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MES和SCADA的未來會不會更緊密地結合在一起?

2021-12-24新聞

本文選自AutomationWorld丨作者貝絲·斯塔克波爾

Aug 3rd, 2021


盡管SCADA(監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集)和MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))之間有越來越多的重疊跡象,但這兩個自動化主流更有可能作為一對緊密結合的夫婦共存,而不是作為一個單一的動力源制造平臺重新出現(xiàn)。

SCADA系統(tǒng)傾向于諸如PLC和傳感器等設備的亞秒級通信工作,以監(jiān)測和控制車間設備和工作流程的細枝末節(jié)。MES在更高的層次上運作,作為控制中心,監(jiān)督生產(chǎn)調度、質量控制和可追溯性,以及其他關鍵的操作方面。

因此,這些系統(tǒng)在歷史上一直是孤立的,針對制造領域的不同方面。但它們的功能已經(jīng)開始凝聚在一起。SCADA正被賦予先進的功能,如內置智能、關系數(shù)據(jù)庫和有限的跟蹤能力,而MES系統(tǒng)則通過實時生產(chǎn)監(jiān)控和與不斷增長的、更復雜的傳感器網(wǎng)絡的直接通信來實現(xiàn)轉變。



專家表示

這些平臺的共同命運是更緊密的整合和界限的模糊,因為制造商正在努力實現(xiàn)所謂的 "單層玻璃",這是實現(xiàn)更快、更有效決策的關鍵。


GE Digital-Ranbir Saini

自動化軟件產(chǎn)品管理總監(jiān) 

這不是MES與SCADA的問題,而是人們想要實現(xiàn)的目標。那都是關于提高效率、降低成本和使人員更有效。要做到這一點,需要一個單一的玻璃窗,特別是今天的操作員更加精通技術,并期望在平板電腦上獲得統(tǒng)一的體驗。



GE Digital-Ranbir Saini 

自動化軟件產(chǎn)品管理總監(jiān) 

有了單一玻璃窗的概念,工廠車間的操作員、主管和其他制造業(yè)的專業(yè)人員可以在綜合儀表板和可視化中獲得他們所需要的關于單個設備資產(chǎn)、生產(chǎn)線性能和工廠車間頂線指標的所有數(shù)據(jù),而不是過去那種孤立的數(shù)據(jù)點和無數(shù)的HMI屏幕。"最后,MES或SCADA[辯論]只是描述了一套支持互操作性和數(shù)據(jù)交換的能力,以一種上下文的方式,使每個人都能看到所有的數(shù)據(jù),并利用它來做出明智的決策,"


資  訊

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隨著MES和SCADA的任務圍繞設備數(shù)據(jù)采集、可視化和功能重疊而合并,這就為融合提供了可能。


但是,MES和SCADA系統(tǒng)的全盤合并并沒有多大意義,這是有原因的。從ISA 95或Purdue模型(一種工業(yè)通信的層次結構)的角度來看,SCADA系統(tǒng)在二級上運行,即以亞秒級的速度與PLC和其他低級控制交換實時、時間序列數(shù)據(jù)。


另一方面,MES在一個更長的時間尺度上運行--相對于亞秒級的控制數(shù)據(jù),MES作為一個基于交易的系統(tǒng),在數(shù)小時甚至數(shù)天和數(shù)周內提取數(shù)據(jù)。


考慮現(xiàn)實世界中監(jiān)測一個批處理罐的例子。SCADA每秒都在監(jiān)測溫度;如果檢測到超出范圍的變化,就會啟動一個過程修正,使溫度回到正常范圍。MES也關注儲罐溫度,但從超出標準的讀數(shù)是否會導致異常,以確保未來的質量控制。


"這些系統(tǒng)在不同的時間尺度下運行--SCADA與時間序列數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起,比如以非??斓墓?jié)奏監(jiān)測溫度,以確保安全和一切正常工作,"Aveva的高級副總裁兼監(jiān)測和控制主管Rashesh Mody解釋說。"當把毫秒級的數(shù)據(jù)與MES交易系統(tǒng)的更大的時間尺度結合起來時,就會更加困難[而且]涉及到很多協(xié)調。"


速度上的差異也會影響到每個系統(tǒng)與其他系統(tǒng)接口的協(xié)議。SCADA依賴于OPC、EtherNet/IP和Modbus等工業(yè)協(xié)議,而MES則支持更廣泛的協(xié)議,因為它需要與SCADA和其他業(yè)務系統(tǒng)如ERP(企業(yè)資源規(guī)劃)系統(tǒng)對話,通常通過防火墻的保護使用網(wǎng)絡服務和其他協(xié)議。


盡管有這些差異,"扁平化堆棧 "和整合平臺的論點在于這兩個系統(tǒng)都是從相同的數(shù)據(jù)源中提取的,因此可以從精簡人機界面的機會中獲益,系統(tǒng)集成公司Grantek的智能制造總監(jiān)Sam Russem指出。


Russem說:"它可以簡化操作員和系統(tǒng)的日常用戶的體驗,"他解釋說,很多時候,負責運行設備的生產(chǎn)線操作員需要與生產(chǎn)調度系統(tǒng)互動,以確定具體的配方指令或挖掘有助于解決設備報警的數(shù)據(jù)。"他補充說:"在舊系統(tǒng)中,調度發(fā)生在MES中,設備控制發(fā)生在SCADA中。"將所有這些信息通過一個單一的界面呈現(xiàn)給需要這些信息的人,這種想法使體驗更加順暢。"



事實上,Grantek已經(jīng)與一家制造商合作,將MES功能整合到SCADA主干系統(tǒng)中,并取得了很大的成功。通過添加類似于MES的功能,如調用ERP來獲取生產(chǎn)訂單,并通過SCADA使用這些數(shù)據(jù)來安排生產(chǎn)線上的訂單,制造商能夠減少整體的基礎設施成本,同時為操作員提供集中的數(shù)據(jù)可視化。"


Russem說:"通過設計可以訪問MES數(shù)據(jù)的SCADA屏幕,或者反過來,有機會以你以前無法想象的方式考慮屏幕,并為操作員和計劃員每天的工作增加價值。"融合故事的一部分是打破數(shù)據(jù)孤島和數(shù)據(jù)民主化。


Cox說,"合并 "平臺的好處是單一的玻璃窗,使操作員能夠在同一屏幕上獲得SCADA和MES的數(shù)據(jù),并具有更高層次的背景,而不必在不同的系統(tǒng)之間切換。此外,在一個統(tǒng)一的平臺上開發(fā),避免了不同開發(fā)環(huán)境的復雜性,也避免了將同一數(shù)據(jù)映射到多個地方。"


他解釋說:"雖然Ignition提供了與第三方MES或業(yè)務解決方案的集成,但如果沒有記錄在案的API(應用編程接口)或開放標準,就很難讓這些系統(tǒng)協(xié)同工作。"有了統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境,你可以更快地解決挑戰(zhàn)和建立解決方案。它還為未來奠定了基礎......通過擴展系統(tǒng)的能力。"


Aveva的Mody認為,"合并 "MES/SCADA平臺的概念在單一資產(chǎn)甚至小型生產(chǎn)線的層面上可能是可行的,但在大多數(shù)情況下,需要的是功能齊全的最佳平臺,支持比過去更高層次的整合,。


Aveva對更高層次集成的看法的關鍵是一個模型驅動的架構,它將其System Platform SCADA和InTouch HMI平臺與MES和其他企業(yè)軟件連接起來。模型驅動的架構允許部署模塊化的MES應用,以實現(xiàn)更大的可擴展性和易于定制,同時能夠將操作實踐定義為數(shù)字工作流,可以跨越應用。


羅克韋爾自動化通過在SCADA層面增加一些類似于MES的跟蹤和追蹤功能來整合其核心平臺,但其真正的重點是整合--盡管這種整合不同于MES和SCADA的直接聯(lián)系。"


羅克韋爾MES業(yè)務的產(chǎn)品經(jīng)理Todd Montpas解釋說:"在過去,集成是一個項目;你將MES數(shù)據(jù)下發(fā)到SCADA層面,但有不同的數(shù)據(jù)結構和大量的轉換需要。"現(xiàn)在我們讓它變得簡單易行"。


簡化是通過 "智能對象 "來實現(xiàn)的,它是識別可發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)點和數(shù)據(jù)關系模型的結構,現(xiàn)在它被配置在控制層面,作為標簽結構的一部分。Montpas說,這種方法甚至在機器踏上工廠車間之前就簡化了集成過程。


除了兩個平臺之間更高層次的整合之外,背景化是融合故事的另一個重要部分。通用電氣通過自定義視圖和特定角色的儀表盤來解決這個問題,將來自無數(shù)平臺和資源的數(shù)據(jù)轉化為推動更好決策的洞察力。


對于DelmiaWorks(原IQMS,現(xiàn)在是達索系統(tǒng)的一部分)來說,在其MES平臺上增加類似SCADA的功能,如實時生產(chǎn)過程監(jiān)控,一直是一個優(yōu)先事項,但現(xiàn)實是SCADA系統(tǒng)不會消失,所以整合和優(yōu)化使用這些數(shù)據(jù)是共存策略的核心。"


DelmiaWorks的負責人和達索系統(tǒng)公司的高級行業(yè)營銷經(jīng)理Louis Columbus指出:"我們的平臺從第一天起就能夠整合SCADA數(shù)據(jù),并通過為數(shù)據(jù)帶來更大的適應性和上下文智能,繼續(xù)在MES層面上增加價值。




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認識到需要消除制造業(yè)中的數(shù)據(jù)孤島,SCADA和MES軟件的供應商正在增加一些功能,通過更緊密的整合和對開放標準的擁抱來模糊這兩個平臺之間的界限。


在應達自動化,MES和SCADA的融合是通過其Ignition服務器平臺的模塊化實現(xiàn)的,該平臺利用OPC UA和MQTT等開放技術,作為工廠車間資源的樞紐。


通過這種方法,Sepasoft的MES模塊可以直接插入Ignition,作為附加組件,從一個組合平臺上解決各種MES功能--例如,產(chǎn)品譜系、整體設備效率(OEE)、停機時間、統(tǒng)計過程控制(SPC)、配方,以及與ERP系統(tǒng)的連接。


"企業(yè)已經(jīng)厭倦了因專有解決方案、缺乏集成選項和傳統(tǒng)的定價模式而產(chǎn)生的孤島,"應達自動化公司銷售工程部聯(lián)合總監(jiān)Travis Cox說。"在數(shù)字化轉型或工業(yè)4.0時代,企業(yè)希望彎曲OT和IT的世界,將系統(tǒng)整合在一起,實現(xiàn)更大的數(shù)據(jù)訪問,并為更多人提供數(shù)據(jù)。"


即使孤島式或混合式的替換方案已不復存在,上下文和整合工作將繼續(xù)促進SCADA和MES之間更加智能和富有成效的伙伴關系。"Iconics公司在三菱電機的企業(yè)客戶總監(jiān)Oliver Gruner說:"這不是一個系統(tǒng)取代另一個系統(tǒng)的問題,而是分享兩個系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)。"這是利用兩個系統(tǒng)的最佳部分,將數(shù)據(jù)轉化為信息。"




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