счёт внедрения новых технологий

Некоторое время назад детальный и оперативный мониторинг состояния производственных линий требовал наличия мощных средств автоматизации, преимущества которых ограничивались необходимостью значительных инвестиций. Большинству малых и средних компаний попросту не хватало бюджета для реализации проектов, в результате они становились неконкурентоспособными. Также многие компании столкнулись со сложностями в поиске подходящего решения для интеграции устаревших машин с АСУ ТП и ИТ. Кроме того, необходимость индивидуального подхода при выполнении подобных проектов делала их очень дорогими. Крайне важно было найти решение для быстрой интеграции по разумной цене, которое позволило бы подключить к сети Интернет существующее производственное оборудование.
Благодаря созданию IoT (Internet of Things – Интернет вещей) и других новых информационных технологий теперь имеющееся оборудование можно легко интегрировать с ИТ, современными АСУ ТП и облачными приложениями. Устройство сбора и обработки данных ADLINK DEX-100 (рис. 1) даёт возможность подключить до 80% существующего оборудования простым и экономным способом, в результате и маленькие, и большие компании получат умное производство. Это позволит вдохнуть новую жизнь в обрабатывающую промышленность во всём мире, повысить её производительность и конкурентоспособность.

Решения для сбора и обработки данных с оборудования, давно находящегося в эксплуатации

В настоящее время большинство шлюзов IoT получают данные от оборудования через такие промышленные протоколы, как Modbus, PROFIBUS и DeviceNet. Однако интеграция разнообразных протоколов связи для широкого спектра оборудования проблематична. Для решения данной задачи компания ADLINK разработала IoT-устройство DEX-100, способное считывать сигналы VGA с оборудования с последующим оптическим распознаванием символов.
DEX-100 преобразует информацию, отображаемую на панели оператора, в цифровые данные для передачи на специальный межсистемный пограничный сервер. Теперь можно организовать анализ данных в реальном времени, что позволяет персоналу своевременно реагировать на любые проблемы, поддерживая производство на заданном уровне.
Решение для сбора и преобразования данных от ADLINK упрощает процесс приёма цифровых данных с устаревших устройств независимо от их собственного коммуникационного интерфейса, обеспечивая возможность подклю­чения по всему предприятию. Оно даёт множество преимуществ уже на первоначальном этапе внедрения, облегчает интеграцию устаревшего оборудования в современные АСУ ТП, приводит к снижению эксплуатационных расходов за счёт использования сигналов VGA и автоматического распознавания символов:

• уровень ввода-вывода в полевом протоколе может быть легко реализован и расширен для увеличения производительности в ходе модернизации производственной линии;
• информация доступна диспетчеру производства, даже если локальные протоколы не могут обеспечить сбор и мониторинг данных в режиме реального времени;
• обеспечивается подключение к устаревшему оборудованию, используемому в течение десятилетий и не поддерживающему интеграцию OPC-UA;
• в большинстве случаев затраты на внедрение существенно более низкие, чем решения, основанные на API-интерфейсе, особенно в случае, когда уже не поддерживается используемая на оборудовании ОС;
• можно получать более подробную информацию для отдельных машин по сравнению с применением только световой сигнализации;
• разработка системы становится намного проще по сравнению с установкой дополнительных датчиков, значительно снижается время настройки, реализации, а также стоимость интеграции оборудования.

Унифицированный подход к интеграции

Компания ADLINK разработала различные решения для получения произ­водственных данных с устаревшего оборудования (одно из них представлено на рис. 2). Эти решения полностью поддерживают коммуникации с АСУ ТП, ИТ и M2M (Machine-to-Machine), а также с Microsoft Azure Smart Factory Suite, что делает их комплексными и сквозными. ADLINK DEX-100 с обработкой изображений и поддержкой клавиатуры и мыши эффективно связывает существующее оборудование с новой системой, предоставляет решение для сбора данных и автоматизации и обеспечивает полный мониторинг производственной линии и быструю реакцию на любые проблемы в режиме реального времени, обеспечивая максимальную пропускную способность. Устройство позволяет получить самые точные данные о производстве для анализа на уровне облачной платформы для поддержки управленческих функций верхнего уровня, таких как прогнозирование и повышение прибыли.
DEX-100 использует захват видеоданных и может полностью анализировать работу оборудования через два порта VGA. Полученная информация затем передаётся в облачную базу данных. С помощью инструментов управления и анализа администратор отслеживает работу каждого устройства производственной линии с помощью единого интерфейса. DEX-100 может также удалённо управлять машинами, выполняя поиск и устранение неисправностей в случае их сбоя или выключения. В отличие от световой сигнализации, присущей старым системам, IoT-решение от ADLINK не только получает технические данные, но также обеспечивает удалённое управление. Устранение неполадок выполняется без личного присутствия персонала, что позволяет экономить ресурсы и помогает в обслуживании оборудования на нижнем уровне.

Оптическое распознавание символов

ADLINK DEX-100 объединяет технологию Intel FPGA (Field-Programmable Gate Array – программируемая логическая интегральная схема) и технологию OCR (Optical Character Recognition – оптическое распознавание символов) в одном решении для интеграции нескольких методов извлечения данных (рис. 3).


Благодаря наличию интерфейса VGA (рис. 4) устройство может конвертировать устаревшие протоколы обо­рудования в стандартизованные и легко расширяемые представления.


В со­во­купности это позволяет повысить стабильность работы оборудования и его производительность. Встроенные инструменты управления в DEX-100 можно настроить без дополнительного программирования. Технология FPGA, реализующая параллельную обработку, особенно подходит для анализа и обработки больших данных изображения. По сравнению с обычной производительностью системы на кристалле (SoC) Intel SoC в сочетании с решением FPGA ускоряет обработку данных и распознавание изображений более чем в 10 раз.

Создание гибких производственных линий на базе IoT-устройств

Решения IoT для обрабатывающей промышленности известны тем, что обеспечивают высокую степень интеграции оборудования и его совместимость. В отличие от крупных, условно автоматизированных объектов проект, объединяющий ИТ и облачные технологии, может быть развёрнут на любом уровне и интегрирован в масштабный объект с любым оборудованием на одной производственной линии. Для интеллектуального производства требуется синхронизировать обмен данными между оборудованием и синхронизировать облачные данные, чтобы выявлять любые проблемы с производственными линиями в реальном времени, определять причину и находить решение для возобновления производства как можно скорее.
Чтобы обеспечить надёжный и безопасный обмен данными, ADLINK DEX-100 может интегрироваться с пограничными серверами ADLINK DDS и Vortex для подготовки и обмена данными с оборудованием любого типа. Устройство также может связывать потоки данных в любых направлениях, чтобы реализовать резервное копирование (в том числе бесшовное) в режиме реального времени и обеспечить максимальную эффективность и качество производства.
DEX-100 также поддерживает несколько протоколов ввода-вывода, которые совместимы как с новым, так и с существующим оборудованием, что позволяет подключаться к сканерам и разнообразным устройствам ввода-вывода (рис. 5).



Развёртывание DEX-100 не требует остановки предприятия и не препятствует работе существующих производственных линий. Высокое качество и долговечность конструкции обеспечивает работу в самых сложных производственных условиях и снижает затраты на управление и обслуживание в будущем.

Когда производство интегрировано в облако

Как в ИТ, так и в АСУ ТП скорость работы с информацией – это ключ к конкурентоспособности. Компания Intel с многолетним опытом разработки микросхем, которая имеет более 90% доли на рынке ПК и серверов, позволяет подключить комплексы IoT-устройств для последующего переноса с них процессов вычисления и обработки информации на высокопроизводительные платформы с целью повышения управляемости данных систем. Наличие такой мощной и проверенной комбинации процессоров и чипсетов может значительно повысить производительность производственной линии.
Все данные, собранные с производственных линий с помощью решения IoT от ADLINK, безопасно хранятся в облаке, без каких-либо издержек на организацию Интернет-центра обработки данных. Для малых и средних производителей со скромными ИТ-возможностями подобная интеграция облачных ресурсов значительно сокращает развёртывание ИТ-приложений при внедрении решений на базе IoT. Наконец, облачное серверное хранилище Azure соответствует строгим требованиям безопасности данных, обеспечивая их всестороннюю защиту.
Основным конкурентным преимуществом внедрения решений с IoT от ADLINK является возможность анализа данных. Чтобы обеспечить максимально эффективный анализ, решение ADLINK включает в себя сервисы облачных вычислений Microsoft Azure и интеллектуальный пакет управления предприятием, предоставляя многочисленные инструменты и алгоритмы анализа, востребованные на производстве. Менеджменту необходимо только консультироваться с персоналом системы сбора данных и интегрировать и загружать информацию об оборудовании, чтобы определять основные причины проблем, пользуясь результатами анализа в Azure, а затем принимать контрмеры для решения производственных вопросов.
Облачная вычислительная платформа Microsoft Azure обеспечивает необходимые большинству пользователей базовые ИТ-ресурсы для работы с IoT, а также предоставляет различные модели анализа, относящиеся к производственным операциям. После регистрации в облаке пользователи могут использовать такие устройства, как ADLINK DEX-100, для накопления данных перед загрузкой в облако. Затем Azure позволяет провести различные виды анализа и сделать прог-ноз, предоставляя даже небольшим компаниям те же преимущества, что и крупным международным корпорациям, что даёт им возможность увеличить добавленную стоимость своей продукции.

Внедрение завершённых решений

На рис. 6 приведён пример интегрированного решения на базе DEX-100, охватывающего все уровни АСУ ТП. Можно сказать, что наибольшая ценность и в то же время сложность подключения IoT состоит в горизонтальной интеграции. Чтобы решить эту проблему, компания Intel перешла на открытую архитектуру своих чипов, сов-местимую с широким спектром технологий ИТ, АСУ ТП и коммуникационных технологий, включая интеграцию с облачными сервисами. Этот подход позволил компании ADLINK разработать такие IoT-устройства, как DEX-100, которые могут быть развёрнуты на различных типах производственных линий. Они интегрируются как с ИТ, так и с АСУ ТП, и помогают предприятиям избежать ограничений традиционных решений в создании конкурентоспособных интеллектуальных производственных систем.

Модульная система Intel стимулирует переход на IoT

Для обрабатывающей промышленности интеграция технологий IoT требует скоординированной работы. Компания ADLINK с аппаратным обеспечением Intel и облачной платформой Microsoft Azure создала IoT-решение, подходящее для обрабатывающей промышленности, позволяющее заказчикам выполнять проекты на основе их потребностей и с учётом типов производственных линий, адаптированные к изменениям на производстве и приводящие к снижению затрат.
DEX-100 компании ADLINK в полной мере сочетает возможности аппаратных и инновационных облачных приложений, которые легко интегрируются в систему и очень просто масштабируются. Предложенное решение поможет наиболее экономично и удобно предоставить доступ к Интернету и автономно работающему устаревшему оборудованию и производственным линиям. ●

Статья подготовлена по материалам компании ADLINK

Перевод Сергея Солдатова
E-mail: ssacompany@mail.ru