NI關(guān)注關(guān)鍵資產(chǎn)的控制與監(jiān)測(cè)

　　NI過去一直專注在測(cè)試、測(cè)量領(lǐng)域，現(xiàn)在開始針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域中的旋轉(zhuǎn)設(shè)備等重要資產(chǎn)提供領(lǐng)先的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)解決方案。在“物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者大會(huì)”的分論壇——智慧工廠上，NI中國行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理崔鵬介紹了NI的戰(zhàn)略。

　　物聯(lián)網(wǎng)主要有工業(yè)和消費(fèi)兩個(gè)領(lǐng)域。消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)方面，NI的方案主要是為消費(fèi)電子產(chǎn)品提供領(lǐng)先的測(cè)試、測(cè)量解決方案，保障產(chǎn)品的質(zhì)量和高可靠性。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方面，NI可以為諸如智慧工廠、傳統(tǒng)電廠改造、風(fēng)力發(fā)電等提供基于平臺(tái)化、模塊化、可定制的解決方案，為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供可快速部署的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)及工業(yè)大數(shù)據(jù)分析解決方案。

　　NI在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的角色

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要用軟件定制系統(tǒng)，分兩個(gè)層次：信息物理系統(tǒng)(CPS);工業(yè)大數(shù)據(jù)。信息物理系統(tǒng)主要由計(jì)算、通信、控制組成。工業(yè)大數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)管理。

　　為此，NI提供了物聯(lián)網(wǎng)的端到端解決方案架構(gòu)。主線有兩條：決策和控制，數(shù)據(jù)聚合和管理。具體地如下圖所示，智能感知不僅有傳感器和執(zhí)行器。傳感器需要采集物理世界的各種信號(hào)，諸如機(jī)器旋轉(zhuǎn)設(shè)備的加速度、位置等信號(hào)，還有紅外信號(hào)等，通過傳感器技術(shù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào);另外還需要控制被控對(duì)象，需要電機(jī)、數(shù)字I/O等執(zhí)行器部分。

　　第二部分，通過數(shù)據(jù)采集、控制和分析系統(tǒng)來完成控制需求。NI提供平臺(tái)化的策略，可以完成設(shè)備樣本的采集，同時(shí)可兼容NI業(yè)已存在的PLC控制器和軟件，通過組件進(jìn)行連接，另外完成視覺信號(hào)的收集。

　　第三部分，工廠有很多監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，位于云端和企業(yè)端，因此工廠的OT(操作技術(shù))需要和IT(信息技術(shù))團(tuán)隊(duì)緊密結(jié)合。NI解決方案可以幫助工廠管理分布式的設(shè)備，貫穿工廠的關(guān)鍵資產(chǎn)管理。

　　案例1：與空中客車合作的未來工廠

　　未來工廠的全工廠在線監(jiān)控如下圖所示。此案例用來說明NI的控制互聯(lián)、機(jī)器人視覺等能力。

　　NI的成功合作案例之一是空客公司項(xiàng)目?？湛凸驹谄渲悄芄S中應(yīng)用NI方案，將縮短10倍開發(fā)時(shí)間。通過如上圖框架實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案?？湛凸拘枰砑右恍┲悄芑墓ぞ撸渲幸环N是智能眼鏡，用智能眼鏡識(shí)別操作位置，以及識(shí)別執(zhí)行什么樣的操作、扭矩等。另外，假設(shè)可以識(shí)別部件工位和操作動(dòng)作，還可以把指令自動(dòng)發(fā)給未來的機(jī)械臂和機(jī)器人，讓它們執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通;第三，智能工具要執(zhí)行某種操作時(shí)，其傳感器設(shè)備在哪里?還需要其他機(jī)器人幫助它傳輸物料。這三者是空客公司未來想做的事。NI提供統(tǒng)一的平臺(tái)方式，來實(shí)現(xiàn)智能化工具的原型認(rèn)證。

　　下圖是空客布設(shè)了總線，有40萬個(gè)操作步驟，100多種工具。如果人去操作，任何一個(gè)人或順序有一個(gè)錯(cuò)誤，需要花費(fèi)很多時(shí)間追溯和解決這個(gè)問題。未來把執(zhí)行的操作進(jìn)行控制和記錄下來，通過智能化的方式可以實(shí)現(xiàn)。

　　在未來智能工廠的背景下，為了實(shí)現(xiàn)智能工廠的連接需求，NI有智能眼鏡、智能機(jī)械手的連接方案，NI提供了平臺(tái)化的方式。上面是總的LabVIEW RIO架構(gòu)。下面有兩部分：一部分是硬件，需要提供嵌入式系統(tǒng)，還可以通過板子實(shí)現(xiàn)原型設(shè)計(jì);另外是軟件算法層面，NI的核心是算法，可以提供眾多的信號(hào)處理函數(shù)和算法，來幫助實(shí)現(xiàn)機(jī)器識(shí)別的解決方案。

　　這里有個(gè)從眼鏡到智能控制的例子，如下圖，集成了FPGA芯片、ARM處理器芯片和數(shù)字I/O、機(jī)器識(shí)別接口，連接到數(shù)字眼鏡，圖像處理之后傳到智能工具上。

　　眾所周知，工廠中有很多現(xiàn)成的機(jī)器人。也許我們未來可以對(duì)這些機(jī)器人進(jìn)行管理和控制。通過NI模塊化的智能控制器，一方面發(fā)送指令給這些機(jī)器人，另外需要設(shè)計(jì)一些定制化的模塊以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

　　在未來，控制和視覺是分不開的，因此需要一個(gè)非常緊密的平臺(tái)，NI平臺(tái)可以解決這個(gè)問題，可以通過多個(gè)電機(jī)的聯(lián)動(dòng)，以及視覺方面(千兆以太網(wǎng)以及USB3.0接口)的視覺集成，來完成這種系統(tǒng)平臺(tái)的搭建。

　　此外，還需要一些人機(jī)交互接口，很多通過HMI(人機(jī)接口)來做。未來我們可以通過一個(gè)平臺(tái)，通過顯示接口連接一個(gè)顯示器，就可以在這一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)所有需要的功能。

　　大數(shù)據(jù)在Big Analog Data方面，需要解決數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)管理。這正是NI InsightCM分布式狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件的用武之地，可以采集動(dòng)態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)，分析波形數(shù)據(jù)，可視化原始數(shù)據(jù)和結(jié)果，生成和管理報(bào)警等功能。

　　InsightCM是專門針對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備、工程關(guān)鍵資產(chǎn)專門配置的。LabVIEW與InsightCM的關(guān)系如何?LabVIEW是開放的平臺(tái)，基于NI硬件可以做工業(yè)測(cè)量、測(cè)試的應(yīng)用。NI是從底層硬件系統(tǒng)+軟件架構(gòu)，通過InsightCM拿到數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫恕?/p>

　　案例2：智能發(fā)電廠企業(yè)級(jí)監(jiān)測(cè)架構(gòu)

　　在大數(shù)據(jù)方面，NI與美國最大的發(fā)電廠Duke Energy的合作是成功典范。

　　關(guān)于工業(yè)設(shè)備互聯(lián)。發(fā)電廠中的起重機(jī)、柴油機(jī)等需要進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。得益于NI的能力可以進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，對(duì)NI的關(guān)鍵資產(chǎn)進(jìn)行健康管理，所以NI在智能工廠中定義一些關(guān)鍵資產(chǎn)，進(jìn)行設(shè)備互聯(lián)，部署了CPS系統(tǒng)，去實(shí)現(xiàn)分布設(shè)備連接，傳輸?shù)絀nsightCM軟件。NI與美國最大的發(fā)電公司合作，全美國部署了60個(gè)服務(wù)器，來監(jiān)測(cè)智能終端的工作情況。

　　具體地，發(fā)電廠中有很多資產(chǎn)，過去故障診斷是事后維修，但是隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，人們希望提供系統(tǒng)級(jí)的維護(hù)解決方案，因此需要大數(shù)據(jù)的挖掘、分析和管理。

　　所以需要通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拿到工業(yè)大數(shù)據(jù)。人們?nèi)绾蚊鎸?duì)這樣的挑戰(zhàn)?其實(shí)我們需要一些專家懂你的設(shè)備和機(jī)器。由于每個(gè)機(jī)器的工況也不同，因此需要與業(yè)內(nèi)的方案廠商合作。需要分布式、大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)。NI InsightCM的解決方案是基于NI長達(dá)幾十年的積累，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和可靠。

　　我們的數(shù)據(jù)不是沒用、沒有價(jià)值的數(shù)據(jù)，但是需要分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)這些信息和數(shù)據(jù)不夠完整、準(zhǔn)確、關(guān)鍵。我們通過這種軟件平臺(tái)方式，以及NI的硬件CPS平臺(tái)，完成數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。一個(gè)模式是靜態(tài)數(shù)據(jù)和生態(tài)數(shù)據(jù)的采集，第二幫助實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的搭建與可視化，第三，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理、配置和調(diào)試，以及用戶權(quán)限的管理。這是NI在智慧工廠中所做的，這相當(dāng)于測(cè)試測(cè)量。

　　目前，與Duke Energy的合作已執(zhí)行了3~5年的時(shí)間。希望在全美國不同的電廠和工廠實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備的監(jiān)測(cè)和管理，需要非常好的架構(gòu)。部署InsightCM服務(wù)器，需要3萬臺(tái)服務(wù)器，并結(jié)合NI的數(shù)據(jù)采集和測(cè)試測(cè)量。另外在企業(yè)中搭建了監(jiān)控中心，可把數(shù)據(jù)收集，放入專家?guī)欤M(jìn)行智能化的診斷。

　　后端分析軟件：LabVIEW Watchdog Agent平臺(tái)

　　另外針對(duì)NI的大數(shù)據(jù)分析和管理：前端大數(shù)據(jù)收集，依靠InsightCM軟件。后端如何分析?NI有LabVIEW Watchdog Agent平臺(tái)，來允許用戶和機(jī)構(gòu)進(jìn)行二次開發(fā)。這二次開發(fā)時(shí)針對(duì)我們不同的設(shè)備、需求，來對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行定制的開發(fā)和智能診斷。LabVIEW Watchdog Agent會(huì)提供一些相應(yīng)的算法，這樣可以快速地部署這些方案，以及對(duì)大數(shù)據(jù)的分析和處理。

　　這里，LabVIEW Watchdog Agent非常值得一提。它是今年——2015年，智能維護(hù)系統(tǒng)中心(IMS)和NI正式將LabVIEW Watchdog Agent推向市場(chǎng)的。追溯歷史，智能維護(hù)系統(tǒng)由李杰教授首先提出，旨在保證設(shè)備系統(tǒng)“近零故障”，推動(dòng)預(yù)測(cè)性診斷維護(hù)及健康管理技術(shù)應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)中。2001年美國有關(guān)機(jī)構(gòu)成立了“智能維護(hù)系統(tǒng)(IMS)”中心。十年后的2011年，通過NI向全球發(fā)布了其Watchdog Agent工具包軟件產(chǎn)品，已取得多項(xiàng)重要發(fā)明專利，涉及機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、工業(yè)制造、電動(dòng)汽車電池等應(yīng)用領(lǐng)域。

　　國內(nèi)外合作

　　最后，NI目前推動(dòng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)的發(fā)展。IIC(工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟)的會(huì)員有GE、IBM和Cisco等大公司。NI也與很多國際化公司有合作，例如與IBM進(jìn)行設(shè)備方案監(jiān)測(cè)和設(shè)備故障診斷工作。NI目前也正在與國內(nèi)領(lǐng)先的公司合作，共同推廣工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目落地。

　　在中國的哪些領(lǐng)域有機(jī)會(huì)?例如關(guān)鍵資產(chǎn)的監(jiān)測(cè)，在工業(yè)4.0時(shí)代的在線檢測(cè)和故障預(yù)測(cè)診斷等。具體地，制造工廠的數(shù)控機(jī)床很多還沒有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以添加在線檢測(cè)系統(tǒng)。