NI與BrightMachines、工業(yè)富聯(lián)演繹軟件定義“智”造，釋放IIoT數據價(jià)值

引言：目前，由于A(yíng)I、5G等新興技術(shù)的加持，全球工業(yè)4.0進(jìn)程加快。埃森哲報告稱(chēng)，到2030年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)將為全球經(jīng)濟價(jià)值增加14萬(wàn)億美元。NI在工業(yè)領(lǐng)域深耕多年，一直在通過(guò)強大的生態(tài)圈為客戶(hù)提供更好的解決方案。在11月14~15日于上海舉行的NI（National Instruments）年度用戶(hù)大會(huì )NIDays Asia上，“智”造行業(yè)的頭部企業(yè)Bright Machines和工業(yè)富聯(lián)的演講嘉賓分享了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的最佳實(shí)踐，通過(guò)專(zhuān)家的分享，我們不難發(fā)現，自動(dòng)化與智能化是未來(lái)兩大發(fā)展方向，而數據的監測與分析則是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現商業(yè)價(jià)值的關(guān)鍵。

NI與Bright Machines攜手打造軟件定義的智能制造平臺

工業(yè)制造向智能制造轉型已是大勢所趨，如何面對轉型過(guò)程出現的自動(dòng)化系統的交付周期長(cháng)、自動(dòng)化系統的定制化問(wèn)題、生產(chǎn)測試中產(chǎn)品類(lèi)別多及產(chǎn)品功能多樣性的挑戰，已經(jīng)成為業(yè)界普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。

舊金山創(chuàng )企Bright Machines致力于解決工業(yè)自動(dòng)化的問(wèn)題，目前已經(jīng)推出了顛覆傳統模式的軟件定義的智能制造平臺，其核心是微工廠(chǎng)（Microfactory），由硬件平臺Bright Robotic Cells和軟件平臺Brightware組成。微工廠(chǎng)如何運轉呢？Bright Machines區域自動(dòng)化測試部高級總監高金波表示：“針對不同的產(chǎn)品，我們只需要在硬件上定制化和產(chǎn)品相接觸的這一部分，然后在Brightware的軟件菜單里配置微工廠(chǎng)所需要執行的功能，接下來(lái)把不同功能的微工廠(chǎng)連接在一起，最后可形成一條完整的生產(chǎn)線(xiàn)?！?/p>

Bright Robotic Cells的層級分為第0級到第4級，其中，層級1是整個(gè)測試系統的基礎架構加上通用的測試資源，層級2是針對某些特定應用的測試設備，這兩級決定了整個(gè)系統的靈活性和測試能力。高金波指出：“在這兩個(gè)層級的配置中，我們決定采用NI的PXI系統。此外，數據采集、現場(chǎng)可編程、自定義接口等方案都集成了NI的測試設備?！?/p>

圖1：Bright Machines微工廠(chǎng)硬件平臺

軟件定義的力量如何體現？高金波解釋道：“在微工廠(chǎng)軟件平臺中，Bright Machines把底層的設備驅動(dòng)和插件抽象化，用統一的格式來(lái)編寫(xiě)抽象化庫，在頂層會(huì )編寫(xiě)一個(gè)統一的用戶(hù)界面。針對不同產(chǎn)品的測試，不需要傳統的寫(xiě)代碼，只需要從抽象化庫里選擇所需要的功能模塊，即可完成整個(gè)測試過(guò)程?！?/p>

圖2：Bright Machines微工廠(chǎng)軟件平臺

在上面這個(gè)案例中，NI分布式系統管理的應用軟件SystemLink是微工廠(chǎng)軟件平臺的重要部分，Bright Machines可以通過(guò)SystemLink有效管理分布式節點(diǎn)和批量部署和升級軟件。同時(shí)，SystemLink也是NI兩大旗艦產(chǎn)品之一。在NIDays Asia上，NI大中華區工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與人工智能行業(yè)拓展經(jīng)理郭翹解讀了SystemLink的三大新增模塊的功能與意義：

l   資產(chǎn)管理模塊可以很方便地查看產(chǎn)線(xiàn)所有測試設備當前在線(xiàn)、離線(xiàn)和校準的情況，還可以查看過(guò)去一段時(shí)間每臺測試設備使用率的情況。該模塊不僅支持所有NI的硬件產(chǎn)品，也可以支持所有基于Windows操作系統的第三方硬件設備。

l   測試模塊匯總了所有測試機臺的測試結果，以最直觀(guān)報表的形式展現測試人員最關(guān)心的KPI。通過(guò)觀(guān)察過(guò)去30天每臺測試設備的直通率的情況，測試人員可以作出未來(lái)產(chǎn)能變化的預判，然后提供有效的信息給產(chǎn)線(xiàn)工程師，幫助他們在產(chǎn)能發(fā)生異常時(shí)進(jìn)行快速地跟進(jìn)分析。

l   數據模塊：使用 TDM Data Finder 模塊縮短搜索數據和開(kāi)發(fā)報告的時(shí)間；

圖3：NI分布式系統管理的應用軟件SystemLink

Bright Machines設計出了五種標準化測試平臺，包括多功能測試、射頻測試、音頻測試、聲學(xué)測試、安全性測試。這些平臺在市場(chǎng)上得到了一致好評，其優(yōu)勢可以總結為三點(diǎn)：

l   交付周期更短：傳統測試系統的交期一般在三個(gè)月以上，Bright Machines可以在四周之內完成整個(gè)系統的設計和架設；

l   資金投入減少：Bright Machines可以保證80%以上的硬件資源和軟件資源在不同的產(chǎn)品之間相互復用；

l   系統設計復雜降低：基于Bright Machines靈活的平臺，可以極大地簡(jiǎn)化整個(gè)系統設計和加工流程。

在NI與Bright Machines的合作過(guò)程中，NI的自動(dòng)化測試理念已經(jīng)成為Bright Machines Softly Different Manufacturing 的重要一環(huán)，Bright Machines通過(guò)自身的技術(shù)創(chuàng )新和NI平臺化的理念結合在一起，來(lái)保持其在行業(yè)中持續的領(lǐng)先地位。

工業(yè)富聯(lián)熄燈工廠(chǎng)與霧小腦X NI數據監測系統，這樣玩轉工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的基礎設施，是智能制造的核心技術(shù)之一。據前瞻產(chǎn)業(yè)研究院專(zhuān)家測算，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)2018年規模約為5313億元，2023年將達到萬(wàn)億元規模，待發(fā)掘空間巨大。提起中國工業(yè)制造，繞不開(kāi)的是“中國制造”名片——工業(yè)富聯(lián)。

在工業(yè)富聯(lián)從代工（代替別人制造加工）向“帶”工（未來(lái)帶領(lǐng)全球的制造往智能化方向發(fā)展）轉變的過(guò)程中，“熄燈工廠(chǎng)”是其引以為傲的成就之一。熄燈工廠(chǎng)并不只是無(wú)人而已，關(guān)鍵是如何利用監測和預測性分析的技術(shù)，把過(guò)去不可見(jiàn)的問(wèn)題可見(jiàn)化。

熄燈工廠(chǎng)中導入了OT、DT、AT和PT關(guān)鍵技術(shù)，富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)首席數據官劉宗長(cháng)表示：“我們跟NI在DT的領(lǐng)域中有許多的合作，NI軟硬件一體的設備給我們提供了大量的幫助，尤其是在快速地搭建狀態(tài)監測測試床、產(chǎn)品原型驗證等方面?！?/p>

通過(guò)NI的監測設備采集到關(guān)鍵有效的數據，進(jìn)行系統分析，從而對可能遇到的問(wèn)題做出預測性的分析。劉宗長(cháng)現場(chǎng)分享了一個(gè)預測分析成功應用的案例，在精密加工領(lǐng)域，工業(yè)富聯(lián)可以將刀具的磨損程度和壽命這兩個(gè)不可見(jiàn)的因素可見(jiàn)化。劉宗長(cháng)說(shuō)道：“我們將超過(guò)百種真實(shí)失效模式的現場(chǎng)數據與仿真結果結合，掌握了表征失效的關(guān)鍵參數。在數據采集方面，我們采用了NI的CompactRIO、電壓和振動(dòng)采集模塊，在測試過(guò)程中，把我們的數控系統與CompactRIO相連接，將不同采樣頻率的數據進(jìn)行對齊，保證在Fog  AI霧小腦上面的數據上面是規整的，并且是可用的?！?/p>

劉宗長(cháng)進(jìn)一步解釋道：“在Fog  AI  中我們也使用了NI提供的一些測試套件，保證我們能夠規?；墓芾硪粋€(gè)車(chē)間當中數量龐大的測試硬件和運算分析的程序。然后，我們會(huì )進(jìn)行信號處理和特征提取，再把這些數據上傳到云端去做分析，從而預測刀具的壽命和異常?！?/p>

圖4：工業(yè)富聯(lián)數據采集方案

基于NI的數據采集系統，工業(yè)富聯(lián)搭建的測試平臺做到了減少成本，提高經(jīng)濟效益：刀具成本下降了16%，產(chǎn)品不良率降低了3‰，意外停機時(shí)間減少了60%。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值變現的一個(gè)重要方式就是“利用數據”，但是工廠(chǎng)的數據監測普遍存在線(xiàn)纜布設成本高、現場(chǎng)施工復雜的挑戰，為幫助工程師降低運營(yíng)和維護成本，NI全新發(fā)布了即將在中國上市的無(wú)線(xiàn)監測產(chǎn)品，其中包括一個(gè)12通道的無(wú)線(xiàn)數采產(chǎn)品，通過(guò)連接已有的傳感器信號，無(wú)線(xiàn)模塊每天定時(shí)會(huì )將采集的原始波形發(fā)送回數十米以及上百米開(kāi)外的網(wǎng)關(guān)設備。還包含了一顆無(wú)線(xiàn)傳感器的產(chǎn)品，完全擺脫線(xiàn)纜的束縛，在軟件方面則有InsightCM軟件助陣，無(wú)論采集的原始波形還是提取的特征都可以匯總到InsightCM的服務(wù)器。其獨特的便捷性體現在僅僅需要打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)便可以進(jìn)行后續經(jīng)驗的判斷以及預測性維護、算法的研發(fā)。

圖5：NI無(wú)線(xiàn)監測設備

兩個(gè)案例的卓越成效顯示了NI軟件定義的平臺的領(lǐng)先性，工業(yè)領(lǐng)域一直都是NI關(guān)注的重點(diǎn)，未來(lái)NI還將進(jìn)一步加強與合作伙伴的合作，打造更強大的生態(tài)系統。