NI關(guān)注關(guān)鍵資產(chǎn)的控制與監測

　　NI過(guò)去一直專(zhuān)注在測試、測量領(lǐng)域，現在開(kāi)始針對工業(yè)領(lǐng)域中的旋轉設備等重要資產(chǎn)提供領(lǐng)先的在線(xiàn)狀態(tài)監測解決方案。在“物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)者大會(huì )”的分論壇——智慧工廠(chǎng)上，NI中國行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理崔鵬介紹了NI的戰略。

　　物聯(lián)網(wǎng)主要有工業(yè)和消費兩個(gè)領(lǐng)域。消費物聯(lián)網(wǎng)方面，NI的方案主要是為消費電子產(chǎn)品提供領(lǐng)先的測試、測量解決方案，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(chǎng)、傳統電廠(chǎng)改造、風(fēng)力發(fā)電等提供基于平臺化、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(xiàn)狀態(tài)監測及工業(yè)大數據分析解決方案。

　　NI在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的角色

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統需要用軟件定制系統，分兩個(gè)層次：信息物理系統(CPS);工業(yè)大數據。信息物理系統主要由計算、通信、控制組成。工業(yè)大數據包括數據管理、數據分析和系統管理。

　　為此，NI提供了物聯(lián)網(wǎng)的端到端解決方案架構。主線(xiàn)有兩條：決策和控制，數據聚合和管理。具體地如下圖所示，智能感知不僅有傳感器和執行器。傳感器需要采集物理世界的各種信號，諸如機器旋轉設備的加速度、位置等信號，還有紅外信號等，通過(guò)傳感器技術(shù)轉化成數字信號;另外還需要控制被控對象，需要電機、數字I/O等執行器部分。

　　第二部分，通過(guò)數據采集、控制和分析系統來(lái)完成控制需求。NI提供平臺化的策略，可以完成設備樣本的采集，同時(shí)可兼容NI業(yè)已存在的PLC控制器和軟件，通過(guò)組件進(jìn)行連接，另外完成視覺(jué)信號的收集。

　　第三部分，工廠(chǎng)有很多監測系統，位于云端和企業(yè)端，因此工廠(chǎng)的OT(操作技術(shù))需要和IT(信息技術(shù))團隊緊密結合。NI解決方案可以幫助工廠(chǎng)管理分布式的設備，貫穿工廠(chǎng)的關(guān)鍵資產(chǎn)管理。

　　案例1：與空中客車(chē)合作的未來(lái)工廠(chǎng)

　　未來(lái)工廠(chǎng)的全工廠(chǎng)在線(xiàn)監控如下圖所示。此案例用來(lái)說(shuō)明NI的控制互聯(lián)、機器人視覺(jué)等能力。

　　NI的成功合作案例之一是空客公司項目?？湛凸驹谄渲悄芄S(chǎng)中應用NI方案，將縮短10倍開(kāi)發(fā)時(shí)間。通過(guò)如上圖框架實(shí)現這個(gè)方案?？湛凸拘枰砑右恍┲悄芑墓ぞ?，其中一種是智能眼鏡，用智能眼鏡識別操作位置，以及識別執行什么樣的操作、扭矩等。另外，假設可以識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(lái)的機械臂和機器人，讓它們執行，實(shí)現互聯(lián)互通;第三，智能工具要執行某種操作時(shí)，其傳感器設備在哪里?還需要其他機器人幫助它傳輸物料。這三者是空客公司未來(lái)想做的事。NI提供統一的平臺方式，來(lái)實(shí)現智能化工具的原型認證。

　　下圖是空客布設了總線(xiàn)，有40萬(wàn)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)錯誤，需要花費很多時(shí)間追溯和解決這個(gè)問(wèn)題。未來(lái)把執行的操作進(jìn)行控制和記錄下來(lái)，通過(guò)智能化的方式可以實(shí)現。

　　在未來(lái)智能工廠(chǎng)的背景下，為了實(shí)現智能工廠(chǎng)的連接需求，NI有智能眼鏡、智能機械手的連接方案，NI提供了平臺化的方式。上面是總的LabVIEW RIO架構。下面有兩部分：一部分是硬件，需要提供嵌入式系統，還可以通過(guò)板子實(shí)現原型設計;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處理函數和算法，來(lái)幫助實(shí)現機器識別的解決方案。

　　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處理器芯片和數字I/O、機器識別接口，連接到數字眼鏡，圖像處理之后傳到智能工具上。

　　眾所周知，工廠(chǎng)中有很多現成的機器人。也許我們未來(lái)可以對這些機器人進(jìn)行管理和控制。通過(guò)NI模塊化的智能控制器，一方面發(fā)送指令給這些機器人，另外需要設計一些定制化的模塊以實(shí)現聯(lián)動(dòng)。

　　在未來(lái)，控制和視覺(jué)是分不開(kāi)的，因此需要一個(gè)非常緊密的平臺，NI平臺可以解決這個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)多個(gè)電機的聯(lián)動(dòng)，以及視覺(jué)方面(千兆以太網(wǎng)以及USB3.0接口)的視覺(jué)集成，來(lái)完成這種系統平臺的搭建。

　　此外，還需要一些人機交互接口，很多通過(guò)HMI(人機接口)來(lái)做。未來(lái)我們可以通過(guò)一個(gè)平臺，通過(guò)顯示接口連接一個(gè)顯示器，就可以在這一個(gè)平臺上實(shí)現所有需要的功能。

　　大數據在Big Analog Data方面，需要解決數據管理、數據分析和系統管理。這正是NI InsightCM分布式狀態(tài)監測軟件的用武之地，可以采集動(dòng)態(tài)和靜態(tài)數據，分析波形數據，可視化原始數據和結果，生成和管理報警等功能。

　　InsightCM是專(zhuān)門(mén)針對旋轉設備、工程關(guān)鍵資產(chǎn)專(zhuān)門(mén)配置的。LabVIEW與InsightCM的關(guān)系如何?LabVIEW是開(kāi)放的平臺，基于NI硬件可以做工業(yè)測量、測試的應用。NI是從底層硬件系統+軟件架構，通過(guò)InsightCM拿到數據后，把數據傳輸到云端。

　　案例2：智能發(fā)電廠(chǎng)企業(yè)級監測架構

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

　　關(guān)于工業(yè)設備互聯(lián)。發(fā)電廠(chǎng)中的起重機、柴油機等需要進(jìn)行在線(xiàn)監測。得益于NI的能力可以進(jìn)行數據挖掘，對NI的關(guān)鍵資產(chǎn)進(jìn)行健康管理，所以NI在智能工廠(chǎng)中定義一些關(guān)鍵資產(chǎn)，進(jìn)行設備互聯(lián)，部署了CPS系統，去實(shí)現分布設備連接，傳輸到InsightCM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(lái)監測智能終端的工作情況。

　　具體地，發(fā)電廠(chǎng)中有很多資產(chǎn)，過(guò)去故障診斷是事后維修，但是隨著(zhù)工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，人們希望提供系統級的維護解決方案，因此需要大數據的挖掘、分析和管理。

　　所以需要通過(guò)監測系統拿到工業(yè)大數據。人們如何面對這樣的挑戰?其實(shí)我們需要一些專(zhuān)家懂你的設備和機器。由于每個(gè)機器的工況也不同，因此需要與業(yè)內的方案廠(chǎng)商合作。需要分布式、大數據的挑戰。NI InsightCM的解決方案是基于NI長(cháng)達幾十年的積累，實(shí)現了數據的準確和可靠。

　　我們的數據不是沒(méi)用、沒(méi)有價(jià)值的數據，但是需要分析的時(shí)候，發(fā)現這些信息和數據不夠完整、準確、關(guān)鍵。我們通過(guò)這種軟件平臺方式，以及NI的硬件CPS平臺，完成數據監測系統。一個(gè)模式是靜態(tài)數據和生態(tài)數據的采集，第二幫助實(shí)現網(wǎng)絡(luò )架構的搭建與可視化，第三，實(shí)現系統的管理、配置和調試，以及用戶(hù)權限的管理。這是NI在智慧工廠(chǎng)中所做的，這相當于測試測量。

　　目前，與Duke Energy的合作已執行了3~5年的時(shí)間。希望在全美國不同的電廠(chǎng)和工廠(chǎng)實(shí)現不同設備的監測和管理，需要非常好的架構。部署InsightCM服務(wù)器，需要3萬(wàn)臺服務(wù)器，并結合NI的數據采集和測試測量。另外在企業(yè)中搭建了監控中心，可把數據收集，放入專(zhuān)家庫，進(jìn)行智能化的診斷。

　　后端分析軟件：LabVIEW Watchdog Agent平臺

　　另外針對NI的大數據分析和管理：前端大數據收集，依靠InsightCM軟件。后端如何分析?NI有LabVIEW Watchdog Agent平臺，來(lái)允許用戶(hù)和機構進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。這二次開(kāi)發(fā)時(shí)針對我們不同的設備、需求，來(lái)對這些設備進(jìn)行定制的開(kāi)發(fā)和智能診斷。LabVIEW Watchdog Agent會(huì )提供一些相應的算法，這樣可以快速地部署這些方案，以及對大數據的分析和處理。

　　這里，LabVIEW Watchdog Agent非常值得一提。它是今年——2015年，智能維護系統中心(IMS)和NI正式將LabVIEW Watchdog Agent推向市場(chǎng)的。追溯歷史，智能維護系統由李杰教授首先提出，旨在保證設備系統“近零故障”，推動(dòng)預測性診斷維護及健康管理技術(shù)應用與工業(yè)生產(chǎn)中。2001年美國有關(guān)機構成立了“智能維護系統(IMS)”中心。十年后的2011年，通過(guò)NI向全球發(fā)布了其Watchdog Agent工具包軟件產(chǎn)品，已取得多項重要發(fā)明專(zhuān)利，涉及機械設備系統、風(fēng)力發(fā)電、工業(yè)制造、電動(dòng)汽車(chē)電池等應用領(lǐng)域。

　　國內外合作

　　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)行設備方案監測和設備故障診斷工作。NI目前也正在與國內領(lǐng)先的公司合作，共同推廣工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目落地。

　　在中國的哪些領(lǐng)域有機會(huì )?例如關(guān)鍵資產(chǎn)的監測，在工業(yè)4.0時(shí)代的在線(xiàn)檢測和故障預測診斷等。具體地，制造工廠(chǎng)的數控機床很多還沒(méi)有監測系統，可以添加在線(xiàn)檢測系統。