IBM是如何打造智慧工厂的?

2019/05/05 18:10

新知图谱, IBM是如何打造智慧工厂的?

导 读 ( 文/ e-works整理 )

在工厂的环境下,有海量的数据无法为业务挑战提供有效的解决方案。如何利用这些数据的价值?随着新技术的发展,IBM有能力让这些 数据创造价值

2019年3月21日,在IBM举行的“慧思无极,践行有道-think 2019服务中国行”认知型制造分会场上, IBM大中华区全球信息科技服务部资深架构师蒋聚旸发表了主题为《智慧工厂实践分享》的演讲,以下为演讲内容整理。

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IBM大中华区全球信息科技服务部

资深架构师蒋聚旸

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我主要与各位分享IBM在智慧工厂方面的实践。 很多制造工厂的实际情况是,企业层的IT人员与工厂的IT人员是两组人,两个部门。 其实,现场会有很多生产方面的数据。例如一些传感器的数据、产品的数据、质检的数据、人员的数据、设备的数据。在工厂的环境下,这些海量的数据无法为业务挑战提供有效的解决方案。 如何利用这些数据的价值? 随着新技术的发展,IBM有能力让这些数据创造价值。

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IBM基于PSB的智慧工厂解决方案

IBM的做法是,首先汇集所有的设备运行工艺参数、质检、生产资源的数据,提倡基于PSB的总线架构,将这些数据全部集成。 然后,在总线架构之上,是一个智能制造的AI平台或者大数据平台,以便为那些智能的生产设备,包括质量检测、资源管理,提供一些便利。

IBM的整个智慧工厂实现路径,第一步是开放接口,获取相关数据,包括系统层面的。第二步是通过平台,将这些数据集成,为不同的应用做准备。整个PSB,从PSB本身而言,是与生产无关的,它只是一个数据接口,或者是数据的一根总线。在这之上,可以产生很多应用,而目前整个工业4.0有个很关键的地方,就是需要持续创新、持续改进。 在PSB之上,IBM利用IBM认知技术部署很多应用,这些应用非常敏捷,响应非常快速。 同时,还能实时分析车间和设备数据。

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IBM的智慧工厂实现路径

其实,制造企业在企业层的应用还是比较传统的,当然,很多大型制造企业,一直也在不断优化更新。 在生产层这一块,IBM也有很多的应用,包括品质管控、生产管理的应用。在底层,通常又有很多传感器或者生产系统的数据。

整个智能工厂架构中,会遇到很多接口,IBM提出了三层架构。 第一层是前端,可以把它考虑成一个系统或者设备。比如一个简单的品质管理系统,就可以认为是最前端。在车间工厂层,IBM建设有PSB,将海量数据收集。然后把这些数据提炼,并送到整个企业的ERP系统,因为ERP系统需要从财务管控上查看。在生产本身,基于认知技术,IBM可以做一些数据分析或者高级应用等。

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IBM提出的智慧工厂的总体架构

最后,在企业层是IT和OT的结合。 很多时候,企业都将IT技术下移到工厂层。其实,很多技术是共用的,可能在企业层会对财务数据或者市场数据进行大数据预测;在工厂层可能是对设备的一些维护。所以IBM会设有一个共同的资料集,包括整个的底层,因为底层设备的配置管理,安全、可视化等,这些工具是类似的。 IBM认为,IBM前端-工厂(车间)-企业的三层架构考虑了每条产线的自治和自供应, 并且在前端、工厂和企业之间平衡工作量。 同时,智慧工厂是可持续发展的,如果基于PSB总线,可以更加灵活地有一个IT架构,这样就为企业提供了一个很大的发展空间。

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基于PSB的德国大众工厂

整体技术架构

2017年,IBM曾帮助德国大众做了基于PSB新智慧工厂的整体设计。通过这个案例,可以看到与传统工厂的区别,通过PSB工厂服务总线,使得新工厂具有将底层生产层的协议,包括一些传感器或者设备信息,集成在一起的能力。 我们也内置了一些连接方式,包括连接末端设备的方式。 通过这种方式,PSB可以把整个信息系统通过总线全部统一起来。

当然,很多企业在生产上会有很多系统,个人认为,企业有两种选择。第一种是选择一家厂商全部做完,但是系统之间没有接口,数据很庞大,企业可能会越来越依赖这家企业。第二种是采用不同厂商的不同系统,这些系统之间可能会有很多接口,企业有很多新应用。

但是企业想了解一个缺陷,到底是什么原因引起的,这时就很难做一个持续的优化更新,尤其在工业4.0时代。 IBM建议,可以通过一根总线吸引企业的灵活应用。我碰到过一个企业,他家的系统是由别家做的,然后别家公司做系统的人员跳槽到另外一家公司,企业不得不解约和另外一家公司签,这非常被动。而PSB的价值,只要接了第一层的前端设备,其他就可以灵活接入。当然,IBM的解决方案,本身也具有一些高端接口,支持接入一些成熟的应用级的系统。这样,企业就有能力,将所有信息集成,并做到可知可感,就可以脱离对供应商的依赖。基于IBM设计的架构,工厂上就可以持续进行创新更新,这本身也是工业4.0的基本属性。

换句话而言,企业如果选用了PSB,可能当时与业务无关,但是一旦出现问题,缺了这根线,就会对很多系统有影响。PSB的高可用性非常重要,IBM也提供了高可用性的解决方案,保证整个数据总线包括数据流的畅通和硬件设备上的高可用性。

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PSB在实际应用中的高可用性解决方案

IBM如何帮助企业实现PSB?

第一,是要实现互联,这个互联有两方面,一方面是现有的物理系统的互联,这可能需要做一些程序的接口;另一方面是设备的互联,设备从工业4.0的角度而言,也就是一个CPS单元。

第二,可以做应用开发、数据挖掘,这是数据分析的范畴。第三,IBM拥有AI技术,可以进行预测性维护。例如通过采集一些发动机振动的声音,进行故障的预防等。 在德国大众的整个工厂系统架构中,IBM针对通过对KUKA机器人的焊钳焊点等重要部位的参数信息监控,智能提供更换建议。

在整个工业总线中,有非常多的自由度,企业可以做很多创新,可以随时部署一些应用。将机器人底层的信息发送到PSB的系统之中,这样一方面做到事件透明化管理,另一方面还可以做预测性维护。例如,戴姆勒汽车公司利用IBM智能制造系统提升生产产量,通过底层的物联网接入传感器,进行一些预测性的模型分析,对生产线做一些考评;或者搜集包括机房的温度、材料等数据,来支持整个预测性的分析,进而做一些决策。再如,波音公司也是利用IBM物联网技术和智能制造技术改善产品质量,提升生产流程效率,通过在产线上收集设备的信息,再借助于IBM预测性的质量模型生产,将一些有问题的工具从产线上移除,从而提高制造产能。

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戴姆勒汽车(上)

和波音公司(下)案例

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