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边缘计算在智能制造中的解决方案

2017-02-06 15:14
风频浪劲
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(3)NB-IoT

同时,我们也注意到像NB-IoT这样的窄带物联网 (Narrow Band - Internet of Things),具有低成本、低功耗、广覆盖等特点,定位于运营商级、基于授权频谱的低速率物联网市场。市场研究公司Machina预测,NB-IoT未来将覆盖25%的物联网连接。NB-IoT已经于2016年6月成为3GPP正式标准。NB-IoT作为NB-CIoT和NB-LTE两种标准的融合,平衡了各方利益,也将会成为泛在化感知层非常重要的技术力量。

2.2 全互联制造网络

在全互连制造网络这一层,主要提供的是在IT与OT网络融合的基础之上形成的一个融合网络。这个网络将同时承载IT与OT的业务,它的主要特点就是能够满足各种不同实时性要求的流量的混合传输。

2.2.1 全互联制造网络的新技术方向

(1)IEEE802.1 Time-Sensitive Networking

IEEE802.1 Time-Sensitive Networking能够基于以太网实现管理业务与控制业务的混流传输,能够保障控制业务流的同步低时延通信;标准对802.11的MAC机制进行改进,借鉴PROFINET的全网调度方法,通过对传输任务截止期的精细化调度保障传输时延。同时,IEEE802.1 Time-Sensitive Networking提出了802.1Qbu帧优先级和802.1Qbv传输调度两个标准补充,已经通过项目授权(PAR),正在技术研究阶段。

(2)ISA100.15 Wireless Backhaul Network

ISA100.15无线回程网是基于远距离宽带无线技术实现现场传感网与工厂骨干控制网的互联,支撑现场感知数据回传到控制中心的回程网架构。网络中设计了回程网络的标准接口和管理架构,研发了多种无线网络共享频谱下的共存技术。2013年8月巴西油田Rio de Janeiro开展了面向油井远程测量的回程网络现场验证,70余家企业参与其中。

(3)工业软件定义网络(SDN)技术

工业软件定义网络基于SDN技术支持工厂管理业务与控制业务的混流传输,支持一网到底。针对工厂管理业务和控制业务特征,我们设计了基于流交换的处理核心和基于SDN的协同调度机制,形成了混流传输模式下的确定性传输保障技术体系,并且已研制出工业SDN交换机原型。

2.3 语义化信息集成

网络作为系统整体的支撑,下一步要考虑的是如何将原来分层的ERP、MES、DCS之间,以及设计、工程、生产、维护、服务等不同生产制造环节高效地集成在一起?现在主流的一个发展方向是通过语义的方式进行高效融合。该方式主要面临的挑战是相关数据具有海量、多维、异构、时空关联的特性。

2.3.1 语义化信息集成的新技术方向

(1)FDI (Field Device Integration)

FDI指的是现场设备集成,通过建立一个跨协议的设备集成技术对EDDL和FDT/DTM技术的集成与整合,解决工厂范围内的智能设备,由于供应商不同,信息描述格式不同导致的异构问题,以及进而带来的现场设备全局管理问题。目前得到了5大自动化基金会和主要供应商的认可,正在进行起草标准征求意见稿工作,开发套件及相关工具正在积极研发中。

(2)eCl@ss

eCl@ss是划分和描述产品与服务类别的国际标准,采用通用的数据模型把不同的系统结合在一起,提出了一套完整的产品描述与分类系统,其中包括精细的等级分类结构、多语种针对产品和服务的等效定义及目录,目前已形成IEC、ISO国际标准,定义了超过三万个类型的产品与服务、超过五千个的产品属性,具有覆盖品类全面、精细的特点,eCl@ssOWL本体库于2003年开始构建,现可提供语义化支持。

(3)数字工厂语义化信息集成平台

沈自所在这方面研发了一个数字工厂语义化信息集成平台。这个平台为工厂提供自底(现场设备)向上(综合应用)的统一信息语义化描述与集成服务。通过构建工业信息统一语义模型,工厂多层次关联关系本体库,攻克工厂信息语义存储与关联检索关键技术,完成数字工厂语义管理云平台,进而缩短工厂各环节信息集成时间、降低集成复杂度,对柔性、智能制造提供支撑。目前已初步完成统一语义模型、多层次关联本体库以及信息语义化存储与检索关键技术攻关,构建出原型系统。

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