過去,在制造設施中,運營技術(OT)和信息技術(IT)扮演著非常獨立的角色。現在,由于這一戰略所具有的內在效率和競爭優勢,這兩個實體走到了一起。
挑戰在于如何確保以優化、經濟高效的方式進行IT/OT融合,而不會對正在進行的運營活動造成重大干擾,這正是邊緣計算發揮關鍵作用的地方,特別是隨著人工智能(AI)和機器學習(ML)的出現。
利用AI軟件算法,可以在無需人工干預的情況下處理OT信息,并做出基于經驗的決策。傳統上,AI軟件需要高水平的計算機能力,但邊緣推理平臺的出現,可以在更受約束的環境中使用AI訓練算法的結果,使AI能夠擴展到工廠車間。
一旦制造商可以加速其決策,就可以提高生產效率。將人工智能進一步引入到自動化過程中,也有助于解決勞動力老齡化所帶來的挑戰,因為流失的勞動力并沒有及時得到新人才的補充。利用新的技術和算法,制造商可以用同樣數量的工作人員,做更多的事情。
數字化檢驗的優點
舉例來說,考慮典型制造過程的檢查階段。在生產環境中,有具有30至40年制造經驗的人員,使用他們的經驗來發現缺陷、異常和其它質量問題。然而,隨著這些人員的退休,如果沒有新一代的檢查人員來代替他們,制造商如何保留和利用他們的知識經驗?
AI和ML提供了一種解決方案:利用與新檢驗員培訓類似的培訓過程,將知識數字化。AI模型經過培訓后,可以部署到邊緣推理設備上,然后這些設備可以執行缺陷和質量評估,將信息反饋給培訓服務器,以進一步調整和優化人工智能模型。
邊緣推理平臺提供的"數字化檢驗員",可以永久保留經驗豐富的運行人員的所有知識,并將其應用于檢驗過程,通常比手動檢驗能夠提供更高的精確度。同時,人工檢驗員的角色,則被提升為分析結果數據和確定流程改進領域。
使用最新的AI和ML技術,再加上適當的培訓服務器和推理邊緣硬件可以實現數字化檢驗,而無需數據科學家或復雜的編程。相反,系統會在一個短暫的培訓期內,了解什么是可接受和不可接受的樣本。
由此產生的模型,可以同時部署到多個站點和生產線,進一步利用來自多個區域的檢查團隊的綜合經驗。持續運行該系統,會不斷向培訓服務器反饋信息,以不斷提高的準確性完善邊緣推理,最終實現近乎完美的決策過程。
那么,傳統制造商如何利用這項技術并變得更"智能",尤其是當許多生產設施位于"棕地"現場?通常,這比制造商想象的要容易得多。當然,有必要將網絡連接到檢查區域,并且需要攝像頭來收集目視檢查數據,但如果OT投資是最新的,這些要素通常已經就位。
邊緣推理通常是一個相對簡單的"即插即用",提供圖像捕獲和AI推理算法,形成缺陷檢測系統。培訓服務器通常位于IT服務器機房內,它根據邊緣反饋的數據不斷完善模型,但可以安裝在任何可以訪問連接邊緣推理設備網絡的地方。
在很多情況下,該模型還使用從其它來源獲取的信息,但系統基于標準的開放技術的性質,使其能夠實施物聯網技術層,結合邊緣應用、通信協議和數據采集功能,從而實現"棕地"設施的數字化,并將其帶入新的制造時代。
當歐洲第一次開始討論工業4.0革命時,隨之而來的問題是如何創建非專有的、開放的解決方案,以避免鎖定供應商。最初的步驟是創造技術兼容性,并將其集成到一個開放和透明的環境中,以便實施進一步的創新。
大約6年前,當各組織討論在生產環境中實施物聯網的想法時,主要討論的是制造商如何連接其機器和設備。與以前基于SCADA或MES應用的解決方案相比,它們如何提高分析水平?如何才能使更多的OT領域的應用,能夠確保有吸引力的投資回報率?隨著時間的推移,這導致了工業物聯網越來越基于開放式PC技術的局面。
開放式架構降低了復雜性
雖然這對于OT領域來說是新事物,但對IT界來講,已經熟練應用幾十年了,已經了解通用架構、通信標準、管理工具和應用程序框架所具有的價值。隨著開放式通信技術的發展,諸如OPC UA等技術越來越廣泛地被采用,時間敏感網絡和5G等新技術,克服了對專用實時設備的需求,使基于開放式PC技術的可能性也就越來越大。
反過來,這種開放式架構的采用意味著,在老舊的生產設施上創建技術層的概念比兩三年前要簡單得多。這是因為有許多技術將專有OT設備和系統集成到物聯網領域。通信、協議和物理接口已變得更加標準化,與舊的專有OT設備相比,用于構建系統的開放技術平臺正變得越來越商品化,因此投資變得更容易。
傳統上,技術代表了商業應用的價值,但現在企業不再討論技術兼容性,因為它已經兼容了。相反,他們討論如何使用物聯網技術優化端到端工作流,而不僅僅是一個獨立的過程,以及如何利用員工的智力資本和經驗,通過技術來豐富他們的角色,從而進一步增加組織的價值。他們越來越關心如何利用可以在整個企業邊緣捕獲和可視化的信息。
成功的關鍵在于利用最新工業物聯網技術的開放性,減輕商業應用和邊緣OT應用集成商的負擔,降低部署新技術與整合現有應用的復雜性。