當今快節(jié)奏、按訂單生產(chǎn)的制造環(huán)境嚴重依賴于整個企業(yè)的信息自由流動。制造商不僅需要信息來高效地制造產(chǎn)品,還需要捕獲對記錄質(zhì)量至關(guān)重要的信息,
以便建立審計跟蹤以滿足客戶和監(jiān)管要求。不幸的是,越來越多的技術(shù)和軟件應用程序不使用相同的語言,這常常阻礙信息的自由流動。
長期以來,信息和控制技術(shù)以及制造軟件應用程序一直用于提高制造效率并推動持續(xù)改進。例如,PLC 可用于自動化制造過程。數(shù)據(jù)庫可用于組織滿足客戶訂單
所需的調(diào)度和產(chǎn)品規(guī)格數(shù)據(jù)。商業(yè)智能應用程序可以提供有關(guān)如何處理工作訂單的見解以及對關(guān)鍵績效指標的分析。
在過去的十年中,制造商在兩大領(lǐng)域進行了投資:業(yè)務系統(tǒng)應用和車間技術(shù)。業(yè)務系統(tǒng)應用包括企業(yè)資源規(guī)劃、商業(yè)智能、客戶服務、維護管理等驅(qū)動業(yè)務的應用。
為了推動生產(chǎn),公司投資了廣泛的車間技術(shù),包括:PLC、HMI、條形碼、視覺、尋呼機、字幕、電子郵件和數(shù)據(jù)庫等。在這兩個領(lǐng)域,公司都建立了企業(yè)標準,
以努力從開發(fā)和支持的角度實現(xiàn)一致性和效率。
展望未來,優(yōu)化制造商在業(yè)務系統(tǒng)應用程序和車間控制方面的投資將需要采用數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)設施,該基礎(chǔ)設施同樣為企業(yè)拼接提供標準——將業(yè)務應用程序和車間技術(shù)無縫連接時尚。
今天的問題是很少有應用程序和技術(shù)使用同一種語言——沒有通用的翻譯器。
數(shù)據(jù)傳輸實用程序 (DTU) 是一種翻譯器,一種中間件技術(shù),可解決企業(yè)拼接框架內(nèi)的兩個實時數(shù)據(jù)管理功能:1) 技術(shù)和應用程序之間的快速、透明、可靠的連接,以及
2) 簡化的邏輯處理 –定義與任何兩種技術(shù)或應用程序之間的數(shù)據(jù)移動相關(guān)的詳細信息的觸發(fā)器。DTU 使制造操作中的每個應用程序和技術(shù)都能像從一開始就設計為一起工作一樣運行。
數(shù)據(jù)傳輸實用程序架構(gòu)提供了許多好處,包括:
更快地適應商業(yè)環(huán)境的變化
從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌葘贸绦蜻M行微小的更改,而無需給工程師或系統(tǒng)分析師帶來負擔
減少或消除編寫自定義代碼和復雜應用程序的時間
隨著組織在技術(shù)和應用程序方面的現(xiàn)有和未來投資被利用而不是被替換,隨著時間的推移和多個集成項目降低開發(fā)成本。企業(yè)連接趨勢
DTU 市場最近出現(xiàn),公司正在轉(zhuǎn)向?qū)S脭?shù)據(jù)傳輸技術(shù),原因如下:1) 提高產(chǎn)品質(zhì)量和整體生產(chǎn)力的迫切需求,2) 越來越多的應用程序和技術(shù)今天正在部署需要集成,
3) 上市時間,這迫使開發(fā)人員/工程師在壓縮或縮短的時間框架內(nèi)構(gòu)建應用程序,以及 4) 軟件和技術(shù)供應商采用行業(yè)接受的開放標準,
使 DTU 能夠通過創(chuàng)建與這些開放標準的鏈接來連接廣泛的應用程序和技術(shù),以及 5) 與使用傳統(tǒng)軟件方法解決連接問題相關(guān)的成本。
迄今為止,連接需求已通過各種方法得到解決,包括:
a) 自定義 Visual Basic 和/或 C++ 代碼,b) 人機界面 (HMI) 產(chǎn)品——主要利用自定義 VBA 和腳本,以及 c) 制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES) ) 或業(yè)務系統(tǒng)應用程序解決方案,
其數(shù)據(jù)收集能力有限,可滿足其特定軟件應用程序的最低要求。
越來越多的應用程序和技術(shù)都共享對實時數(shù)據(jù)的基本需求,這造成了傳統(tǒng)集成方法不再可行的技術(shù)斷點。以下說明了這種趨勢導致的連接可能性和相關(guān)交易數(shù)量的增加。
企業(yè)拼接驅(qū)動程序
數(shù)量增加應用程序和技術(shù)連接和事務
如下圖所示,通過點對點自定義程序或獨立驅(qū)動程序或接口將一些應用程序連接到一些技術(shù)是一回事。
然而,將許多應用程序連接到許多技術(shù)是另一回事。
概念 DTU 架構(gòu)
DTU 為程序員和開發(fā)人員提供了一種用戶友好的方式來建立與范圍廣泛且數(shù)量不斷增加的應用程序和技術(shù)的鏈接。在非常簡單的層面上,識別數(shù)據(jù)傳輸實用程序角色的信息
技術(shù)解決方案具有三個組件,包括:1) 業(yè)務應用或表示層,2) 數(shù)據(jù)傳輸層,以及 3) 技術(shù)層。下面說明了這種簡單但更靈活的架構(gòu)方法:
除了提供技術(shù)和應用程序連接或轉(zhuǎn)換功能外,DTU 還結(jié)合了先進的觸發(fā)邏輯,用于根據(jù)時間或事件安排自動數(shù)據(jù)傳輸。DTU 通常提供一個簡單、用戶友好的界面,使對數(shù)據(jù)流要求有過程級別理解的個人能夠配置實用程序以滿足給定應用程序的特定需求。DTU 還允許開發(fā)人員重新格式化或操作他們正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
在典型的設施中,DTU 提供車間技術(shù)集成以及車間到頂層業(yè)務應用程序集成。DTU 為公司提供了選擇旨在滿足非常特定需求的最佳軟件應用程序的選項,而不是選擇試圖以一刀切解決方案解決廣泛需求的單片包。
DTU 使公司能夠選擇一流的技術(shù)——通常具有豐富的產(chǎn)品功能和具有競爭力的價格——因為 DTU 以無縫且廉價的方式將這些應用程序和技術(shù)組合在一起。
需求的多樣性決定了可以配置為匹配工廠模型和業(yè)務規(guī)則的軟件實用程序。其結(jié)果是一個更敏捷的架構(gòu),能夠以無中斷的方式快速添加新的應用程序和技術(shù)。
數(shù)據(jù)傳輸實用程序的要點
DTU 通過提供與各種技術(shù)的連接,為開發(fā)人員提供了一種標準、可靠的方式來在整個工廠中移動數(shù)據(jù)。它們充當連接應用程序和技術(shù)的信息中心
。如果沒有 DTU,開發(fā)人員如果不編寫大量自定義代碼或使用有限的 PLC、HMI 和 MES 軟件產(chǎn)品來處理數(shù)據(jù)傳輸,就無法在其操作中輕松連接越來越多的技術(shù)和應用程序。
以下重點介紹了解決數(shù)據(jù)傳輸要求的軟件工具所必需的基本功能。
易用性
DTU 應縮短開發(fā)時間并為客戶節(jié)省資金。工廠人員應該能夠輕松地建立連接、建立聯(lián)系并應用業(yè)務規(guī)則或觸發(fā)邏輯以進行數(shù)據(jù)交換,
而所需時間只是編寫自定義代碼或配置其他不太專注的軟件產(chǎn)品(例如在 MES 空間中發(fā)揮作用的軟件產(chǎn)品)的一小部分時間.
通過允許開發(fā)人員在構(gòu)建解決方案時專注于創(chuàng)造力和創(chuàng)新,而不是構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸實用程序或基礎(chǔ)設施,系統(tǒng)集成成本應該會大大降低。
即使是最復雜的數(shù)據(jù)交換規(guī)則或邏輯集,直觀的、基于向?qū)У钠聊灰矐龑ч_發(fā)人員。
開放式連接
在大多數(shù)工廠中,一個復雜的因素是廣泛的技術(shù)和應用程序?qū)е孪到y(tǒng)拼湊而成,每個系統(tǒng)都有自己的邏輯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和通信機制。
由于廣泛的開放標準、技術(shù)和應用協(xié)議,DTU 應該以不偏不倚的方式與盡可能多的技術(shù)或應用開放接口。從一種技術(shù)或應用程序遷移到另一種技術(shù)或應用程序應該是透明和一致的。DTU 應該是可擴展的——這意味著它應該很容易適應或適應新技術(shù)或行業(yè)采用的標準,以及與舊系統(tǒng)的接口。
可靠的連接
可靠性和數(shù)據(jù)傳輸完整性是必須的。DTU 必須可靠地保持連接并確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴O冗M的數(shù)據(jù)排隊算法必須保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在數(shù)據(jù)傳輸事件發(fā)生的那一刻有效。這確保了應用程序中使用的數(shù)據(jù)是有效的。該產(chǎn)品應包含許多系統(tǒng)容錯功能。例如,如果數(shù)據(jù)傳輸命令未能成功執(zhí)行(可能是因為外部設備或系統(tǒng)不可用),
則該命令被放置在失敗的命令隊列中。該技術(shù)應提供對任何失敗的命令隊列項的自動重試。熱故障轉(zhuǎn)移功能可確保應用程序在發(fā)生硬件故障時繼續(xù)運行。
未來連接
除了使當今的解決方案可靠工作的基本要素之外,DTU 還必須為通信技術(shù)的未來變化做好計劃。認為滿足您今天所有需求的系統(tǒng)將滿足您未來所有需求的想法是幼稚的。
解決方案應該使用可擴展的工具來構(gòu)建,這些工具為未來的擴展提供了對現(xiàn)有系統(tǒng)影響最小的機制。DTU 應該采用模塊化方法,不僅允許 DTU 供應商更新通信接口,
還允許客戶創(chuàng)建自己的通信接口。
業(yè)務優(yōu)勢
DTU 是一種車間和企業(yè)拼接技術(shù)——專注于解決控制相關(guān)業(yè)務和設施中不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸需求。DTU 使通信鏈中的每項技術(shù)都能夠快速可靠地與鏈中的所有其他技術(shù)進行交互。
它允許工程師和開發(fā)人員專注于構(gòu)建解決方案的創(chuàng)造力和創(chuàng)新,而不是構(gòu)建集成代碼來連接不同的技術(shù)和應用程序。這導致解決方案具有更強大的功能,更易于開發(fā)、
成本更低且更易于部署和支持。
DTU 為改進整體規(guī)劃、執(zhí)行和報告、卓越運營和員工生產(chǎn)力提供了一個平臺。DTU 使公司能夠選擇或構(gòu)建一流的軟件應用程序,同時輕松地與傳統(tǒng)業(yè)務系統(tǒng)集成。
DTU 為開發(fā)人員提供標準或一致的基礎(chǔ)架構(gòu),用于在整個企業(yè)的技術(shù)和應用程序之間移動數(shù)據(jù)。它們通過使無縫集成以低成本成為現(xiàn)實,優(yōu)化了對現(xiàn)有控制和信息系統(tǒng)的投資。
DTU 戰(zhàn)略使開發(fā)人員和工程師能夠發(fā)揮創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力。對于典型的應用程序,超過 50% 的編寫代碼將屬于機器對機器或點對點集成的范疇。
這部分代碼通常很難對其他人進行故障排除和維護。數(shù)據(jù)傳輸實用程序使開發(fā)人員和工程師能夠?qū)W⒂诹鞒碳墑e的關(guān)注點和業(yè)務邏輯,而不必擔心等式的幕后、詳細的連接部分。
DTU 方法比傳統(tǒng)方法更穩(wěn)健可靠。自定義 VB 代碼或 HMI 應用程序通常不包含故障安全或事務完整性功能。因此,網(wǎng)絡連接的暫時丟失或應用程序的重新配置可能
會導致數(shù)據(jù)丟失或不可靠。
一些 DTU 策略的反對者會爭辯說,太多的應用程序控制權(quán)交給了第三方解決方案,但人們應該問兩個問題來確定這是否是解決方案的合理擔憂:
哪里需要控制?
控制權(quán)在哪里放棄?
對于大多數(shù)信息技術(shù)解決方案,支持人員需要控制傳輸對業(yè)務至關(guān)重要的信息的邏輯,而不是傳輸方法,而是傳輸“何時”、“何處”和“什么”信息。
在競爭激烈的商業(yè)環(huán)境中,何時、何地、什么,甚至“如何”很可能會隨著時間而改變。具有可擴展 DTU 的策略提供了更改所有這些驅(qū)動因素的能力,包括如何更改。
放棄的控制層只是定義的開放協(xié)議的實現(xiàn)。
在當今艱難的經(jīng)濟時期,隨著競爭和監(jiān)管壓力的增加,DTU 為公司提供了一種競爭武器,可以將他們的企業(yè)聯(lián)系起來,并將可操作的數(shù)據(jù)提供給從工廠車間到董事會的決策者。使用 DTU,您設施中的所有東西都可以作為一個整體進行通信。
數(shù)據(jù)傳輸實用程序示例應用程序
數(shù)據(jù)傳輸實用程序作為一個整體超越了各個行業(yè),但每個垂直行業(yè)都找到了自己的方式來應用這些工具。以下列表描述了可以使用數(shù)據(jù)傳輸實用程序的幾種方式:
逐個作業(yè)將作業(yè)特定的構(gòu)建數(shù)據(jù)下載到車間設備。掃描來自子裝配部件的條形碼信息,以便與構(gòu)建數(shù)據(jù)進行比較。如果子裝配部件與構(gòu)建單匹配,則啟用工具并允許將部件推進到下一個工作站。捕獲螺母扳手扭矩數(shù)據(jù);將此與序列號或 VIN 號結(jié)合起來,以生成審計跟蹤。接收客戶廣播或訂單信息并驅(qū)動和先進的生產(chǎn)線排序制造過程。
從 PLC 和串行設備收集全廠數(shù)據(jù),生成運營效率計算并將其分發(fā)到整個工廠的選框。通過電子郵件和尋呼機或 Web 前端以高級升級方式捕獲異常情況并提醒適當?shù)娜藛T。將各種第三方供應商的物料處理控制系統(tǒng)與包裹處理公司創(chuàng)建的分類管理系統(tǒng)集成,消除第三方供應商昂貴的自定義更改的需要,同時讓包裹處理公司控制未來的更改允許更大的機械積分器獨立性。將輸送機控制 PLC 集成到分揀管理系統(tǒng)中,使業(yè)務決策獨立于 PLC 制造商或平臺。
DTU 允許自動化供應商保持中立性和獨立性。消除對專有 PLC 通信模塊的需求,同時實現(xiàn)對應用程序的遠程支持。DTU 提供了一種處理高速數(shù)據(jù)事務的軟件方法,而不是 PLC 硬件模塊方法——這可以大大節(jié)省硬件和支持。 將各種控制和分揀應用程序與主控室人機界面(HMI)應用程序集成,為操作人員提供分揀操作狀態(tài)的實時可見性。將輸送機控制系統(tǒng)與用于高級管理報告系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫集成,為運營提供必要的利用率、停機時間和性能信息。無縫拼接包裹處理環(huán)境中常見的所有主要技術(shù),包括 PLC、HMI、尺寸稱重掃描儀和數(shù)據(jù)庫,使技術(shù)能夠作為一個整體進行通信。將輸送機控制系統(tǒng)與電子郵件、尋呼和其他高級通知系統(tǒng)集成,及時向維護和操作人員提供設備故障通知。