基于AI的邊緣計算助力OT/IT融合

時間:2023-03-01

來源:控制工程網(wǎng)

導語:傳統(tǒng)上,技術代表了商業(yè)應用的價值,但現(xiàn)在企業(yè)不再討論技術兼容性,因為它已經(jīng)兼容了。

  過去,在制造設施中,運營技術(OT)和信息技術(IT)扮演著非常獨立的角色?,F(xiàn)在,由于這一戰(zhàn)略所具有的內(nèi)在效率和競爭優(yōu)勢,這兩個實體走到了一起。

  挑戰(zhàn)在于如何確保以優(yōu)化、經(jīng)濟高效的方式進行IT/OT融合,而不會對正在進行的運營活動造成重大干擾,這正是邊緣計算發(fā)揮關鍵作用的地方,特別是隨著人工智能(AI)和機器學習(ML)的出現(xiàn)。

  利用AI軟件算法,可以在無需人工干預的情況下處理OT信息,并做出基于經(jīng)驗的決策。傳統(tǒng)上,AI軟件需要高水平的計算機能力,但邊緣推理平臺的出現(xiàn),可以在更受約束的環(huán)境中使用AI訓練算法的結果,使AI能夠擴展到工廠車間。

  一旦制造商可以加速其決策,就可以提高生產(chǎn)效率。將人工智能進一步引入到自動化過程中,也有助于解決勞動力老齡化所帶來的挑戰(zhàn),因為流失的勞動力并沒有及時得到新人才的補充。利用新的技術和算法,制造商可以用同樣數(shù)量的工作人員,做更多的事情。

  數(shù)字化檢驗的優(yōu)點

  舉例來說,考慮典型制造過程的檢查階段。在生產(chǎn)環(huán)境中,有具有30至40年制造經(jīng)驗的人員,使用他們的經(jīng)驗來發(fā)現(xiàn)缺陷、異常和其它質量問題。然而,隨著這些人員的退休,如果沒有新一代的檢查人員來代替他們,制造商如何保留和利用他們的知識經(jīng)驗?

  AI和ML提供了一種解決方案:利用與新檢驗員培訓類似的培訓過程,將知識數(shù)字化。AI模型經(jīng)過培訓后,可以部署到邊緣推理設備上,然后這些設備可以執(zhí)行缺陷和質量評估,將信息反饋給培訓服務器,以進一步調(diào)整和優(yōu)化人工智能模型。

  邊緣推理平臺提供的"數(shù)字化檢驗員",可以永久保留經(jīng)驗豐富的運行人員的所有知識,并將其應用于檢驗過程,通常比手動檢驗能夠提供更高的精確度。同時,人工檢驗員的角色,則被提升為分析結果數(shù)據(jù)和確定流程改進領域。

  使用最新的AI和ML技術,再加上適當?shù)呐嘤柗掌骱屯评磉吘売布梢詫崿F(xiàn)數(shù)字化檢驗,而無需數(shù)據(jù)科學家或復雜的編程。相反,系統(tǒng)會在一個短暫的培訓期內(nèi),了解什么是可接受和不可接受的樣本。

  由此產(chǎn)生的模型,可以同時部署到多個站點和生產(chǎn)線,進一步利用來自多個區(qū)域的檢查團隊的綜合經(jīng)驗。持續(xù)運行該系統(tǒng),會不斷向培訓服務器反饋信息,以不斷提高的準確性完善邊緣推理,最終實現(xiàn)近乎完美的決策過程。

  那么,傳統(tǒng)制造商如何利用這項技術并變得更"智能",尤其是當許多生產(chǎn)設施位于"棕地"現(xiàn)場?通常,這比制造商想象的要容易得多。當然,有必要將網(wǎng)絡連接到檢查區(qū)域,并且需要攝像頭來收集目視檢查數(shù)據(jù),但如果OT投資是最新的,這些要素通常已經(jīng)就位。

  邊緣推理通常是一個相對簡單的"即插即用",提供圖像捕獲和AI推理算法,形成缺陷檢測系統(tǒng)。培訓服務器通常位于IT服務器機房內(nèi),它根據(jù)邊緣反饋的數(shù)據(jù)不斷完善模型,但可以安裝在任何可以訪問連接邊緣推理設備網(wǎng)絡的地方。

  在很多情況下,該模型還使用從其它來源獲取的信息,但系統(tǒng)基于標準的開放技術的性質,使其能夠實施物聯(lián)網(wǎng)技術層,結合邊緣應用、通信協(xié)議和數(shù)據(jù)采集功能,從而實現(xiàn)"棕地"設施的數(shù)字化,并將其帶入新的制造時代。

  當歐洲第一次開始討論工業(yè)4.0革命時,隨之而來的問題是如何創(chuàng)建非專有的、開放的解決方案,以避免鎖定供應商。最初的步驟是創(chuàng)造技術兼容性,并將其集成到一個開放和透明的環(huán)境中,以便實施進一步的創(chuàng)新。

  大約6年前,當各組織討論在生產(chǎn)環(huán)境中實施物聯(lián)網(wǎng)的想法時,主要討論的是制造商如何連接其機器和設備。與以前基于SCADA或MES應用的解決方案相比,它們?nèi)绾翁岣叻治鏊?如何才能使更多的OT領域的應用,能夠確保有吸引力的投資回報率?隨著時間的推移,這導致了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)越來越基于開放式PC技術的局面。

  開放式架構降低了復雜性

  雖然這對于OT領域來說是新事物,但對IT界來講,已經(jīng)熟練應用幾十年了,已經(jīng)了解通用架構、通信標準、管理工具和應用程序框架所具有的價值。隨著開放式通信技術的發(fā)展,諸如OPC UA等技術越來越廣泛地被采用,時間敏感網(wǎng)絡和5G等新技術,克服了對專用實時設備的需求,使基于開放式PC技術的可能性也就越來越大。

  反過來,這種開放式架構的采用意味著,在老舊的生產(chǎn)設施上創(chuàng)建技術層的概念比兩三年前要簡單得多。這是因為有許多技術將專有OT設備和系統(tǒng)集成到物聯(lián)網(wǎng)領域。通信、協(xié)議和物理接口已變得更加標準化,與舊的專有OT設備相比,用于構建系統(tǒng)的開放技術平臺正變得越來越商品化,因此投資變得更容易。

  傳統(tǒng)上,技術代表了商業(yè)應用的價值,但現(xiàn)在企業(yè)不再討論技術兼容性,因為它已經(jīng)兼容了。相反,他們討論如何使用物聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)化端到端工作流,而不僅僅是一個獨立的過程,以及如何利用員工的智力資本和經(jīng)驗,通過技術來豐富他們的角色,從而進一步增加組織的價值。他們越來越關心如何利用可以在整個企業(yè)邊緣捕獲和可視化的信息。

  成功的關鍵在于利用最新工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術的開放性,減輕商業(yè)應用和邊緣OT應用集成商的負擔,降低部署新技術與整合現(xiàn)有應用的復雜性。


AI
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