微軟×研華科技 混合云與邊緣協(xié)同 實現(xiàn)多廠協(xié)同管理

Azure IoT×研華科技

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今，已成為企業(yè)提質(zhì)增效的革命性勢能。隨著解決方案、行業(yè)SaaS的落地與沉淀，IoT技術(shù)可以讓制造業(yè)更敏捷、更經(jīng)濟、更智能、更具韌性。微軟物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品專欄「解碼·智造」走進研華科技，看看IoT技術(shù)如何通過混合云與邊緣協(xié)同幫助大型制造企業(yè)處理龐雜數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多廠協(xié)同管理。

歷史的車輪行駛至工業(yè)4.0時代，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展得如火如荼，智慧工廠已經(jīng)成為傳統(tǒng)工廠轉(zhuǎn)型升級的必選項。微軟、英特爾和IoT Analytics在今年8月聯(lián)合發(fā)布的最新的《物聯(lián)網(wǎng)信號報告》顯示，超過七成（72%）的受訪者表示智能工廠戰(zhàn)略已經(jīng)跨越了“試點煉獄”，邁過概念驗證 PoC（Proof of Concept）階段，進入部分或者整體性建設階段。

所謂的“試點煉獄”是指很多企業(yè)不斷的做各種 PoC 試點，卻不知道如何在試點之后進行擴展。而“試點煉獄”的跨越則與工廠中互聯(lián)設備的占比緊密相關(guān)，缺乏足夠的互聯(lián)設備作為基礎設施，將導致智慧工廠應用和項目難以開展。而隨著物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等在工廠內(nèi)規(guī)?；涞?，工業(yè)設備互聯(lián)已經(jīng)取得了長足的進展。調(diào)研顯示，企業(yè)中 79% 的設備和資產(chǎn)都已經(jīng)連接到了網(wǎng)絡。

尤其是對于中大型制造企業(yè)而言，其不僅需要管理多家工廠，而且還要面臨不同工廠的差異化生產(chǎn)問題，加之產(chǎn)品甲方也在不斷加強對于供應鏈的監(jiān)管以確保交付周期與產(chǎn)品質(zhì)量，所以，中大型企業(yè)需要能夠處理龐雜數(shù)據(jù)流、實現(xiàn)多廠協(xié)同管理的智慧工廠解決方案。

毫無疑問，大量的工廠設備聯(lián)網(wǎng)所帶來的海量數(shù)據(jù)也恰恰是中大型企業(yè)實現(xiàn)多廠協(xié)同管理的基礎底座。然而，解決了設備互聯(lián)問題之后，如何挖掘數(shù)據(jù)價值從而輔助生產(chǎn)管理才是決策者最為關(guān)心的問題。在實際應用中，研華科技注意到大型生產(chǎn)型企業(yè)以及產(chǎn)品甲方均面臨著數(shù)據(jù)合理應用的挑戰(zhàn)：

一方面，產(chǎn)品甲方，尤其是大型 3C 企業(yè)與汽車企業(yè)，大多數(shù)會通過派駐企業(yè)代表來監(jiān)管自身供應鏈的生產(chǎn)質(zhì)量與交付周期，但企業(yè)代表往往并不熟悉工廠生產(chǎn)水平、日生產(chǎn)量以及生產(chǎn)設備運行情況等信息，更是很難在一天內(nèi)巡視完一個由十余個甚至二十余個大型車間組成的工廠。此外，產(chǎn)品甲方需要對供應鏈上的所有工廠生產(chǎn)情況進行集中監(jiān)管與數(shù)據(jù)整合分析，才能夠準確把控進程，確保產(chǎn)品能夠如期出貨、上市銷售，如遇局部疫情或原材料緊缺等情況，則需要及時調(diào)整消費市場的交貨日期。

另一方面，能夠承接大型企業(yè)訂單的制造商，其生產(chǎn)能力決定了其一般不會只服務于單一甲方，所以，當多產(chǎn)品并行生產(chǎn)時，遍布不同區(qū)域甚至不同國家的多個工廠、以及工廠內(nèi)的多個生產(chǎn)車間、生產(chǎn)線，應該如何分配產(chǎn)能、進行合理的產(chǎn)線規(guī)劃至關(guān)重要。

除此之外，大型生產(chǎn)型企業(yè)往往有成熟知識產(chǎn)權(quán)傍身，所以對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全性十分關(guān)注，一般會將其管理云平臺部署在私有云，但中小型工廠出于經(jīng)濟效益等方面的考量則可能會選擇公有云平臺。而對于產(chǎn)品甲方而言，想要集中監(jiān)管遍布全國、乃至全球多地的工廠，顯然公有云更加適合數(shù)據(jù)的通信與交互，但仍要面臨隨之而來的安全隱患。

研華科技扎根工業(yè)領域多年，不僅在生產(chǎn)設備互聯(lián)方面有著深厚積累，更是在微軟云服務的加持下推出了覆蓋中大型生產(chǎn)型企業(yè)協(xié)同管理需求的成熟解決方案。針對于多廠管理，研華科技提出了邊緣與云協(xié)同的架構(gòu)，將下屬工廠設定為邊緣節(jié)點，通過邊緣節(jié)點的智慧化升級，將單一工廠內(nèi)的生產(chǎn)情況統(tǒng)一反饋給處于云側(cè)的企業(yè)總部，如此一來，既保障了每個工廠內(nèi)部能夠通過智慧工廠解決方案持續(xù)提質(zhì)增效，企業(yè)總部也實現(xiàn)了集中監(jiān)管。

毫無疑問，無論是要監(jiān)管供應鏈上多個生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品甲方，亦或是要管理旗下多個工廠的生產(chǎn)企業(yè)，都要面臨由點及面的問題，即單一工廠內(nèi)部的數(shù)字化管理以及單一工廠生產(chǎn)運行情況對于整體的影響。而研華科技推出的“基于微軟Azure的云邊協(xié)同智慧工廠解決方案”則通過云邊協(xié)同架構(gòu)實現(xiàn)了統(tǒng)籌兼顧，同時還基于 Azure Stack HCI 混合云架構(gòu)，既滿足了總部通過公有云收集、整合數(shù)據(jù)的需求，還支持下屬工廠將一部分數(shù)據(jù)按照業(yè)務需求放在本地。

其中，“邊”指的是工廠內(nèi)部，承擔了單一工廠智慧化生產(chǎn)的任務；而“云”則是指總部，承擔了總部對下屬工廠集中監(jiān)管的責任。

研華云邊協(xié)同智慧工廠解決方案架構(gòu)圖

在工廠內(nèi)部，數(shù)字化的基礎就是數(shù)據(jù)采集，研華科技基于多年來在物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)領域的積累，已有50多款物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品通過了 Azure IoT 認證。利用這些網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，可以完成對 CNC 控制類設備、PLC 控制類設備、暖通空調(diào)、空壓、馬達、計量儀表以及各類傳感器的數(shù)據(jù)采集，采集數(shù)據(jù)會在 Azure IoT Edge 中，先進行初步清洗，再向上傳輸。工廠內(nèi)部，IoT Hub 可部署在 Azure Stack Hub 私有化平臺中，并且可以在 IoT Hub 中對工廠設備進行統(tǒng)一的管理，讓工廠設備的監(jiān)管清晰明確。而后基于研華設備物聯(lián)中心實現(xiàn)設備綜合效率管理、設施能源管理、SOP 管理、安燈管理、設備健康運維管理、生產(chǎn)現(xiàn)場管理等一系列智能制造應用。同時，針對不同工廠的實際需求，研華科技也可以為其提供定制化的功能應用，對癥下藥。并且由于很多大型制造業(yè)工廠，廠內(nèi)設備數(shù)量都是幾千臺的量級，網(wǎng)關(guān)的注冊與預配也成為了一個很大的工作量。在此方面，研華利用Azure IoT Device Provisioning Service 設備預配制服務，可以在無需進行過多的配置過程情況下將設備安全的連接到云端，進行設備的孿生，有效減少了部署和后期維護時所需要的時間與人力成本。

對于企業(yè)總部以及產(chǎn)品甲方而言，散布全球各地的工廠將其生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)實時接入 Azure 公有云平臺，而后在該平臺上進行整合分析，進而形成動態(tài)的可視化界面，供總部決策者實時監(jiān)管下屬工廠。具體而言，研華科技基于微軟 Azure IoT, Azure Stack HCI 混合云打造的智慧工廠公有云平臺可以實現(xiàn)工廠管理、設備監(jiān)控、報警推送、設備報表、設備預測、配置模板等功能。

首先，對于數(shù)據(jù)的傳輸和存儲需要遵守安全、IP政策和監(jiān)管制度的企業(yè)，其生產(chǎn)數(shù)據(jù)可透過部署私有云部署在本地，確保數(shù)據(jù)安全和遵循監(jiān)管制度，避免企業(yè)的專屬領域知識外流。數(shù)據(jù)脫敏后，可接入公有云。其次，對于數(shù)據(jù)流龐大、需要確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和實時性的企業(yè)，為了避免延遲和帶寬限制的影響， 可于多個分布式位置構(gòu)建私有云，每個位置按照本地任務的要求來傳輸、存儲和分析本地數(shù)據(jù)。最后，對于成本需要可預測、可控制的企業(yè)，混合云的使用，使企業(yè)既獲得公有云靈活便捷的使用方式、又獲得私有云的安全和速度，收獲同樣功能與特性的同時能夠?qū)Τ杀具M行預算和控制。真正實現(xiàn)云邊協(xié)同。

總而言之，大型生產(chǎn)型企業(yè)或產(chǎn)品甲方都需要同時監(jiān)管多個智慧工廠，研華科技智慧工廠解決方案“基于微軟Azure的云邊協(xié)同智慧工廠解決方案”真正實現(xiàn)了“內(nèi)外兼修、點面兼顧”。

以某外資食品加工廠的項目為例——企業(yè)總部需要對旗下所有工廠進行集中監(jiān)控，但由于全球各工廠生產(chǎn)的食品種類不同，工廠建設年代也不同，數(shù)字化程度差異較大，所以集團總部僅規(guī)定了需要匯總的管理數(shù)據(jù)格式和云平臺架構(gòu)，各個工廠可以自行規(guī)劃其數(shù)字化改造方案。研華科技為其提供的智慧工廠解決方案，既滿足了集團總部的云架構(gòu)要求，還在工廠內(nèi)部搭建了一套完整的私有化部署方案，改造項目分階段執(zhí)行，首期以OEE為核心，優(yōu)先解決設備綜合績效管理。

古往今來，居高位者需統(tǒng)籌全局，則要一覽群山，實時把控各個環(huán)節(jié)的進程；而下屬則需要在不斷進行自我優(yōu)化的同時，將相關(guān)的節(jié)點信息及時、準確地傳遞出去。如今，這種統(tǒng)籌兼顧的思維也同樣在數(shù)字化時代大放異彩，尤其是在受疫情沖擊下，不僅僅是制造業(yè)，越來越多的傳統(tǒng)行業(yè)都意識到了數(shù)字化技術(shù)在協(xié)同管理方面的巨大價值，而“云”作為沖破地緣限制的利刃，也已經(jīng)成為了企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主流方向。

具體到工業(yè)制造領域，研華科技基于Azure的多組態(tài)解決方案，為企業(yè)數(shù)字化變革提供了靈活的選擇。未來，研華也將積極發(fā)揮自身優(yōu)勢，持續(xù)賦能企業(yè)的數(shù)字化改造，砌筑起更多的智慧工廠！