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工業邊緣與 Azure 物聯網運作

Azure 雲端的統一資料平面

利用開放、邊緣優先架構,將廠房資料帶入 Microsoft Azure 生態系統。西門子 Industrial Edge 處理工廠方面的連接、資料協調和情境化,以及本地智慧。

概述

Azure IoT Operations 匯總跨多個邊緣裝置和其他資料來源的資訊;而 Azure 的資料和 AI 服務可讓這些資訊在整個企業中使用,以進階分析和 AI 使用案例的形式使用。

西門子工業 Edge 與 Microsoft Azure 共同提供可擴充的邊緣對雲基礎架構,以建立統一的製造資料平面。這個基礎支援跨邊緣和雲端的混合使用案例,包括即時生產分析、預測性維護、預測品質、視覺質量檢驗以及閉迴路代理和實體 AI 應用程式。

三個堆疊 Azure 服務符號垂直連接到深藍色背景上的四個端點圖示。

西門子 Industrial Edge 將運算和連接直接帶入廠房,在其中可連接到異質機器和控制器,並執行工業連接和即時處理的本地應用程序,通過西門子的邊緣管理層集中管理。同時,Azure IoT 作業部署在支援 Azure ARC 的 Kubernetes 上提供工廠層級的標準化資料和作業層,可將工業資料從網站一致安全地建模並將工業資料從網站建模並安全地建模至 Azure 服務。這項邊緣對雲端配對結合起來,通過允許從工業資產到 Azure IoT 作業的持續資料流程,同時允許製造商將延遲敏感的工作負載保持在邊緣,從而減少 IT/OT 整合摩擦。結果是從感測器到決策的清晰、可擴展的路徑,以開放標準建構,並準備好多站點推出。

西門子工業 Edge 到微軟 Azure

  1. 透過預先配置的連接器,將供應商無關的廠房設備連接至 Industrial Edge。
  2. 在支援 ARC 的 Kubernetes 上透過 Azure IoT 作業連接工廠與雲端
  3. 使用 Microsoft 網狀架構、網狀架構 RTI 和 Power BI 管理資料、支援 AI 使用案例,並執行即時分析。
  4. 使用布料 IQ、鑄造商智商和工作智商知識層來增加工業背景。
  5. 使用 Azure ML 和微軟鑄造廠訓練和部署 AI 模型

詳細架構

    領域級別:西門子 Industrial Edge 作為 OT 基礎

    在廠房內,西門子 Industrial Edge 使用乙太網 /IP、Modbus TCP 和 OPC UA 等協議,以及涵蓋絕大多數工業安裝基地等多種其他通訊協定直接連接到 PLC、驅動器人、機器人和其他自動化設備。預先配置的 OT 和 IT 連接器的庫可以消除大部分的整合工作,這些工作傳統上會減慢數位化專案的速度。

    本機應用程式與相同的西門子工業邊緣裝置上的連接器一起執行,包括用於視覺化的 WinCC 整合、虛擬 PLC 和 LiveTwin 用於控制和可執行數位雙重的 LiveTwin、用於裝置上機器學習的 AI 推論伺服器,以及用於運營 KPI 的 Energy Manager 和 Performance Insight 等工具。基於 MQTT 的數據庫使這些應用程序可以輕鬆地連接並易於擴展。Industrial Information Hub (IIH) 套件負責處理資料協調、預處理和情境化,使工廠資料可用於邊緣、工廠資料中心和雲端的智慧應用程式中。

    然後 IIH 可以連線到多個北向目標,包括 Azure IoT 作業、Azure 物聯網中樞(直接到雲端)、Azure 事件網格(直接到雲端)、企業 MQTT 代理商以及在 Azure 上執行的雲端應用程式,例如雲端預測維護解決方案 Senseye。Senseye 使用 AI 預測機器故障,協助企業減少停機時間。Insights Hub 是一個可擴展的 IIoT 平台,用於收集、儲存和分析工業資料。Senseye 和 Insights Hub 均可在 Azure 市場上使用。

    工廠層級:Azure IoT 作業作為自適應工廠的關鍵元素

    在工廠層級,Azure IoT 作業 (在支援 Azure ARC 的 Kubernetes 上執行) 建立標準化的工業資料平面,可連接 OT 與 IT,並提供一致的即時資料基礎。

    它透過內建連接器 (例如 OPC UA、MQTT、REST) 從分散式邊緣環境擷取資料,套用資產建模和結構描述定義,並將原始訊號轉換為結構化的情境化資料。

    整合式 MQTT 代理程式充當核心訊息骨幹,可實現跨系統雙向通訊和統一的命名空間模式。資料流定義資料的處理、路由和傳遞至 Microsoft Fabric 的方式。

    Azure IoT Operations 以 AKRI 為基礎的連接器、結構描述登錄和資產登錄基礎的 Kubernetes 建構,提供具有內建緩衝區的模組化、可擴充架構,以確保在中斷期間的資料連續性。

    這可建立統一的資料骨幹,可實現封閉迴路、自適應的作業 — 資料從機器無縫流動到企業系統,從而為人工智慧、分析和持續最佳化提供支援。

    IT 和企業層級:Azure 資料與 AI 堆疊

    一旦資料到達 Azure,一組分層服務將其轉化為商業價值:

    • 利用 Microsoft 網狀架構、網狀架構即時智慧和 Power BI 進行資料管理和即時分析
    • 結構智商、鑄造商智商和工作智商的情境智慧和知識層,為原始信號增添工業意義
    • 使用 Azure 機器學習和 Microsoft Foundry 進行 AI 訓練和資料工程,包括模型部署回邊緣
    • 透過 Azure IoT 中心和事件網格進行連線和訊息傳遞,實現安全雙向通訊
    • 雲端型工業工作負載,包括 Senseye 預測性維護、洞察中心、Mendix 以及 RapidMiner AI 雲端和圖形工作室。

    跨堆疊可擴充的生產級基礎架構管理

    西門子 Industrial Edge 管理應用程式提供統一的作業層,可在所有站點上部署應用程式、推送更新、監控裝置健康狀況,以及管理 AI 模型。結合 Azure 的原生治理和身分識別工具,這可為 IT 和 OT 團隊提供共用作業模式,而不會強迫任何一方放棄對其網域的控制權。Azure Arc 提供單一窗格,用於從雲端到工廠的 IT 基礎架構管理。

    價值與福利

    白色圓形方形平台,帶有藍綠色側面和深藍色背景上的深色幾何叢集符號。

    專為工業環境實現而打造

    西門子 Industrial Edge 可連接到任何供應商的設備,從而實現生產準備的架構,可在棕色的環境中工作,而不需要昂貴的更換或重新設計。

    白色圓形方形平台,帶有綠色側面和深藍色背景上的深色向上向右箭頭符號。

    在連線狀態下不會停止的操作

    關鍵應用程式 (控制邏輯、視覺化和緩衝) 在本機執行。即使在雲端或網絡中斷期間,生產仍然持續,運營商仍能掌控。

    白色圓形方形平台,側面綠色和黑色的手,在深藍色背景上按一個圓形按鈕符號。

    從機器到企業的單一語義模型

    Azure IoT 營運和 Fabric IQ/Foundry IQ/Work IQ 層在整個堆疊中建立一致的資料語言,確保工廠內的信號意義在分析和決策系統中相同。

    白色圓形方形平台,帶有藍綠色側面和黑色「Ai」字體在深藍色背景上。

    從洞察力轉向行動的人工智能

    在 Azure ML 和 Microsoft Foundry 中訓練的模型會直接部署到西門子 Industrial Edge,從而實現來源的即時推論,並封閉分析與作業之間的循環。

    白色圓形方形平台,帶有藍綠色側面和深藍色背景上向多個方向指向的黑色箭頭。

    從一條線到全球系統 — 依設計

    該架構從單一機器擴展到全球車隊,結合西門子 Industrial Edge 作為跨廠房的工業營運平台,Azure IoT Operations 作為跨站點的資料和應用程式層。

    元件

    白色條形碼的符號,在右上角貼上深藍色背景上的傾斜方形。

    西門子工業 Edge(現場級)

    採用 OT 和 IT 連接器的西門子工業邊緣裝置、本機應用程式-WinCC 整合、虛擬 PLC、LiveWin、Mendix 邊緣、Energy Manager 和 Performance Insight,以及 AI 推論伺服器和工業資訊中心。

    白色的 Azure「A」標誌以深藍色背景為中心。

    Azure 物聯網操作(工廠級別)

    它提供工廠數據層,通過 OPC UA,MQTT 和 REST 來標準化和路由工廠資料。它包括資料流、MQTT 代理程式、連接器、彈性緩衝區以及與 Azure 分析和 AI 的可擴充整合。

    白色的 Azure「A」標誌以深藍色背景為中心。

    Azure 雲端服務 (IT 和企業級別)

    用於資料和分析的 Microsoft 網狀架構、網狀架構 RTI 和 Power BI;用於情境化的網狀架構 IQ、鑄造智商和工作智慧;適用於人工智慧的 Azure ML 和 Microsoft Foundry;Azure 物聯網中心和事件網格適用於連線。