助力設備制造商實現數字化轉型

文/本刊編輯（原文來自貝加萊）

實現數字化轉型是制造企業更好地迎接未來挑戰的必然選擇。而來自奧地利的貝加萊能夠為制造企業提供完整的自動化解決方案，助力其實現數字化轉型、走在技術前沿。

塑料行業中的數字化應用，其目的是生產得以優化以及更具個性化。這其中，狀態監測、即插即用與優化是非常重要的3個要素。另外，還要滿足工廠通用的幾個需求，包括：采用簡單方式即可實現全廠設備的集成；安全的IT數據訪問；設備與工廠的數據結構化；高效的設備與生產線重組。

基于直接的方法調用，實現SoA是信息系統集成的關鍵，且語義的定義必須獨立于制造商，否則，工廠的IT（信息技術）與OT（運營技術）集成、實現即插即用的生產組織將遙遙無期，而所謂的數字化轉型、智能制造升級也是空談。

OPC UA是安全、可靠且獨立于廠商的通信解決方案，可以實現跨平臺的語義互操作以及信息模型的構建，讓IT訪問OT變得簡單。基于OPC UA的垂直行業信息模型（如Euromap）能為塑料工廠提供集成的解決方案。

信息模型：數字化的基礎

圖1 信息模型

OPC UA是解決工廠語義互聯的關鍵，其重要意義在于必須通過語義互操作來實現對不同廠商的設備的數據結構化訪問。另一方面，OPC UA也要解決信息模型（如圖1所示）的問題，這樣才能讓“即插即用”和高速的生產重組得以實現。

圖2所示為OPC UA的信息交互架構。在OPC UA 服務器上的地址空間里包括了信息的基本模型并由客戶端來訪問，支持請求-應答機制、Pub/Sub和訂閱/通知形式的數據交互機制，其數據傳輸支持TCP/UDP等。

OPC UA采用SoA的架構設計，包含了多種數據服務功能，這些功能為數據交互提供了基礎功能性保障。

OPC UA與Euromap

圖2 OPC UA信息交互架構

不同的行業對于信息模型的構建也是不同的。例如，塑料行業通常需要模具、加熱溫區、注塑機與機械手的配合；制藥行業可能關注數據的可追溯性（FDA Gamp電子簽名認證）；印刷行業則考慮裝訂的尺寸、折頁配頁以及顏色的管理等。

如今的塑料行業已經有了用于注塑設備與機械手等輔機的溝通標準如Euromap 63/77等，還包括27的物理連接接口，以及符合未來發展的基于TSN的通信。

圖3 基于Euromap的塑料工廠集成

圖3是采用OPC UA的Euromap模型。基本模型、設備模型（模具、驅動等）、作業單以及數據服務集等信息，通過這些信息上位的管理系統可以全局地把握注塑機的運行情況，并進行可視化的配置以及交互式的生產線調整。

圖4 展示了采用Euromap 77實現的在注塑機（IMM）和制造執行系統（MES）之間的數據交互。MES用于采集來自注塑機的信息，旨在更輕松地實現質量保障、作業和數據集的管理。Euromap 77的目標在于提供一個唯一的接口，用于銜接IMM和MES系統。這一技術涵蓋了以下功能：

1.關于注塑機的通用信息（制造商、型號和序列號等）、當前配置和IMM狀態（包括模具、注射單元、功率單元以及在機器上的日志變更）。

2.作業管理：機器運行期間的作業信息、生產循環的參數以及從MES到IMM的傳送作業信息和啟動生產的方法。

3.數據集管理：IMM存儲相關配置的信息叫數據集，這些數據包括了與IMM相關的額定工藝參數（時間、溫度和壓力）以及安裝的機械手系統。Euromap 77.2允許信息在IMM和MES之間進行傳輸，用于構建一個數據集知識庫。圖5所示是工業4.0針對整個數字工廠的信息管理殼規范，也采用OPC

UA進行傳輸。

貝加萊與Euromap

Euromap是由歐洲的注塑機制造企業共同構建的，VDMA在 其中扮演了非常重要的協調角色。貝加萊是Euromap的積極推動者，并在Euromap的標準制定過程中發揮了核心作用（如圖6所示）。

貝加萊的各個控制器均可實現OPC UA的通信互聯，包括在Automation Studio中集成了Euromap接口的開發模塊，使得注塑機廠商可以輕松實現OPC UA以及Euromap的連接開發。

數字化注塑工廠架構設計

圖4 基于Euromap77的注塑機與MES系統的互聯

圖5 采用OPC UA的信息管理殼規范

圖6 Euromap 79工作組會議在貝加萊總部召開

針對塑料工廠，貝加萊能提供工業互聯網連接方案，包括：

1.對于標準的注塑機控制器，都有OPC UA Server以及支持Euromap的規范，并以軟件配置的形式供用戶簡單設置應用于互聯。

2.針對舊設備與新設備的混合生產線，通過OrangeBox來實現產線的互聯。

3.對于整個工廠，采用APROL作為統一的數據交互平臺，對數據采集、集合和預處理，然后通過標準的MQTT、AMQP等方式與云、霧計算平臺連接。

貝加萊是一個總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構的創新驅動型自動化企業。2017年7月，貝加萊成為ABB集團的一個業務單元。作為全球工業自動化領域的領導者，貝加萊融合了前沿技術與先進的工程能力，能為各個產業的客戶提供機器與工廠自動化、運動控制、HMI以及集成安全技術的完整解決方案。通過工業物聯網通信標準如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY，以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開發環境，該公司不斷重新定義自動化工程的未來。貝加萊將保持持續的創新精神，為客戶提供更為簡化以及超出預期的工業自動化領域前沿技術與方案。