Интеграция от OT к MES с Industrial Edge и Opcenter

Загрузить подробную архитектуру в формате PDF

Загрузить сведения об архитектуре

Полевой уровень: Industrial Edge как основа OT

Устройства Industrial Edge расположены прямо в цехе и подключаются к ПЛК, приводам, роботам и любому другому оборудованию автоматизации с помощью предварительно сконфигурированных разъемов для PROFINET, S7, OPC UA, Ethernet/IP, Modbus TCP и других. Библиотека коннекторов устраняет большую часть интеграционных задач, которые традиционно замедляют развертывание MES, а поскольку она охватывает оборудование любого поставщика, она подходит для устаревших сред и не требует замены оборудования.

Набор локальных приложений работает рядом с разъемами на одном устройстве:

• WinCC Unified для визуализации операторов и HMI
• Виртуальный ПЛК и LiveTwin для управления и моделирования
• Сервер искусственного интеллекта для машинного обучения на устройстве (обнаружение дефектов, обнаружение аномалий, профилактическое обслуживание)
• Energy Manager и Performance Insight для операционных ключевых показателей эффективности, таких как потребление энергии и OEE
• Industrial Information Hub, который предоставляет унифицированную семантическую модель данных, позволяющую сопоставлять необработанные теги ПЛК со значимыми объектами данных с одинаковыми именами, прежде чем они покинут периферию
• Маршрутизатор OPC для выделенной маршрутизации в привязке к MES при необходимости
• Mendix on Edge для пользовательских интерфейсов операторов на основе ролей, охватывающих как периферию, так и MES

Шина данных, основанная на MQTT, соединяет эти приложения друг с другом на устройстве и обеспечивает основу публикации и подписки для обмена данными на основе событий вплоть до уровня интеграции MES.

Заводской уровень: уровень интеграции Edge-to-MES

Именно на этом уровне большинство интеграционных проектов преуспевают или терпят неудачу. Два компонента Opcenter определяют границу между Industrial Edge и MES и предназначены для совместной работы, а не в качестве альтернативы. Каждый из них обрабатывает принципиально разные классы данных.

Opcenter connect MOM: маршрутизация событий и транзакций

Connect MOM — это универсальный интеграционный фреймворк, предназначенный для сценариев использования MOM. Его задача заключается в перемещении отдельных сообщений между системами, их попутном преобразовании и обеспечении доставки даже в случае временной недоступности конечных точек. Используйте Connect MOM для:

• Цеховые мероприятия и сделки: сдача в эксплуатацию станций, вывоз металлолома, выпуск партий, замена оборудования, генеалогические записи
• Результаты работы приложения Edge: выходные данные искусственного интеллекта (классификация дефектов, аномалии, прогнозируемые сбои), показания энергопотребления от Energy Manager, данные OEE от Performance Insight
• Двунаправленная интеграция ERP: получение рабочих заказов и спецификаций от SAP, отправка подтверждений и перемещений товаров обратно
• Любые данные, которые должны быть доставлены в несколько мест назначения: Opcenter Execution Opcenter, Opcenter Quality, Opcenter Intelligence, озеро данных или внешнюю систему
• Буферизация хранения и пересылки: подключайте сообщения в очереди MOM и воспроизводите их, если Opcenter или сеть временно недоступны

Connect MOM поддерживает REST, MQTT, OPC UA и файловые адаптеры и развертывается с поддержкой высокой доступности. Это центр интеграции всего, что имеет форму события или транзакции, а не тега.

Платформа исполнения Opcenter Automation Gateway: привязка параметров в процессе

Шлюз автоматизации находится в Opcenter Execution, а не рядом с ним. Его задача узкая, но очень важная: она привязывает определенные узлы OPC UA (метки ПЛК) к полям сбора данных об активных операциях с рабочими заданиями, так что результаты измерений в процессе работы записываются автоматически во время выполнения, а не вводятся операторами.

Используйте шлюз автоматизации (доступный для Opcenter Execution Foundation) для:

• Сбор результатов измерений в процессе непосредственно со уровня автоматизации: размеры, крутящие моменты, температуры, время отверждения, давление, серийные номера, считываемые из систем машинного зрения
• Устранение необходимости ручного ввода данных оператора в формы сбора данных MES
• Увязка параметров станка с конкретными операциями рабочего задания для автоматического сопоставления значений с нужным производственным контекстом

Шлюз не является универсальным инструментом интеграции. Он поддерживает OPC UA для привязки тегов в реальном времени, прямых вызовов REST API и разъем Remote Interop Connector (RIC) для дополнительных шаблонов подключения. Он работает с текущими значениями во время активных операций и записывает данные в модель сбора данных Opcenter Execution.

Почему и то, и другое используется вместе

В реалистичном развертывании оба варианта используются параллельно, поскольку они решают разные проблемы. Рассмотрим линию сборки насосов:

• Заказ на выполнение работ поступает из SAP через Connect MOM (адаптер REST или iDoc)
• Opcenter отправляет заказ на моментную станцию. По мере выполнения операции оператором шлюз автоматизации считывает значение крутящего момента и серийный номер с ПЛК через OPC UA и автоматически записывает их в форму сбора данных об этой операции.
• Когда устройство завершит работу станции, через Connect MOM к SAP и Opcenter Intelligence возвращается событие завершения с генеалогическими данными и данными измерений.
• Тем временем сервер AI Inference Server отмечает аномалию вибрации. Этот результат публикуется в шине данных, получен Connect MOM через MQTT и доставляется в Opcenter Quality в виде транзакции, не соответствующей требованиям

Без шлюза операторы печатают результаты измерений. Без Connect MOM нет четкого пути к событиям, результатам искусственного интеллекта, потокам ERP или маршрутизации по нескольким направлениям.

Уровень ИТ и предприятия: портфель Opcenter MOM

Как только данные поступают в Opcenter по любому из путей интеграции, модульное портфолио MOM организует производство на предприятии:

• Opcenter Execution Opcenter (дискретные, технологические, фармацевтические, электронные, полупроводниковые): Производственное исполнение

Рабочие заказы, спецификации, рецепты, маршрутизация, подтверждения и отслеживание на протяжении всего производственного цикла

• Качество Opcenter Quality: Управление качеством

Планы инспекций, SPC, обработка несоответствий и рабочие процессы CAPA. Выводы, полученные с помощью искусственного интеллекта, поступают с периферии, поскольку несоответствия или качество сохраняются

• Opcenter APS Opcenter: Планирование и составление графиков производства

Планирование ограниченных ресурсов, материалов и времени. Прогнозируемые сбои периферийного искусственного интеллекта могут привести к повторной оптимизации расписания здесь

• Opcenter Intelligence: Корпоративная производственная аналитика

Производственные панели, отчеты по ключевым показателям эффективности и анализ первопричин на основе контекстуализированных данных с периферии и MES

• Мендикс: Слой пользовательского интерфейса с низким уровнем кода

Операторские интерфейсы на основе ролей, которые могут охватывать как MES, так и периферию без необходимости индивидуальной разработки для каждой точки соприкосновения

Управление жизненным циклом в стеке

Industrial Edge Management (виртуальное, профессиональное или облачное) и Industrial Edge Hub предоставляют единое место для развертывания приложений, отправки обновлений, мониторинга состояния устройств и управления моделями искусственного интеллекта на всех объектах. Сюда входит развертывание обновленных моделей логического вывода на сервере AI Inference Server на удаленных устройствах без вмешательства на месте. На стороне MES администрирование Opcenter отвечает за настройку, роли пользователей, жизненный цикл адаптера и управление адаптером Opcenter Connect MOM. В совокупности это дает командам OT и ИТ-отделов общую операционную модель, не заставляя ни одну из сторон отказываться от контроля над своим доменом.