下一代IIoT生態(tài)系統(tǒng)助力開(kāi)發(fā)人員

通過(guò)自定義的OPC UA 應(yīng)用程序可以幫助工業(yè)組織管理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，降低總體運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

工業(yè)企業(yè)必須找到有效管理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并降低總體運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本的方法。他們需要監(jiān)控關(guān)鍵資產(chǎn)的狀態(tài)，在實(shí)時(shí)儀表板上查看設(shè)備健康分析，并根據(jù)預(yù)測(cè)性洞察自動(dòng)執(zhí)行操作。

經(jīng)驗(yàn)表明，易于自定義的應(yīng)用程序有助于連接、通知和授權(quán)工業(yè)勞動(dòng)力，使其能更好的決策。自動(dòng)化工程師可以利用眾多第三方軟件開(kāi)發(fā)人員工具包， 通過(guò)OPC 統(tǒng)一架構(gòu)（OPC UA），使用FDT 3.0 IIoT Server（FITS）平臺(tái)中可用的數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建應(yīng)用程序。

協(xié)作式演進(jìn)推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

自2014 以來(lái)，F(xiàn)DT 組織和OPC 基金會(huì)一直在合作， 致力于為工業(yè)企業(yè)提供更大的關(guān)鍵信息訪問(wèn)權(quán)限。FDT 標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)場(chǎng)安裝的數(shù)千萬(wàn)支持設(shè)備類型管理器（FDT/DTM）的設(shè)備的實(shí)時(shí)信息中心，而OPC UA 準(zhǔn)則提供了一個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)，使這些信息可用于成千上萬(wàn)的企業(yè)應(yīng)用和平臺(tái)。

FDT 方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是它考慮了自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)中的不同網(wǎng)絡(luò)，并為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供了一個(gè)通用模型。否則，用戶需要訪問(wèn)可編程邏輯控制器（PLC）或分布式控制系統(tǒng)（DCS），以收集網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備信息，并將標(biāo)簽映射到OPC UA。

通過(guò)FDT 3.0 解決方案，F(xiàn)DT 服務(wù)器與PLC 或DCS 處于對(duì)等層級(jí)，可以直接訪問(wèn)所有已安裝的設(shè)備，而無(wú)需干預(yù)或改變控制環(huán)境。

一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)協(xié)調(diào)內(nèi)置FDT 3.0 OPC UA 信息模型中的數(shù)據(jù)，該體系架構(gòu)具有一定的靈活性，允許使用各種不同總線協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，訪問(wèn)來(lái)自不同供應(yīng)商的所有設(shè)備，以便在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中進(jìn)行通信。FDT 服務(wù)器提供OPC UA 接口，通過(guò)服務(wù)器、客戶端和移動(dòng)設(shè)備（包括應(yīng)用）之間的加密連接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)上的安全數(shù)據(jù)傳輸。

▎圖1:FDT/OPC UA 信息模型。

下一代IIoT 生態(tài)系統(tǒng)助力開(kāi)發(fā)人員

FDT 3.0/OPC UA IIoT 生態(tài)系統(tǒng)， 由FDT 服務(wù)器和DTM 組成，提供通用設(shè)備集成和以數(shù)據(jù)為中心的平臺(tái)，以現(xiàn)代多樣的部署選項(xiàng)來(lái)助力工業(yè)企業(yè)提升運(yùn)營(yíng)效率，包括云、邊緣設(shè)備、內(nèi)部部署和單用戶桌面環(huán)境等。

在FITS 架構(gòu)中，獨(dú)立于平臺(tái)的FDT 服務(wù)器，充當(dāng)支持智能企業(yè)的關(guān)鍵工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）樞紐。它構(gòu)建在管理所有設(shè)備DTM 實(shí)例的應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯之上。FDT 服務(wù)器包括一個(gè)Web 服務(wù)門(mén)戶，允許從經(jīng)過(guò)認(rèn)證的移動(dòng)設(shè)備或通過(guò)任何主要瀏覽器訪問(wèn)，還有一個(gè)OPC UA 接口，用于信息技術(shù)/ 運(yùn)營(yíng)技術(shù)（IT/OT）的融合和過(guò)程、混合和離散自動(dòng)化領(lǐng)域的企業(yè)訪問(wèn)。

▎圖2:FDT 3.0 IIoT 服務(wù)器（FITS）分布式平臺(tái)。

FDT 3.0 標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)關(guān)鍵特性，是所有FDT 服務(wù)器和DTM 都自動(dòng)提供完整的OPC UA 支持，而無(wú)需額外工作或編碼。這意味著任何授權(quán)的OPC UA 客戶端， 都可以在FDT 服務(wù)器中瀏覽項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，以定位特定設(shè)備的實(shí)時(shí)信息。無(wú)需改變DCS 或PLC 配置，即可輕松將工廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)集成到應(yīng)用、儀表板和制造執(zhí)行系統(tǒng)中。

用戶可以通過(guò)FDT 服務(wù)器通用組件開(kāi)發(fā)者工具包中內(nèi)置的且完全“有線”的OPC UA 服務(wù)器訪問(wèn)這些信息。DTM 通用組件也是如此，因?yàn)镺PC UA 對(duì)DTM 是自動(dòng)啟用的。在這兩種情況下，都不需要額外的編碼或其它工作。

作為FDT 3.0 解決方案的一部分，DTM 提供的信息標(biāo)準(zhǔn)集成到FDT/OPC UA 信息模型中，優(yōu)化了先進(jìn)的設(shè)備診斷、配置和遠(yuǎn)程資產(chǎn)管理。該信息模型增強(qiáng)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的管理，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)而無(wú)需對(duì)協(xié)議進(jìn)行處理，從而可以幫助優(yōu)化企業(yè)，為眾多設(shè)備提供支持。

增加設(shè)備數(shù)據(jù)的靈活性

第三方開(kāi)發(fā)者已經(jīng)著手開(kāi)發(fā)編寫(xiě)應(yīng)用所需的工具包， 通過(guò)在移動(dòng)設(shè)備上使用特定設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，來(lái)幫助IT 和OT 員工更有效地工作。OPC UA 的強(qiáng)大功能可利用新的FDT 3.0 IIoT 服務(wù)器，來(lái)構(gòu)建更廣泛的自定義應(yīng)用程序。

由于FDT 3.0 架構(gòu)的多功能性，任何人都可以根據(jù)可用的診斷數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建自定義的應(yīng)用程序以滿足他們的需求——無(wú)論自定義的是關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）儀表板還是針對(duì)某系列設(shè)備自定義應(yīng)用。利用FDT 3.0 架構(gòu)的靈活性，這些應(yīng)用可以提供全新的生產(chǎn)數(shù)據(jù)自定義視圖。

由于實(shí)施了用于FDT 的OPC UA 配套規(guī)范，F(xiàn)DT 3.0 應(yīng)用可以通過(guò)任何授權(quán)的OPC UA 客戶端訪問(wèn)設(shè)備DTM 接口數(shù)據(jù)。這使DTM 可以集成到OPC UA 用于數(shù)據(jù)交換或執(zhí)行設(shè)備特定功能的應(yīng)用中。

自動(dòng)化供應(yīng)商和最終用戶可以開(kāi)發(fā)自定義應(yīng)用來(lái)訪問(wèn)FDT 3.0 服務(wù)器環(huán)境中的設(shè)備數(shù)據(jù)。第三方工具包可用于多種平臺(tái)和語(yǔ)言，使開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)不必成為OPC UA 架構(gòu)方面的專家就可以完成，并消除了創(chuàng)建OPC UA 客戶端所需的繁瑣步驟。相反，開(kāi)發(fā)人員可以專注于定制，包括獲取和展示他們的數(shù)據(jù)。

自定義應(yīng)用的開(kāi)發(fā)涵蓋了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、資產(chǎn)監(jiān)控和設(shè)備維護(hù)等領(lǐng)域的廣泛用例。例如，將FDT 服務(wù)器解決方案與本機(jī)OPC UA 服務(wù)器集成，可以創(chuàng)建遠(yuǎn)程資產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用，以監(jiān)控不同網(wǎng)絡(luò)上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，并在出現(xiàn)需要立即關(guān)注的異常工況時(shí)，提醒技術(shù)人員。

開(kāi)發(fā)人員還可以為生產(chǎn)設(shè)施創(chuàng)建性能儀表板，這些設(shè)施使用OPC UA獲取相關(guān)的OT和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在IT方面，OT系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可用性，允許基于KPI創(chuàng)建自定義報(bào)告，以幫助管理層更好地評(píng)估運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)力、標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性等。

強(qiáng)大的通信模型支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)

通過(guò)FDT/OPC UA信息模型，用戶可以訪問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而做出更好的實(shí)時(shí)決策。在信息模型中協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，并以符合邏輯、良好定義和統(tǒng)一的方式呈現(xiàn)給用戶。甚至可以以標(biāo)準(zhǔn)化的方式提供特定設(shè)備的信息，同時(shí)還可以根據(jù)單個(gè)應(yīng)用需求進(jìn)行自定義。

即使這些設(shè)備大不相同，所有客戶端用戶都可以用相同的方式來(lái)查找信息。FITS體系結(jié)構(gòu)得益于客戶端-服務(wù)器和發(fā)布-訂閱（PubSub）通信模型方法，用戶可以靈活地選擇最適合自己需求的方法。

客戶端-服務(wù)器：FDT 3.0 OPC UA服務(wù)器支持OPC UA客戶端和通用客戶應(yīng)用之間基于客戶端-服務(wù)器的請(qǐng)求-響應(yīng)通信機(jī)制。這種方法可以通過(guò)服務(wù)訪問(wèn)各種信息模型，并遵循面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）的設(shè)計(jì)范式，即服務(wù)提供者接收請(qǐng)求，處理請(qǐng)求，并將結(jié)果與響應(yīng)一起發(fā)送回。

發(fā)布- 訂閱：發(fā)布- 訂閱通信模型將為FDT 3.0 的數(shù)據(jù)和事件通知提供一種替代機(jī)制。雖然在客戶端- 服務(wù)器通信中，每個(gè)通知都是針對(duì)單一客戶端的，可以確保交付，但發(fā)布- 訂閱經(jīng)過(guò)優(yōu)化，只響應(yīng)變化，而且是一對(duì)多配置。發(fā)布- 訂閱方法對(duì)于安全多播、一對(duì)多發(fā)布、機(jī)器對(duì)機(jī)器通信、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系和許多其它場(chǎng)景至關(guān)重要。

使用發(fā)布- 訂閱通信的服務(wù)器，可以減少資產(chǎn)運(yùn)行狀況監(jiān)控應(yīng)用和服務(wù)器之間的通信流量，從而提高性能， 并可以擴(kuò)展解決方案以滿足IIoT 的要求。遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用將能夠利用AMQP 和MQTT 等橋接協(xié)議，來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控不同網(wǎng)絡(luò)上的資產(chǎn)運(yùn)行狀況。

靈活的架構(gòu)有利于自動(dòng)化

從更廣泛的角度來(lái)看，全球自動(dòng)化行業(yè)將受益于新FDT 3.0 架構(gòu)的靈活性，該架構(gòu)支持工業(yè)制造業(yè)IT 和OT 領(lǐng)域的生產(chǎn)數(shù)據(jù)自定義，盡管這些領(lǐng)域有不同的興趣和要求。FITS 解決方案優(yōu)化了不同自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備的連接，提供了在當(dāng)前和新興標(biāo)準(zhǔn)之間的完整互操作性，并支持業(yè)務(wù)信息和工廠運(yùn)營(yíng)技術(shù)的融合。最重要的是，增強(qiáng)型FDT 3.0 架構(gòu)的可擴(kuò)展性，可以滿足單個(gè)制造設(shè)施以及整個(gè)工業(yè)企業(yè)的需求。

自動(dòng)化供應(yīng)商和最終用戶可以利用FDT技術(shù)的不斷進(jìn)步，開(kāi)發(fā)自定義應(yīng)用，以更好地利用FDT 3.0 OPC UA服務(wù)器中的豐富數(shù)據(jù)。應(yīng)用開(kāi)發(fā)和測(cè)試所需的所有工具包、信息和演示，都可以向感興趣的利益相關(guān)者公開(kāi)。

對(duì)于自動(dòng)化供應(yīng)商而言，F(xiàn)DT 3.0解決方案建立了一種架構(gòu)，使其易于提供DTM，該DTM可用于與服務(wù)工具集成，還可以創(chuàng)建帶有供應(yīng)商設(shè)備準(zhǔn)確信息的數(shù)字孿生模型。通過(guò)建立設(shè)備數(shù)據(jù)的單一訪問(wèn)點(diǎn)，F(xiàn)DT IIoT生態(tài)系統(tǒng)為工廠生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的不同服務(wù)和運(yùn)營(yíng)用例，提供了全面且一致的信息源。