边缘计算标准件计划丨西门子工业边缘助力工业企业数字化转型升级

导读

2020年5月，工业互联网产业联盟（以下简称“联盟/AII”）发起我国首个边缘计算产业促进项目“边缘计算标准件计划”，旨在形成“技术研发、标准研制、产品检测、应用示范、规模商用”的产业闭环，推动我国边缘计算发展迈向新阶段。

经过中国信息通信研究院集中测试，西门子自主研发的西门子工业边缘产品SIMATIC-IPC 227 边缘设备和工业互联网关产品SIMATIC  IOT2050通过“边缘计算标准件计划”产品评测。

西门子工业边缘产品架构

在迈向工业4.0的今天，5G、人工智能、边缘计算等新技术的不断涌现，引领着新一轮的工业变革，驱动着中国工业向产业数字化、数字产业化的方向不断前进。各行各业通过新技术的赋能，最后走向从万物互联到万物智能的新经济业态。

西门子通过工业边缘、人工智能等新兴技术，帮助客户不断挖掘数字化潜力，借助西门子全套的数字化解决方案，实现整个价值链的数字化转型。

西门子工业边缘，融合了信息技术领域的网络、计算、存储和智能应用的核心能力，并将最新的人工智能等技术融入边缘计算，为企业提供安全、实时、灵活的工业现场本地数据处理解决方案。为了使工业边缘场景更加易于落地，西门子提供多种边缘设备、统一的管理平台、丰富的边缘应用及开放的线上应用商店。同时，西门子还致力于建立领先的工业边缘生态，为企业和合作伙伴创造更多价值。

西门子工业边缘分为三个层级，它们分别执行不同的功能。

首先，是最顶层的工业边缘中心，用于监视多个工业边缘管理平台，并且可以存储、浏览和下载工业边缘APP，在这里，大家可以找到由西门子和合作伙伴开发的针对多种行业和应用场景的APP。

第二层，平台层，工业边缘管理平台。边是用于集中管理所有已连接边缘设备的软件平台。它处于工厂车间层级，可以同时监控上百台已连接设备的状态，并且在目标边缘设备上安装边缘应用和升级软件功能，将功能从云端转移到生产系统。

第三层，设备层，是部署了工业边缘运行系统的边缘设备，在数据生成现场就可以进行采集和处理，并且支持和自动化设备的集成和执行容器化的边缘应用。这里的一台边缘设备可以同时运行多个应用APP。目前西门子已发布了包括SIMATIC 227 和 427E等多种边缘设备，并且有不同算力和内存的产品可供选择，可以满足多种场景的需求。其中，SIMATIC-IPC 227 边缘设备已通过了由中国信息通信研究院开展的“边缘计算标准件计划”评测。它内置了工业边缘计算的软件系统，除了提供美观易用的网页访问方式外，还可直接通过工业边缘管理系统进行统一的管理。它连接了OT和IT两个层级，为IT应用提供了便捷的数据连接性和运行平台。通过它，可以读取工业现场的自动化实时数据，对这些数据进行存储和处理后，用多种多样的可视化图表展示各项实时状态和KPI数据；为保证工厂重要数据传输的安全性，它也可以将重要数据上传到工厂的私有存储服务器或是公有云上。同时，它也可通过集中管理的特点，更好地为终端客户提供服务。

 “边缘计算标准件计划”证书 

中心层、平台层和设备层共同构成了西门子工业边缘的整体系统架构。贯穿其中的是边缘应用APP，可以在顶层的边缘中心找到合适的应用进行下载，下载到工厂本地的边缘管理平台中，再由边缘管理平台一次性下发到工厂内上百台的边缘设备中，简单又高效。工业边缘的架构，需要硬件、平台、软件应用的共同配合，才能协同作用，发挥最大优势。

在应用层，西门子结合了工业用户的专业需求，开发和发布了不同层级的应用APP产品。这些应用分为三类：最底层的连接应用，可以和现场设备以及云进行通讯，支持多种主流协议；中间层的数据服务和数据总线负责做好传递；而上层的功能应用，是最贴近用户的APP，他们可以解决不同的问题，比如创建可视化的数据留模型。分析产线的运行状况，分析和优化机器设备的产能，固定资产管理，能源管理等等。

这一层级上，除了西门子的APP，更有合作伙伴，基于西门子工业边缘平台开发的更多针对行业场景的APP，包括机器视觉检测和预测性维护。合作伙伴只需要将任何开发平台开发的应用，由Docker容器技术进行打包，就可以轻松部署到西门子边缘平台上。

而西门子工业边缘的优势在于： 

• 开放式技术架构

  在现场设备级别运行基于IT容器技术的应用程序，实现强大复杂的功能。

• 一体化管理平台

  使用边缘管理平台，实现跨地域边缘设备及应用灵活管理。

• 丰富的数据通讯

  打破自动化和IT系统之间的数据屏障，使数据通讯更简单、更迅速。

• 低维护易更新

  应用及固件版本根据实际场景维护，批量管理，缩短时间。

• 海量硬件设备支持

  未来边缘系统将集成到 HMI、IPC 和 PLC 中，最大化满足现场需求。

• 打造完整生态

  突破IT和OT界限，实现软件和硬件的互联互通，吸引不同角色用户构建生态。

“生产可视化”应用方案

在工厂数字化转型的过程中，也会遇到各类问题，比如：

• 每条产线的设备状态不明确

• 没有全面的OEE监测

• 无法采集多种自动化设备的数据

• 难以依据现场数据，提高生产效率

为解决客户的这些需求，西门子工业边缘推出了这套生产可视化应用方案。拥有它，您可以：

• 即插即用，实现快速部署

• 无需停产，即可进行本地实时数据分析

• 全面实时的OEE监测

• 利用PLC节拍时间，分析根本原因

• 助力工厂降本增效

这套应用方案，包含运行在边缘计算设备上的App，分别是：

• Performance Insight

从DataService 里面获得设备历史数据，进行处理。在这个环节，我们可以通过编辑不同生产性能指标公式，来获取OEE的分析结果，并通过仪表盘、趋势图、甘特图、饼图等图表展示出来。

• S7 connector/OPC UA connector等数据连接型App

它们可以连接多台PLC，获取其中的数据。以S7 connector为例，它最多可以同时连接8台设备，并采集至多6000个采样频率为1Hz的变量，或600个采样频率为10Hz的变量。

• IE DataBus

接收数据连接型App传来的数据，是IED（边缘设备）中数据流通的中转站。以IPC 227为例，IE DataBus的数据吞吐量最大约为70MB/s。

• IE DataService

可以存储IE DataBus中的设备运行数据，以IPC 227为例，DataService最多支持每秒钟2000条数据写入。

这套应用方案，可用于不同应用场景的生产可视化分析。比如：OEE计算和汽车生产节拍分析。

 OEE场景

 OEE场景

 节拍分析场景

“OT/IT数据无缝连接”应用方案

其实，在工业现场，工厂数据在信息存储和安全上，也会面临各类挑战和痛点，比如：

• 难以将数据安全传输到公司或选择的公共云。

• 数据来自不同的设备供应商、不同种类PLC，以及使用不同连接应用的工厂，因此难以收集。

• 需处理不同的信息点及信息格式。

而西门子工业边缘“OT/IT数据无缝连接”应用方案可以助力工厂：

• 在边端采集大量数据，并将数据清洗后上传至云端。

• 可实现CSV格式导出。

• 可通过Flow Creator或者自定义应用进行数据清洗，降低上传到云端的数据量，节省流量和带宽。

• 通过应用MQTT通讯协议的Cloud Connector，连接至云端。

西门子工业边缘生态构建

除了提供整套软硬件产品架构，西门子还致力于建立领先的工业边缘生态，为用户和合作伙伴创造更多价值。依托于开放的技术平台，来自OT和IT领域的多家应用程序开发伙伴、解决方案伙伴和工程服务伙伴，也加入了工业边缘的生态，他们将最新的技术应用，如人工智能、机器视觉、预测性维护等超强技术融入到边缘计算中，为企业解决了生产中难以用传统自动化技术解决的痛点，带来了巨大价值。

在滚滚向前的工业互联网浪潮中，西门子作为生态的创建者，不仅为大家提供全套体系的软硬件产品、应用商店、技术支持、交流社群等，也将以积极开放的姿态、全新的商业模式和“博大精深，同心致远”的精神，加速各产业IT和OT融合，赋能食品饮料、汽车制造、智慧农业等各行各业，推动工业互联网的快速落地，助力中国工业企业从自动化迈向数智化。

业务联系人：

王嘉敏  18010340753

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