某重型機(jī)械制造企業(yè)是全球最大的混凝土機(jī)械制造商，2020年以98,705臺(tái)挖掘機(jī)的銷量，首奪全球挖掘機(jī)銷量冠軍。該企業(yè)產(chǎn)品包括混凝土機(jī)械、挖掘機(jī)械、起重機(jī)械、樁工機(jī)械、筑路機(jī)械。其中，混凝土設(shè)備為全球第一品牌，挖掘機(jī)、大噸位起重機(jī)、旋挖鉆機(jī)、路面成套設(shè)備等主導(dǎo)產(chǎn)品已成為中國(guó)第一品牌。但取得成就的同時(shí)，該企業(yè)也遇到了重型機(jī)械制造業(yè)普遍會(huì)遇到的困難。
       生產(chǎn)制造遇到瓶頸，企業(yè)工廠亟待轉(zhuǎn)型
       該企業(yè)的制造工廠中配備了一些大型數(shù)控機(jī)床，用來(lái)制造各種零件，然后由工廠的其他部分組裝成重型設(shè)備。操作員的工作包括調(diào)度和手動(dòng)輸入每一個(gè)單獨(dú)的工單到不同的數(shù)控機(jī)床。一旦操作人員長(zhǎng)期工作疲勞而不小心在數(shù)控機(jī)床上輸入了錯(cuò)誤的信息，就意味著生產(chǎn)過(guò)程發(fā)生變化，這些錯(cuò)誤往往會(huì)導(dǎo)致機(jī)器停工返工，以及重新制造新零件，增加生產(chǎn)成本。
       并且該企業(yè)也曾嘗試過(guò)升級(jí)工廠全自動(dòng)化，并在整個(gè)過(guò)程中部署了消費(fèi)級(jí)4G/無(wú)線設(shè)備，但仍無(wú)法解決信號(hào)差的問(wèn)題，這就意味著由于網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，機(jī)器無(wú)法準(zhǔn)確接收生產(chǎn)數(shù)據(jù)。因此，該企業(yè)決定采用5G技術(shù)重新開始改造其生產(chǎn)工廠。
       研華助力工廠5G部署，提供可擴(kuò)展性解決方案
       為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工廠的升級(jí)轉(zhuǎn)型，該企業(yè)需要做到以下三點(diǎn)：
      （1）在數(shù)控機(jī)床之間搭建MES系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)IT/OT融合。
      （2）采集數(shù)控機(jī)床的電機(jī)、伺服、核心軸和運(yùn)行時(shí)間的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)。
      （3）管理所有工廠流程，因此在所有生產(chǎn)站都安裝了模塊以進(jìn)行跟蹤和監(jiān)控。
       針對(duì)該企業(yè)的需求，研華提供支持5G的工業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)邊緣控制器UNO-137解決方案。UNO-137是一款多功能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了工控機(jī)、網(wǎng)關(guān)和5G CPE的綜合功能，是符合OPC-UA的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。UNO-137采用了模組化設(shè)計(jì)，可以擴(kuò)展更多的I/O接口，支持最新的5G通訊，可以兼容市面上大多數(shù)5G通訊模組，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的無(wú)時(shí)延、大帶寬上傳。同時(shí)UNO-137采用了接口全隔離的設(shè)計(jì)，達(dá)到了更高的工業(yè)等級(jí)，運(yùn)行溫度達(dá)到了-40℃~70℃，通過(guò)了IEC 61010標(biāo)準(zhǔn)，更適合在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)使用，并且提供了15年的供貨周期，方便設(shè)計(jì)定型后的長(zhǎng)時(shí)間供貨。滿足工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型的需求，連通IT和OT之間的鴻溝。

在該項(xiàng)目中，UNO-137被放置在高架機(jī)柜中使用，并內(nèi)置AIW-355 5G模塊。控制器從數(shù)控機(jī)床采集數(shù)據(jù)，再通過(guò)電信公司提供的專用5G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。
       UNO-137可以很方便快捷地與工廠原有的生產(chǎn)平臺(tái)集成，將數(shù)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)從數(shù)控控制器傳輸?shù)焦S的MES或私有云。UNO-137充當(dāng)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，將多種功能集于一身，幫助客戶快速部署5G工廠全自動(dòng)化。
       研華解決方案具有可擴(kuò)展性，如果未來(lái)客戶需要更多的模擬/數(shù)字I/O來(lái)采集機(jī)器狀態(tài)數(shù)據(jù)，ADAM-6300系列遠(yuǎn)程以太網(wǎng)I/O模塊可以集成具有安全OPC UA協(xié)議的5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)IT/OT無(wú)縫融合。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要硬件產(chǎn)品包括：
     （1）UNO-137：工業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)邊緣控制器。UNO-137是一個(gè)可擴(kuò)展、高可靠、面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的硬件平臺(tái)，適用于多元化應(yīng)用，可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、設(shè)備上云、PC-Base控制，將IT與OT無(wú)縫連接，助力設(shè)備和工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，能夠快速、經(jīng)濟(jì)、高效地實(shí)現(xiàn)多樣化的工業(yè)應(yīng)用。
     （2）AIW-355：具有M.2 3052 Key-B接口的高度集成的5G WWAN模塊。
     （3）ADAM-6300：OPC UA以太網(wǎng)I/O模塊。
       結(jié)語(yǔ)
       5G作為新一代的無(wú)線連接技術(shù)，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和B2B市場(chǎng)中扮演著關(guān)鍵角色。隨著5G逐漸在垂直市場(chǎng)中的應(yīng)用，越來(lái)越多的行業(yè)將從中獲益，以5G為核心，將極大地提高制造企業(yè)運(yùn)營(yíng)效率。
       在中國(guó)，5G技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施/站點(diǎn)正在快速建設(shè)中，但支持5G且足夠可靠，足以運(yùn)行整個(gè)運(yùn)營(yíng)的邊緣系統(tǒng)仍然相對(duì)較少。由于該項(xiàng)目的成功，該解決方案被當(dāng)?shù)卣x為5G示范項(xiàng)目，用以展示5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)制造的成功應(yīng)用，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

精彩對(duì)話

研華科技工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)群資深產(chǎn)品經(jīng)理王逸

自動(dòng)化博覽：研華科技在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的特點(diǎn)和核心優(yōu)勢(shì)是什么？

王逸民：研華是國(guó)內(nèi)工控機(jī)市場(chǎng)的領(lǐng)軍者，多年積累的口碑是研華最大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)作為Intel IoT事業(yè)群的核心伙伴，研華在X86平臺(tái)機(jī)器的研發(fā)能力和技術(shù)積淀也是有目共睹的，產(chǎn)品更新迭代和產(chǎn)品線豐富程度上，研華也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他廠商。
       自動(dòng)化博覽： 您認(rèn)為近年來(lái)工控機(jī)/嵌入式系統(tǒng)在技術(shù)發(fā)展上體現(xiàn)出哪些特點(diǎn)？研華科技近期在工控機(jī)/嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新有哪些？
       王逸民：近年來(lái)工控機(jī)/嵌入式系統(tǒng)兩極分化越來(lái)越明顯，一方面，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的興起，讓工控機(jī)在IT/OT融合方面扮演了重要角色，這部分應(yīng)用對(duì)機(jī)器性能、AI算力要求更高；另一方面，工業(yè)4.0的逐步推進(jìn)，讓原有的PLC/DCS為主的自動(dòng)化系統(tǒng)變得更加彈性和智能，并且和傳統(tǒng)的上位系統(tǒng)間的區(qū)別越來(lái)越小。研華也順應(yīng)這個(gè)趨勢(shì)推出了工業(yè)級(jí)服務(wù)器、AI平臺(tái)以及PC-Based控制系統(tǒng)，兩者互相配合，可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)從云到端，從客戶到工廠，從管理層到一線工人的智能化、透明化的管理和生產(chǎn)。
       自動(dòng)化博覽： 您感受到近年來(lái)在工控機(jī)/嵌入式系統(tǒng)用戶需求和市場(chǎng)發(fā)展方面呈現(xiàn)出怎樣的變化？
       王逸民：其一，工控機(jī)/嵌入式系統(tǒng)的用戶群體將會(huì)大大擴(kuò)展，從原有的自動(dòng)化工人，到企業(yè)的辦公人員、IT人員，從原來(lái)的硬件系統(tǒng)集成商，到云平臺(tái)、SaaS系統(tǒng)集成商，都會(huì)廣泛使用工控機(jī)。
       其二，工控機(jī)/嵌入式系統(tǒng)將會(huì)變得越來(lái)越不像一臺(tái)“Pc機(jī)”，設(shè)備廠家，會(huì)對(duì)其進(jìn)行專門定制，使其融入客戶設(shè)備中；最終用戶，則會(huì)要求工控機(jī)/嵌入式系統(tǒng)更加貼近項(xiàng)目應(yīng)用需求，使其“一機(jī)多能”。
       自動(dòng)化博覽： 定制化和專用化將是未來(lái)工控機(jī)重要的發(fā)展趨勢(shì)之一，研華科技在此方面有何布局？
       王逸民：研華工控機(jī)/嵌入式系統(tǒng)各個(gè)產(chǎn)品線都有專門的定制化團(tuán)隊(duì)，可實(shí)現(xiàn)板級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的全新定制。研華同時(shí)也成立了許多行業(yè)化系統(tǒng)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，如運(yùn)動(dòng)控制和視覺、交通、電力、環(huán)保、量測(cè)、油氣、AI、醫(yī)療、零售、物流等行業(yè)化團(tuán)隊(duì)，專門研發(fā)不同行業(yè)的專用工控機(jī)。

自動(dòng)化博覽： 自主可控、安全可信是近幾年國(guó)家一直倡導(dǎo)發(fā)展的方向，研華科技在此方面有何應(yīng)對(duì)策略？

王逸民：對(duì)于自主可控，研華專門在北京、昆山、深圳三地成立了大陸本土研發(fā)團(tuán)隊(duì)，專門針對(duì)國(guó)產(chǎn)化需求進(jìn)行了全新的開發(fā)，包括兆芯、海光、飛騰、瑞芯微，研華都有對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品上市。對(duì)于安全可信，研華的嵌入式工控機(jī)UNO系列，全系標(biāo)配了TPM芯片，保證了數(shù)據(jù)的安全可信，并且針對(duì)國(guó)家商用密碼局的要求，全部提供TCM芯片出貨。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年11月刊