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【简单自动化】mapp如何让您的机器满足用户的数字化需求?
来源: 贝加莱作者: 贝加莱时间:2020-05-29 17:08:15点击:2351

专注于工艺开发的机器制造商对如何推进自身数字化能力有一定的困惑,例如:

1、这是否需要对现有系统进行大的升级?

2、是否需要自己拥有一个数字化团队?

3、工艺是我们的核心竞争力,但是,越来越多的来自终端用户的数字化需求如何满足?

作为机器制造商必须考虑到—“我们需要被集成到整个生产中”,与别的机器互联,也要与ERP/MES集成,还要与云、边缘平台实现集成。是的,如何让您的机器具有数字化融合能力是一个赢得未来终端大厂业务的关键一环,因此,我们有必要探讨如何应对这一挑战?是否存在简单的方式实现这一点呢?

5月15日我们发表了《如何让自动化变得更简单?》,而在5月22日我们谈到了《贝加莱五大优势与您共塑机器竞争力》,本次,我们就与您一起思考,我们如何“共同应对”这一挑战,这里,我们以mapp中的一些与数据采集、处理、传输、呈现相关的模块来作为说明,告诉您“简洁之道”。

什么是mapp?

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图1-什么是mapp?


以最简单的理解就是mapp就相当于AppStore里的APP,如图1,而开发环境是苹果的iOS SDK和贝加莱Automation Studio的区别,而运行环境就是苹果的iOS和贝加莱的Automation Runtime的区别,自动化系统需要实时操作系统。

mapp如何赋能机器数字化连接能力?

mapp中包含了很多跟行业工艺、机电对象相关的模块,但也包含了机器提供数字化服务能力相关的APP。

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mappOEE

对于生产企业而言,OEE是一个核心指标,在《改变世界的机器》中对于精益生产的描述有句话说“世界级的工厂OEE要达到85%”,关于OEE,用图2简单说明。

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图2-OEE的计算


如果用比较直白的话来描述为什么OEE重要,假设用户投资了1亿在一个产线上,那么OEE是85%意味着它85%的时间在帮他赚钱(生产出合格的产品、稳定的满负载运行),而另外15%的时间则在给你浪费(故障、空转、开机浪费、运行中的不良品等),在机器的六大浪费里就包括了开机、工艺切换、非计划停机、生产中的故障等环节,那么,OEE是衡量您机器的关键指标,也是您的机器赢得竞争的关键。

mappOEE则是将机器的生产品质参数(如不良品统计)、有效运行时间、性能进行统计,然后进行计算,并直观的方式呈现给工厂的运营经理。在Automation Studio中您可以配置一个mappOEE模块,将相应数据变量与之对应,就可以形成OEE的统计,并以可视化的形式来显示在仪表盘上。

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图3-mappOEE可以直观显示在您的HMI上

mappOEE可以通过mappVIEW的HMI设计更为直观,便利的显示,mapp模块之间是有数据关联关系的。

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mappEnergy让您机器实现能源数据采集

对于工厂来说,小批量、多品种是比较显著的特征,对工厂而言,成本精准合算就需要更小的数据粒度。即,能源精准计量、能源的综合分析都是用以提升生产运营效率的重要因素,而mappEnergy则为机器提供了能源计量的手段。

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图4-mappEnergy的模块关系

图4可以看到,mappEnergy这个APP可以和机器的传动轴的参数连接,获得其能耗数据,又可以通过MpEnergyCoreUI来提供图形化显示的接口。

mappEnergy是可以对哪些能耗进行统计?

◼ 系统的传动能耗,电能的消耗;

◼ 根据传感器进行的热、流体能耗统计;

◼ 能量的功率、无功功率、功率因素校正等信息,如图仅需配置1个X20的能源监测模块;

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图5--能源监测模块X20AP

通过在系统中配置一个X20能源监测模块,如图4,就可以把变压器、动力系统的能源信号接入,并由mappEnergy模块对其进行数据的读取,即可呈现在机器的HMI,也可以被远程访问。

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mappTweet-数据推送

mappTweet则是基于一个安全的机制来实现对生产现场的运行状态的反馈,这种方式可以是短信、也可以是邮件(这里的Tweet并非是指Facebook的Tweet,而是指这种移动端的方式)。

如何通过mappTweet实现信号发送?

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图6-如何实现mappTweet的短信传送

如图6所示,在mappTweet中配置您的远程手机的电话号码,当设置有报警时,可以通过移动网络如3G/4G/5G网络发送到现场维护人员的手机上,当然中间这个SiteManager的角色主要是一个“安全的连接”(可以参考之前的工程师的痛与客户的担忧—如何安全的远程维护),SiteManager可以让您插入一张SIM卡。

当然,可以发消息的技术,也可以发电子邮件,可以在mappTweet中配置邮件服务和地址,并将数据对应的与之关联。

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mappAudit-审计追踪

在制药工业,对于机器的数据的不可篡改与质量相关的审计追踪是满足监管“合规”的重要要求,不是质量要满足要求,而且是过程要满足要求,数据不可篡改,可追溯,mappAudit就是满足FDA 21CFR Part 11合规性需求。

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图7-mappAudit实现审计追踪

mappAudit与另一个mappUser配合使用,对于机器的操作授权和登录由mappUser来完成,而mappAudit将对整个操作过程,无论是配方、报警确认、生产等的操作均被记录在案,以便后续追踪,并且所生成的是一个加密的文件,防止篡改。

这个功能同样对于终端生产企业来说比较关键,制药、食品饮料工业的用户需要这样的功能配置。

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mappData-过程运行数据的追踪

在mappData功能中可以对机器中的关键数据进行配置,以便追踪,这些数据也可以作为数字化连接中的配置参数,功能包括以下:

◼ 存放运行的过程变量;

◼ 可以以CSV文件方式导出;

◼ mappDate提供UI接口可以用于可视化呈现;

这些数据可以干什么用呢?

◼ 对于机器学习而言,可以访问这些参数进行数据学习,通过mappData来配置所需的参数;

◼ 用于数据的呈现-可以在MES/ERP系统来获得配置;

◼ 用于工程师通过数据分析,以对程序、故障、参数、模型等进行升级;

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mappAlarm-报警

通过mappAlarm可将整个机器的报警都进行记录,并且分析哪些报警出现的频率高?

mappAlarm可以便利的配置出各种报警功能,这些功能可以实现以下能力:

◼ 通过mappTweet进行发布;

◼ 在HMI上进行直观的呈现;

◼ 对报警进行记录,并生成CSV文件;

mappAlarm可以快速让机器开发者配置自己的系统报警功能,对于End User来说,这些报警可以以多种形式用于分析系统故障。

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mappSQL-与数据库的连接

mappSQL则是一个可以用于与各种工业数据库进行连接的模块,它可以配置如图8

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图8-mappSQL与数据库的连接

mappSQL可以干哪些事?

◼ 读取来自上位系统如MES/ERP的配方、任务与指令;

◼ 可以为上位系统提供本地的参数读取;

◼可以将mappTweet、mappAudit、mappData、mappRecipe这些与数字化系统实现数据交互。

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mappVIEW-数字化呈现

数字化有一个显著的环节包括了“可视化”呈现问题,mappVIEW就是来实现这些问题的关键。关于这个点可以参考之前的文章-HMI设计的艺术与哲学思考一文,主要是从HMI设计的角度介绍了mappVIEW。

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图9-mappVIEW基于OPC UA的连接能力

但mappVIEW还不止于HMI设计的精美与艺术感,因为更为重要的是mappVIEW本身还提供了一种更为简便的数字化访问能力。

由于mappVIEW基于OPC UA的能力而开发(如图9所示),而OPC UA支持Http、WebService服务,包括JavaScript、HTML、CSS格式的客户端数据访问,这使得远程的IE、Chrome、Safari都可以访问机器上的数据,具有自适应屏幕的能力。

如何实现这些mapp功能与系统的连接?

当上面所讲的这些mapp功能在机器配置后,用于机器本地功能的开发,然后在Automation Studio中对这些变量建立与OPC UA Server的映射,这样,数据就会被写入到OPC UA server中,通过OPC UA Client进行访问,如图9所示。

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图10-mapp实现数字化能力

如图10所示,在Automation Studio针对机器“配置”mapp数据类模块,下载并运行在PLC上,各种mapp模块的参数可以被配置到OPC UA Server中,建立映射,也可以通过MQTT协议建立与云服务平台、边缘平台的连接,通过SiteManager提供安全性,机器的数据可以被融入并应用于以下工厂运营场景:

(1)移动端的呈现、故障、生产状态参数发布,包括OEE,能源、设备状态、质量等客户关心的数据,并可以发布消息、邮件等方式提供报警;

(2)数字孪生应用:返回机器的参数给设计端,或者对于企业的数字孪生应用提供动态数据的交互;

(3)为ERP/MES的数据库提供上下行数据的交互,即可读取系统的指令与参数,也可以写入到数据库用于生产运营统计。

(4)针对机器学习:用于各种参数寻优、缺陷识别、预测性维护等智能任务。

综上所述,贝加莱的mapp可以赋予您机器数字化连接与实现,让您融入到终端用户对于数字化运营、智能转型的规划中,而这些无需额外的增加太多的成本—因为,它原本属于贝加莱系统的软件组件,仅需简单配置,即可赋能您的机器进入数字化,获取在终端生产客户那里的领先地位。

它可不是锦上添花—而是关乎如何快速融入数字化的浪潮,为您的机器赢得先机!

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