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西門子解決方案

與工業 Edge 和 Opcenter 集成 OT 到 MES

此架構描述如何使用開放、邊緣優先的方法將廠房設備連接到製造執行系統 (MES)。Industrial Edge 處理工廠端的連線性、資料情境化和本地智慧。

概述

在 MES 邊界上,兩個互補元件將該資料轉換為 MES 交易:Opcenter Connect MOM 將事件、結果和系統之間的交易路由,而 Opcenter 執行自動化閘道將即時 PLC 值直接綁定到工作訂單作業。然後 Opcenter 產品組合可協調整整個企業的執行、品質、規劃和智慧。

從工業 Edge 到西門子 Opcenter

連接

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。

串流

透過 Connect MoM 將事件、AI 推論結果、能源和效能資料從邊緣應用程式串流到 Opcenter

綁定

透過 OPC UA 透過自動化閘道將 PLC 參數綁定到工作訂單作業,以便執行階段資料擷取

協調

使用 Opcenter Mom 產品組合,協調整整個企業的執行、品質、規劃和智慧

詳細架構

    從 Industrial Edge 到西門子 Opcenter 資料的架構中心詳細流程圖,請參閱頁面上說明

    下載詳細架構 PDF

    下載架構詳細資料

    領域層級:Industrial Edge 作為 OT 基礎

    Industrial Edge 裝置直接位於廠房,使用 PROFINET、S7、OPC UA、乙太網路 /IP、Modbus TCP 等預先配置的連接器連接到 PLC、驅動器人、機器人和任何其他自動化設備。連接器程式庫會移除傳統上會減慢 MES 推出的大部分整合工作,而且由於它涵蓋任何廠商的設備,因此可適用於 BROWN FIELD 環境,而不需要硬體更換。

    一組本地應用程序與相同設備上的連接器一起運行:

    • 用於操作員視覺化和人機介面的 WinCC 統一
    • 用於控制和模擬的虛擬 PLC 和 Livetwin
    • 用於裝置上機器學習的 AI 推論伺服器(缺陷偵測、異常偵測、預測維護)
    • 能源管理員和 Performance Insight 適用於能源消耗和 OEE 等營運 KPI
    • Industrial Information Hub 提供統一的語義資料模型,以便在離開邊緣之前將原始 PLC 標籤對應到有意義且一致的命名資料物件
    • OPC 路由器適用於需要時專用的 MES-綁定路由
    • Mendix on Edge,適用於跨越邊緣和 MES 的角色型操作員使用者介面

    以 MQTT 為基礎的 Databus 將這些應用程式相互連接在裝置上,並提供發佈訂閱的骨幹,用於事件驅動的通訊,直到 MES 整合層。

    工廠層級:邊緣對 MES 整合層

    這是大多數整合專案成功或失敗的層。兩個 Opcenter 元件可處理 Industrial Edge 和 MES 之間的邊界,而且它們的設計是為了一起工作而不是作為替代品。每個人都處理基本上不同的數據類別。

    Opcenter 連接 MOM:事件和交易路由

    Connect MOM 是針對 MOM 使用案例調整的一般用途集成框架。它的工作是在系統之間移動分散的消息,沿途轉換它們,並保證傳遞即使端點暫時無法使用。使用連接 MOM 進行下列作業:

    • 廠房事件和交易:站台完成,廢物事件,批次釋放,轉換,家譜記錄
    • 邊緣應用程式結果:AI 推論輸出 (缺陷分類、異常事件、預測故障)、Energy Manager 的能源消耗讀數、Performance Insight 的 OEE 資料
    • 雙向 ERP 整合:從 SAP 接收工單和 BOM,將確認和貨物運送回
    • 需要到達多個目的地的任何資料:Opcenter Execution、Opcenter Quality、Opcenter Intelligence、資料湖或外部系統
    • 儲存並轉寄緩衝:連接 MOM 佇列訊息,並在 Opcenter 或網路暫時無法使用時重新播放

    Connect MOM 支援 REST、MQTT、OPC UA 和檔案型介面卡,並且具有高可用性支援部署。它是事件形狀或交易形狀的所有事件而不是標籤形的集成中心。

    Opcenter 執行基礎自動化閘道:進程中參數綁定

    自動化閘道存在於 Opcenter Execution 內,而不是在其旁邊。它的工作狹窄但高價值:它將特定 OPC UA 節點 (PLC 標籤) 綁定到作用中工單操作上的數據收集欄位,因此在運行時自動捕獲製程中的測量,而不是由運算子輸入。

    使用自動化閘道 (可用於 Opcenter 執行基礎) 執行下列作業:

    • 直接從自動化層擷取製程中的測量:尺寸、扭矩、溫度、固化時間、壓力、從視覺系統讀取的序列號
    • 消除手動操作員資料輸入至 MES 資料收集表單
    • 將機器參數連結至特定工單作業,因此值會自動對正確的生產前後關聯進行壓印

    閘道不是一般整合工具。它支持 OPC UA 進行即時標籤綁定、直接 REST API 呼叫,以及遠端互聯連接器 (RIC) 以獲得其他連接模式。它在作用中操作期間在實時值上運行,並將其寫入 Opcenter 執行的數據收集模型中。

    為什麼兩者一起部署

    現實的部署並行使用兩者,因為它們處理不同的問題。考慮一個泵組裝線:

    • 工作訂單通過連接 MOM(REST 或 iDoc 介面卡)從 SAP 送達
    • Opcenter 會將訂單發送到扭矩站。操作員執行步驟時,「自動化閘道」會透過 OPC UA 從 PLC 讀取扭矩值和序號,並將它們自動寫入該操作的資料收集表單中
    • 當裝置完成工作站時,包含家譜和測量資料的完成事件會透過「連接 MOM」與 SAP 和 Opcenter Intelligence 傳回
    • 同時,AI 推論服務器標記振動異常。該結果將發佈到數據庫,通過 MQTT 接收連接 MOM,並將其作為不一致交易交付給 Opcenter Quality

    如果沒有閘道,運算子就會輸入量測。如果沒有 Connect MOM,就沒有事件、AI 結果、ERP 流程或多目的地路由的簡潔路徑。

    IT 和企業級別:Opcenter MOM 產品組合

    一旦資料通過任何一個整合路徑到達 Opcenter,模組化 MOM 產品組合可協調整整個企業的生產:

    • Opcenter 執行(離散、製程、製藥、電子、半導體): 製造執行

    整個生產生命週期的工作訂單、BOM、配方、路由、確認和可追溯性

    • Opcenter 品質: 品質管理

    Inspection 計劃、SPC、不符合性處理和 CAPA 工作流程。由於不一致性或質量存在,因為這裡存在邊緣的人工智能推論結果

    • Opcenter APS: 生產規劃和排程

    跨資源、材料和時間的有限容量排程。邊緣 AI 的預測故障可以在此觸發排程重新優化

    • Opcenter 智能: 企業製造智慧

    由邊緣和 MES 的情境化資料提供的生產儀表板、KPI 報告和根本原因分析

    • 門迪克斯: 低程式碼 UI 層

    以角色為基礎的操作員介面,可跨越 MES 和邊緣,而不需要針對每個接觸點進行自訂開發

    整個堆疊的生命週期管理

    Industrial Edge 管理(虛擬、專業版或雲端)和 Industrial Edge Hub 提供單一的地方,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。這包括將更新的推論模型部署到遠端位置的裝置上的 AI 推論伺服器,而無需現場干預。在 MES 方面,Opcenter 管理處理組態、使用者角色、介面卡生命週期以及 Opcenter Connect MOM 介面卡管理。結合起來,這為 OT 和 IT 團隊提供共用作業模式,而不會強迫任何一方放棄對自己的領域的控制權。

    價值與福利

    元件