Mae'r Rhyngrwyd Diwydiannol, fel model busnes sy'n dod i'r amlwg a phatrwm cymhwyso a ffurfiwyd gan integreiddio dwfn technoleg gwybodaeth y genhedlaeth nesaf â'r economi ddiwydiannol, yn sylfaen hanfodol i fentrau diwydiannol gyflawni trawsnewidiad digidol. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae nifer o atebion integredig wedi dod i'r amlwg trwy arloesi wedi'i deilwra i nodweddion cynhyrchu a phwyntiau poen diwydiannau allweddol. Mae enghreifftiau'n cynnwys cydweithredu cadwyn gyflenwi ym maes gweithgynhyrchu offer o'r radd flaenaf, gweithredu a chynnal a chadw offer mawr o bell, arbed ynni a lleihau allyriadau yn y diwydiant dur, a monitro diogelwch cynhyrchu yn y sector petrocemegol. Mae'r atebion hyn yn trosoledd llawn effeithiau agregu ac ymhelaethu'r rhyngrwyd diwydiannol, gan yrru trawsnewidiad digidol gweithgynhyrchu a darparu gwerth craidd mewn gwella ansawdd, lleihau costau, ac enillion effeithlonrwydd.
Mae llwyfannau Rhyngrwyd diwydiannol yn darparu galluoedd ar gyfer agregu, integreiddio, storio, prosesu, cyfrifiadura, a dadansoddi data diwydiannol enfawr, gan alluogi mentrau i adeiladu llwyfannau data rheoli gweithredol cylch bywyd unedig, llawn. Mae technolegau niferus sy'n gysylltiedig â llwyfannau yn cael eu hailadrodd a'u datblygu'n barhaus (ee, cydrannau microwasanaeth, cynwysyddion, prosesu data swp, prosesu ffrydiau). Mae'r technolegau hyn yn ein grymuso'n gynyddol i gynnal-dadansoddiad manwl o ddata diwydiannol enfawr, heterogenaidd wrth gyflymu'r broses o gasglu gwybodaeth ddiwydiannol, datgysylltu caledwedd a meddalwedd, a defnyddio cymwysiadau arloesol yn gyflym. Fodd bynnag, rydym yn cydnabod bod y technolegau uwch, ffynhonnell agored hyn yn eu hanfod yn arfau i helpu mentrau i gyflawni gweithgynhyrchu deallus{9} nid y nod terfynol ei hun. Gan ddefnyddio llwyfannau o'r fath, gall mentrau mawr wneud y gorau o gynhyrchu ar draws y cwmpas gweithgynhyrchu cyfan, gwella'r gadwyn werth lawn o asedau a gweithrediadau, ac yn y pen draw gyflawni optimeiddio gwerth eang cylch bywyd. Er enghraifft, mae Grŵp Cwmni Olew Cenedlaethol Abu Dhabi (ADNOC) yn trosoledd ei ganolfan gorchymyn digidol panoramig i fonitro'n ganolog a gwneud y gorau o berfformiad asedau a gweithredol 14 o gwmnïau gweithredu o'i bencadlys. Trwy atebion fel cynnal a chadw rhagfynegol ac optimeiddio cadwyn werth, mae wedi nodi cyfleoedd optimeiddio gwerth posibl gwerth $60 miliwn i $100 miliwn ar gyfer y grŵp (darparu atebion optimeiddio cadwyn gwerth olew a nwy, integreiddio cadwyni gwerth asedau a gweithredol, a sicrhau'r enillion mwyaf posibl o ran cynhyrchu a gweithredol).
Mae'r Rhyngrwyd Diwydiannol yn cynnig nifer o atebion mewn senarios fel ymestyn gwasanaeth, cydweithredu rhwydweithiol, ac addasu personol trwy gysylltu mentrau, defnyddwyr a chynhyrchion. Fodd bynnag, mae'n parhau i fod mewn cyfnod archwiliadol ar gyfer senarios cynhyrchu deallus, ac mae mentrau'n dal i wynebu heriau sylweddol mewn gweithrediadau cynhyrchu.
Heriau sy'n Wynebu Mentrau Gweithgynhyrchu Heddiw
Heriau'r Farchnad: Mae ansicrwydd economaidd byd-eang ac ansicrwydd yn y farchnad yn gorfodi gweithgynhyrchwyr i addasu strategaethau'n gyflym i addasu i ofynion y farchnad yn amlach a chyflymach tra'n llywio amrywiadau mewn costau deunydd crai ac ynni. Mae'r duedd hon yn gorfodi cwmnïau i ailfeddwl am eu dulliau gweithredu: rhaid iddynt lansio cynhyrchion newydd yn barhaus tra'n byrhau cylchoedd caffael offer, llinellau amser datblygu cynnyrch newydd, a'r amser-i-farchnata. Mae angen iddynt sefydlu modelau busnes optimeiddio cydgysylltiedig sy'n cael eu gyrru gan alw, a systemau cynhyrchu hyblyg megis cynhyrchu llinell gymysg ar raddfa fawr sy'n arbennig o allweddol i'r sector gweithgynhyrchu arwahanol.
Heriau Adnoddau Dynol a Chadw Gwybodaeth: Wrth i genedlaethau hŷn o weithwyr ymddeol, mae'r arbenigedd sydd ganddynt mewn systemau rheoli, gweithrediadau a chynnal a chadw mewn perygl o gael ei golli. Mae mentrau diwydiannol yn wynebu heriau sylweddol yn sgil trawsnewid y gweithlu. Mae'r genhedlaeth newydd o frodorion digidol yn disgwyl i wybodaeth awtomeiddio diwydiannol gael ei hymgorffori yn y systemau y maent yn eu defnyddio, tra bod talent therapi galwedigaethol traddodiadol yn dod yn fwyfwy prin.
Heriau o ran Cyfanswm Cost a Chydymffurfiaeth: Sut i optimeiddio a lleihau costau ar gyfer prosiectau adeiladu newydd a threuliau gweithredol wrth gydymffurfio â chyfreithiau a rheoliadau diogelu'r amgylchedd cenedlaethol cynyddol llym i alluogi datblygu cynaliadwy.
Mae rheolwyr diwydiannol yn gobeithio y bydd Diwydiant 4.0 a thechnolegau Rhyngrwyd Diwydiannol yn eu helpu i fynd i'r afael â'r heriau newydd hyn. Mae dadansoddwyr diwydiant yn amcangyfrif y gallai technolegau cynhyrchu mwy hyblyg, y genhedlaeth nesaf roi hwb o 30% i gynhyrchiant gweithgynhyrchu. Fodd bynnag, mae ymchwil hefyd yn dangos bod 60% o gwmnïau'n methu â symud eu prosiectau ymlaen y tu hwnt i'r cyfnod peilot. Mae'r canlyniad hwn yn deillio o ffactorau amrywiol yn ymwneud â phersonél, prosesau a thechnoleg. Ar y blaen technolegol, mae'r rhan fwyaf o weithgynhyrchwyr yn ei chael hi'n anodd sicrhau enillion uwch o'r datblygiadau arloesol hyn, yn bennaf oherwydd bod eu systemau gweithfeydd gweithredol yn parhau i fod yn setiau perchnogol caeedig. Ers y 1970au, pan ddaeth systemau DCS a PLC i mewn i awtomeiddio diwydiannol, mae systemau perchnogol wedi esblygu. Hyd yn hyn, mae'r farchnad wedi datblygu o amgylch modelau bwndelu meddalwedd caledwedd, gyda phob gwerthwr systemau awtomeiddio a gwybodaeth yn creu ei ecosystem meddalwedd ei hun. Mae hyn yn gorfodi defnyddwyr i gynnal systemau OT a TG lluosog, gan feithrin dibyniaeth fawr ar werthwyr systemau.
Tagfeydd Cyfredol ar Ymyl y Rhyngrwyd Ddiwydiannol
Pensaernïaeth nad yw'n{0}Ddigidol-Mae'r rhan fwyaf o systemau awtomeiddio modern wedi'u hoptimeiddio'n fawr ar gyfer-rheoli amser real ond yn methu â throsoli'r technolegau sy'n datblygu'n gyflym sy'n dod i'r amlwg o'r parth TG. Mae'r{4}}technolegau digidol blaengar hyn-gan gynnwys dadansoddeg, deallusrwydd artiffisial/dysgu peiriannau,-dulliau sy'n canolbwyntio ar wrthrychau, a phensaernïaeth sy'n canolbwyntio ar wasanaethau-yn hanfodol ar gyfer cyflawni gweithgynhyrchu deallus.
Caledwedd-Modelau Busnes Canolog-Er y gall gwelliannau caledwedd wneud y gorau o amgylcheddau rheoli presennol, nid dyma'r agwedd fwyaf hanfodol ar drawsnewid digidol. Mae'r gwir allwedd yn gorwedd mewn-arloesi a yrrir gan feddalwedd sy'n mynd i'r afael yn ddeallus â heriau technoleg weithredol. O ganlyniad, mae gwerth busnes yn symud yn raddol o fodelau caledwedd a yrrir gan feddalwedd.
Cyfyngiadau Systemau Perchnogol-Ar hyn o bryd, ni all rhaglenni awtomeiddio a ddatblygwyd ar gyfer un system redeg ar system arall. Fodd bynnag, dros y degawdau diwethaf mewn TG, mae systemau gweithredu agored fel Linux wedi meithrin datblygiad cymwysiadau trydydd parti, gan alluogi ehangu ecosystemau yn gyflym a chreu portffolios meddalwedd cyfoethog sy'n diwallu anghenion busnes ar draws diwydiannau lluosog a segmentau marchnad. Yn anffodus, mae systemau perchnogol yn y sector diwydiannol yn creu rhwystrau i arloesi: ni all defnyddwyr yn rhesymol gostio-gwella systemau cynhyrchu yn effeithiol nac integreiddio a chyfateb--yn{6}}cynnyrch dosbarth gwahanol gyflenwyr. Mae eu cyflymder arloesi yn cael ei gyfyngu gan eu dibyniaeth ar werthwyr systemau perchnogol. Mae'r rhwystrau hyn yn y pen draw yn cynyddu cyfanswm costau menter.
Ar gyfer gweithgynhyrchwyr offer gwreiddiol (OEMs), yr her yw cydbwyso dwy flaenoriaeth: trosoledd galluoedd dadfygio rhithwir yn ystod dylunio modiwlaidd i bontio'r bydoedd rhithwir a ffisegol-a thrwy hynny leihau costau, lliniaru risgiau, a chyflymu amser-i-farchnata-ac ar yr un pryd yn gwella gwerth peiriannau-ychwanegu twf marchnadoedd ac ehangu gwasanaethau busnes i.
Mae integreiddwyr systemau (SIs) yn wynebu bwlch critigol: nid oes gan systemau awtomeiddio offer sy'n cysylltu parthau TG a ThG. Yn y pen draw, maent yn cael eu hunain yn cael eu gorfodi i fuddsoddi adnoddau dynol sylweddol mewn datblygu atebion hynod gymhleth wedi'u teilwra. Yn hollbwysig, mae gwasanaethau pwrpasol o’r fath yn anodd eu hailadrodd yn eang yn y farchnad. Maent yn chwilio am flociau swyddogaeth meddalwedd sy'n diogelu eu gwybodaeth ddiwydiannol a-atebion penodol y diwydiant, a thrwy hynny leihau-ymdrechion peirianneg gwerth isel (trwy ailddefnyddio gwrthrychau ac algorithmau proses ar draws prosiectau lluosog). Mae hyn yn caniatáu i'w harbenigwyr technegol ganolbwyntio'n fwy gofalus ar ddatrys pwyntiau poen a heriau o fewn prosesau Gweithgynhyrchu, Gweithrediadau a Chynnal a Chadw (MOM), gan greu mwy o werth yn y pen draw.
Ar ochr y defnyddiwr terfynol (UE), mae mynd i'r afael â'r heriau hyn ar frys yn gofyn am reolaeth system gynhwysfawr i leihau amser segur heb ei gynllunio, gan sicrhau bod cynnyrch yn cael ei gyflenwi yn ystod y tymhorau brig a lleihau dibyniaeth ar gymorth technegol allanol. Mae awydd am systemau/llinellau cynhyrchu hyblyg i sicrhau ystwythder gweithgynhyrchu, gan alluogi mwy o hyblygrwydd cynhyrchu pan fydd galw yn newid neu amserlenni cynnal a chadw yn newid.
Er mwyn datrys y materion hyn yn effeithiol a sefydlu ecosystem ddiwydiannol ddigidol "feddalwedd-ddiffiniedig" mewn gwirionedd, mae angen mynd i'r afael â systemau OT caeedig, safonau a heriau ecosystemau yn eu ffynhonnell. Mae hyn yn golygu mabwysiadu systemau a safonau awtomeiddio agored tra'n integreiddio galluoedd technegol ychwanegol i gyflymu cydgyfeiriant TG-OT.
Dyfodol Systemau Awtomatiaeth Agored
Mae'n anochel y bydd pensaernïaeth system awtomeiddio yn y dyfodol yn esblygu tuag at fod yn agored, defnydd gwasgaredig, a diogelwch cynhenid. Mae technoleg awtomeiddio diwydiannol a chyfrifiadura ymyl yn sylfaen i'r systemau agored hyn. O'i gymharu â systemau perchnogol traddodiadol, bydd pensaernïaeth awtomeiddio agored yn arddangos y trawsnewidiadau canlynol:
Mae'n amlwg bod pensaernïaeth awtomeiddio agored yn cyflymu datblygiad peirianneg, yn gwella ystwythder system, hyblygrwydd cynhyrchu, ac effeithlonrwydd cyffredinol. Mae'r newid hwn yn cynrychioli mwy nag uwchraddio technegol-mae'n ailddiffinio'n sylfaenol sut mae prosesau a pheiriannau'n cael eu dylunio. Bydd rhaglennu gwerth isel, tymor hir ar gyfer rheolwyr perchnogol yn trosglwyddo i systemau awtomatiaeth blygio{5} a-chwarae. Bydd y systemau hyn yn trosoledd blociau swyddogaeth meddalwedd helaeth, wedi'u dilysu'n drylwyr, a ddatblygwyd gan ecosystem helaeth. Byddant yn rhedeg ar draws caledwedd amrywiol o werthwyr lluosog -yn rhychwantu systemau rheoli mewnol i ddyfeisiau deallusrwydd ymyl pwerus.
Mae safonau agored yn hanfodol ar gyfer adeiladu systemau awtomeiddio agored, ac IEC 61499 yw'r safon allweddol sy'n datgloi'r ffin newydd hon. Trwy ddiffinio-rheolau modelu gwrthrychol, mae'n crynhoi modelau rheoli ac algorithmau gwrthrychau rheoledig yn "flychau du" (blociau ffwythiannau meddalwedd). Gellir ailddefnyddio'r blociau swyddogaeth dilys hyn ar draws gwahanol senarios, gan leihau ymdrechion rhaglennu ailadroddus yn sylweddol. Ar gyfer defnyddwyr, mae'n ddigon deall y swyddogaeth a ddarperir heb fod angen gwybod y manylion gweithredu, a thrwy hynny amddiffyn eiddo deallusol datblygwyr. Yn wahanol i flociau swyddogaeth traddodiadol, mae'r rhai a ddiffinnir gan y safon hon yn gweithredu ar sail sbarduno digwyddiadau yn hytrach na sganio cylchol. Mae hyn yn cyd-fynd â-cysyniadau gwrthrychol a dulliau rhaglennu yn y parth TG, gan ei wneud yn dechnoleg cydgyfeirio TG/OT naturiol. Mae'n hwyluso gwell effeithlonrwydd CPU rheolwyr a chydbwyso llwyth, mae'n arbennig o addas ar gyfer systemau gwasgaredig, ac yn galluogi integreiddio technolegau TG uwch yn systemau awtomeiddio yn ddi-dor. Mae'r safon yn diffinio ymhellach y rheolau ar gyfer modelau cymhwysiad, modelau system, a modelau dyfais/adnodd. Mae eu hintegreiddio yn galluogi defnyddwyr i ddylunio cymwysiadau yn annibynnol ar galedwedd awtomeiddio sylfaenol. Mae'r dull tynnu caledwedd hwn yn byrhau llinellau amser prosiect ac yn lleihau dibyniaeth ar weithgynhyrchwyr offer. Wedi'i gyfuno â-datblygiad blociau swyddogaeth sy'n canolbwyntio ar wrthrych, mae'n symleiddio'n sylweddol addasiadau ar-lein ar gyfer llinellau cynhyrchu ac offer. Yn naturiol, mae'r safon hefyd yn darparu dulliau ar gyfer cyfansoddi blociau ffwythiannau sylfaenol yn flociau cyfansawdd ac ar gyfer cysylltu blociau ffwythiannau gwahanol yn gyflym (trwy lusgo a gollwng syml), gan leihau llwyth gwaith dadfygio rhaglennu meddalwedd yn sylweddol a chyfraddau gwallau rhaglenni. I grynhoi, cyflawni rhyngweithrededd dyfeisiau, ad-drefnu systemau, a hygludedd meddalwedd yw ei amcanion craidd. Mae sefydliadau fel y Open Process Automation Forum (OPAF) a'r International Association of Process Industry Automation Users (NAMUR), sydd ar hyn o bryd yn cael eu harwain gan gyfranogiad defnyddwyr terfynol, yn argymell symud oddi wrth fframweithiau systemau awtomeiddio perchnogol presennol sy'n seiliedig ar y safon hon -yr enghraifft orau o'r ymgais hon.
Yn y blynyddoedd diwethaf, mae technoleg gyfrifiadurol ymyl hefyd wedi profi datblygiad cyflym. Mae technoleg cynhwysydd yn darparu dulliau effeithiol ar gyfer diweddaru / uwchraddio swp cymwysiadau ar gyfer rheoli ymyl a sicrhau trosglwyddo a phrosesu data yn amserol. Mae technolegau cynhwysydd, Docker yn bennaf, ac offer offeryniaeth cynwysyddion fel Kubernetes bellach yn aeddfedu. Mae pensaernïaeth microservices yn gwella effeithlonrwydd defnyddio adnoddau yn barhaus ar yr ymyl, yn hyrwyddo datgysylltu ac ailddefnyddio swyddogaethol, yn cyflymu datblygiad cymwysiadau, ac mae wedi dod yn duedd allweddol mewn technoleg cyfrifiadura ymylol. Mae safonau fel OPC UA ac Time-Rhwydweithio Sensitif (TSN) yn darparu fframweithiau rhyngwladol a rhwydweithiau penderfyniaethol ar gyfer rhyng-gysylltedd dyfeisiau maes, gan fodloni gofynion trosglwyddo a chyfnewid data amrywiol mewn cymwysiadau diwydiannol. Bydd integreiddio'r technolegau gwybodaeth a chyfathrebu cenhedlaeth nesaf hyn â thechnolegau safonol IEC 61499 yn cyflymu cynnydd awtomeiddio agored. Mae'r natur agored hwn yn ymestyn nid yn unig i safonau ond hefyd i rwydweithio, caledwedd, meddalwedd, a phensaernïaeth system, gan osod sylfaen gadarn ar gyfer cyflawni digideiddio, rhwydweithio a deallusrwydd mewn ffatrïoedd a gweithdai.
Bydd awtomeiddio agored yn gyrru datblygiad cyflym y Rhyngrwyd Diwydiannol, gan fynd i'r afael â phwyntiau poen yn y pen draw ar gyfer defnyddwyr terfynol, integreiddwyr system, ac OEMs. Mae'r dull hwn yn sicrhau cynhyrchu hyblyg, yn byrhau'r amser-i-farchnata, yn lleihau amser a chostau peirianneg, yn gwella effeithlonrwydd gweithredol a chynhyrchu, ac yn diogelu eiddo deallusol. Yn wir, mae astudiaeth gymharol ddiweddar gan gwmni trydydd parti rhyngwladol yn amlygu hyn yn effeithiol: Ar gyfer cwblhau prosiect awtomeiddio nodweddiadol ar raddfa fach (tasgau gan gynnwys creu cymwysiadau, mewnforio cronfeydd data perthnasol, sefydlu rhesymeg, ffurfweddu dyfeisiau, datblygu AEMau, a defnyddio'r prosiect), roedd angen 40 awr o offer meddalwedd awtomeiddio traddodiadol. Mewn cyferbyniad, gostyngodd defnyddio system awtomeiddio agored 68% y tro hwn. Er mwyn profi ystwythder system, roedd rheolwyr yn cael eu cyfnewid â llaw rhwng dyfeisiau a rheolwyr newydd wedi'u ffurfweddu ar gyfer y dyfeisiau gwreiddiol. Profodd y gweithrediadau hyn yn feichus gyda systemau perchnogol traddodiadol, tra bod systemau awtomeiddio agored yn eu gweithredu 70% i 80% yn gyflymach.
I grynhoi, mae p'un a all Rhyngrwyd Diwydiannol y dyfodol oresgyn y tagfeydd presennol a hyrwyddo trawsnewid digidol mentrau diwydiannol ymhellach yn fanwl ac yn eang yn dibynnu ar sefydlu system awtomeiddio agored wedi'i seilio ar gysyniadau, pensaernïaeth a safonau newydd. Bydd caledwedd traddodiadol-systemau perchnogol canolog yn cael eu disodli gan feddalwedd-systemau agored canolog. Bydd mwy o dechnolegau cwmwl yn cael eu cymhwyso i gyfrifiadura ymylol, gan alluogi cronfa fawr o dalent TG i integreiddio'n ddwfn â gwybodaeth cymhwysiad diwydiannol o fewn y fframwaith agored hwn. Gallwn ragweld y bydd y Rhyngrwyd Diwydiannol yn creu llwybr iach, cynaliadwy ymlaen trwy drosoli'r ecosystem agored hon.