工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到什么程度了？NI在自動化展上給出答案

據(jù)Forrest Research預(yù)測，到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)將是互聯(lián)網(wǎng)的30倍。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為其中的關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域，重要地位顯而易見。IoT Analytics認為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的占比約為25%，Harbor Research和CISCO則估計為27%左右。

為順應(yīng)全球工業(yè)發(fā)展跨入4.0時代，始終致力于提供各種靈活強大、基于平臺的系統(tǒng)來幫助工程師和科學(xué)家提高效率、加速創(chuàng)新的NI(美國國家儀器，National Instruments，簡稱NI)，在前不久舉行的“2017第十三屆中國北京國際工業(yè)自動化展覽會”(AIAE)上大秀“全球領(lǐng)先的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與控制平臺”，從以NI CompactRIO 、NI SOM(模塊系統(tǒng))為主打的嵌入式工業(yè)控制器，到以智能相機、圖像采集卡為核心的機器視覺產(chǎn)品，再到以驅(qū)動器與機電、驅(qū)動接口模塊NI 951x為核心的運動控制產(chǎn)品，還有NI工業(yè)觸摸屏和顯示器，基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大趨勢，NI為智能控制、分布式在線狀態(tài)監(jiān)測及設(shè)備故障診斷提供了靈活的平臺化解決方案，以解決全球面臨的重大工程挑戰(zhàn)。

圖1. NI參展AIAE，大秀“全球領(lǐng)先的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與控制平臺”

從“鏈條最上游”的大數(shù)據(jù)出發(fā)，NI貫穿工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)始終

如果將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)類比為產(chǎn)業(yè)鏈，那占據(jù)鏈條最上游的即是工業(yè)大數(shù)據(jù)。NI正是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從“產(chǎn)業(yè)鏈”最上游發(fā)力，以靈活兼容的軟件以及模塊化硬件形成平臺化方案貫穿工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)始終。據(jù)NI中國技術(shù)市場工程師易曦露介紹，在整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)過程中，NI在硬件層面為工程師提供穩(wěn)定、靈活的數(shù)據(jù)采集和控制平臺，在決策端提供基于云端的狀態(tài)監(jiān)測軟件——NI InsightCMTM 。

眾所周知，大數(shù)據(jù)貫穿整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)過程，無論監(jiān)測、測試、控制，還是后期到云端、決策端的處理，這一切的基礎(chǔ)都是大數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)采集平臺正是NI最領(lǐng)先、最突出的產(chǎn)品之一。此外，將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)過程切割到具體的產(chǎn)品端，整個過程就被細化為產(chǎn)品的完整生命周期，從前期的設(shè)計驗證到后期的量產(chǎn)，NI的自動化測試平臺、數(shù)據(jù)采集平臺都可以通過在線實時監(jiān)測，進行故障預(yù)測性維護，保障資產(chǎn)穩(wěn)定運行，幫助客戶提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期。

圖2. 聚焦大數(shù)據(jù)，NI平臺化解決方案貫穿工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)始終

“NI致力于為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供基礎(chǔ)架構(gòu)，我們既可以實現(xiàn)智能測試，還可以測試通訊協(xié)議，更可以完成工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備監(jiān)控，‘以不變應(yīng)萬變’正是NI的精髓，而其中的‘不變’就是NI靈活的平臺化解決方案。”NI中國物聯(lián)網(wǎng)市場經(jīng)理崔鵬概括道，“當(dāng)然，借力生態(tài)圈合作伙伴共同推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展也是NI平臺化理念的另一延展。”據(jù)悉，北京天澤智云作為NI在PHM(Prognostics and Health Management，故障預(yù)測與健康管理)領(lǐng)域的合作伙伴，通過基于NI平臺化系統(tǒng)設(shè)計方案，為客戶定制化開發(fā)面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域端到端的解決方案，旨在通過工業(yè)智能算法引擎與賦能平臺及數(shù)據(jù)分析服務(wù)，幫助中國的工業(yè)客戶實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的實時健康管理與預(yù)測性維護。

NI平臺化解決方案“落地”效果凸顯，大廠案例話事

毋庸置疑，評價解決方案優(yōu)劣的關(guān)鍵在于考察它的“落地”效果。杜克能源的案例堪稱NI解決方案在分布式在線狀態(tài)監(jiān)測及設(shè)備故障診斷領(lǐng)域落地效果的最佳詮釋。據(jù)崔鵬介紹，早在5年前，NI就與杜克能源合作，著手智慧電廠項目建設(shè)，聚焦在智能發(fā)電維護和預(yù)測性診斷方面為杜克能源提供了完整解決方案。

圖3. NI幫助杜克能源部署端到端的解決方案

作為美國最大的發(fā)電控股公司，杜克能源具備火電、風(fēng)電、核電等多樣化能源組合，同時，海外發(fā)電量遠超美國本土。因此，如何在人力資源有限、知識傳承、設(shè)備老化、技術(shù)革新等難題的綜合背景下，實現(xiàn)更智能監(jiān)測和診斷的SmartGen項目，一直困擾著杜克能源?；贜I InsightCM™和NI CompactRIO，NI幫助杜克能源部署了端到端的解決方案架構(gòu)，從預(yù)測性維護和設(shè)備加強管理等維度入手，幫助其實現(xiàn)了60+個電廠的智能監(jiān)測。“NI在杜克能源SmartGen項目中歷經(jīng)5年時間，截至今年，我們已幫助杜克能源預(yù)測到的故障損失折合為成本是3,000萬美元!而其在這個項目中投入的成本遠小于這部分損失。這也從另一個層面體現(xiàn)了NI的價值——幫助客戶縮減成本，提高收益!”崔鵬再次強調(diào)道。

不同于狀態(tài)監(jiān)測，空客公司使用NI模塊系統(tǒng)(SOM)開發(fā)用于未來工廠的智能工具則更多體現(xiàn)了NI解決方案在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中智能控制領(lǐng)域的落地情況。對于空客公司來說，飛機的制造和組裝涉及數(shù)萬個步驟，必須由操作人員逐一完成，只要整個過程中出現(xiàn)任何錯誤，就須花費數(shù)十萬美元的修理費用!因此可允許犯錯的空間非常小，解決這項挑戰(zhàn)，就需要在工具和生產(chǎn)車間系統(tǒng)中添加智能功能，從而便于管理和檢查操作人員所完成的任務(wù)。借助NI模塊系統(tǒng)(SOM)，空客公司能夠采用NI系統(tǒng)設(shè)計方法快速開發(fā)這些智能工具的原型，從而簡化生產(chǎn)過程、提高生產(chǎn)效率?？罩锌蛙嚬镜腟ébastien Boria坦言：“我們評估過多個模塊系統(tǒng)(SOM)和嵌入式單板電腦(SBC)，最后發(fā)現(xiàn)沒有一項產(chǎn)品的軟件集成性能比得上NI。 由于NI 系統(tǒng)設(shè)計方法能夠提高生產(chǎn)力，尤其是NI Linux Real-Time和LabVIEW FPGA模塊，我們估計使用NI SOM的開發(fā)時間大約是其它替代方案的十分之一。”空客的案例也再次凸顯了NI另一維度的價值——幫助客戶縮減time to market的時間。

全球經(jīng)驗轉(zhuǎn)型中國風(fēng)，前沿技術(shù)TSN同助陣

隨著中國物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境日趨成熟，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求也逐漸升溫。據(jù)預(yù)測，到2020年，中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模在整體物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的占比將達到25%，規(guī)模將突破4,500億元。關(guān)注中國市場，NI一直努力將全球經(jīng)驗中國化。然而不同于國外市場，中國本土有關(guān)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的前期實踐更多源自高?；蚩蒲性核??；贜I CompactRIO，NI幫助鐵科院搭建的牽電接口裝置監(jiān)測系統(tǒng)具有高速的數(shù)據(jù)采集處理能力，同時保證了監(jiān)控系統(tǒng)的實時性以及對于觸發(fā)事件實時判斷，可謂是狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域全球經(jīng)驗轉(zhuǎn)型中國風(fēng)的經(jīng)典案例。

而隨著中國本土工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)意識形態(tài)的成熟，對于前沿技術(shù)的應(yīng)用幾乎已和國外同步。例如，TSN(Time-Sensitive Networking，時間敏感網(wǎng)絡(luò))標準以帶寬高、安全性更高、互操作性等特性著稱，同時重點考慮了快速系統(tǒng)響應(yīng)和閉環(huán)控制應(yīng)用所需的低延遲通信。因此，業(yè)界也公認TSN標準的制定將加速工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺的構(gòu)建。中國科學(xué)院近代物理研究所正是采用了支持TSN標準的NI CompactRIO 硬件平臺，結(jié)合NI LabVIEW 圖形化編程環(huán)境設(shè)計了一個4通道同步采集、單次剖面1ms數(shù)據(jù)處理的重離子加速器HIRFL束流剖面探測器數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。據(jù)中國科學(xué)院近代物理研究所介紹，重離子加速器HIRFL是中國規(guī)模最大、加速離子種類最多、能量最高的重離子研究裝置，主要技術(shù)指標達到國際先進水平。

基于統(tǒng)一的標準來支持所有設(shè)備和機器實現(xiàn)互聯(lián)互通，這也是NI為什么會推動TSN標準進行快速落地的原因。“去年，NI只有CompactRIO支持TSN標準，在今年剛剛結(jié)束的NI WEEK上，NI又最新發(fā)布了兩款支持TSN標準的多槽以太網(wǎng)機箱——cDAQ-9185和cDAQ-9189，通過對時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)和工業(yè)CompactDAQ硬件的投入，讓NI在分布式測量領(lǐng)域更進一步。” 易曦露分享道。

大道至簡，唯“最合適”不破

對于NI平臺化解決方案在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的優(yōu)勢，崔鵬如是總結(jié)：“在原型化的探索階段，NI的解決方案以靈活快速著稱，而對于有特定需求的客戶，NI又能通過自身或攜手合作伙伴提供方便二次開發(fā)、滿足客戶自定義需求的平臺化方案，因此，在不同領(lǐng)域、不同階段，NI都能提供最合適的方案切入。”基于全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速進程，客戶需求更多聚焦在定制化和靈活性，這也推動平臺化的NI解決方案在兼具復(fù)雜性及智能化的系統(tǒng)中得到更廣闊的應(yīng)用。