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高效資料通道支撐生産情況實時分析與可視化|工業4.0智慧工廠

作者:EMQ映雲科技

在大資料時代,資料資訊成為了各行各業發展規劃的一項重要依據。在工業領域,生産資料可視化的應用亦是将龐大的資料通過可視化分析,再由大屏将資料資訊清晰明了地呈現出來。

基于企業環境、裝置、産線、工廠中的房間、系統及能源等生産資料的大資料分析,管理者能通過資料可視化展示的圖表友善迅速地了解到工廠發展各個階段的情況,以加強對當下工廠現狀的認識。通過工廠資料可視化所展示出的曆史各個時期的資料變化,預判未來發展趨勢,結合大資料分析和人工智能技術協助管理者做出決策、制定未來方針和戰略,并通過資料的實時回報迅速進行修正和優化。這些都可以使企業的發展和自身管理水準及市場變化相适應,助力企業持續發展。

生産資料可視化應用建構現狀分析

裝置實時資料感覺與持久化以及價值挖掘是生産資料可視化的關鍵,目前實際生産資料可視化項目建設主要面臨以下問題:

  • 海量異構化裝置的資料感覺

基于目前物聯網、大資料、雲計算、人工智能等新一代資訊技術的發展,生産資料不再局限于産線的資料采集,而是擴充到整個工廠或園區包括産線、人員、環控、能源、安全、儲存、運輸、廠房等各個環節的工業物聯網裝置,關系到效率、産能、品質、安全、耗能、管理等工廠健康生産的核心名額。

各類工業或物聯網裝置種類繁多決定了通訊協定的多樣性,涉及到的協定有Modbus、OPC、MQTT、HTTP等。一個工廠的裝置通訊協定往往從幾種到十幾種甚至更多,且不同廠家的裝置資訊存在不同的資料結構,導緻業務層處理資料困難。

  • 流式資料的處理需求

生産資料從感覺到傳輸的過程中,資料流往往包含了大量無用和備援的資訊,對有限的網絡、存儲以及計算資源的消耗巨大,大大增加了經濟成本。項目建設需要考慮在近裝置的邊緣端提供資料的清洗、資料預處理及實時邏輯處理等能力。

  • 高效的資料持久化需求

無論是企業基于大資料、人工智能算法通過生産資料進行生産趨勢判斷,還是制定企業方針和戰略決策,高精度、持久化的曆史資料都是準确預測和推理的基礎。企業需要在資料海量、結構複雜的前提下,按照業務需求進行高頻資料預處理與持久化。

EMQ生産資料可視化解決方案

基于EMQ雲邊協同的高并發、高吞吐資料基礎設施,對整個生産資料傳輸和處理架構進行優化,可以高效、實時地響應工廠中的房間、廠級中心、集團雲等各層級業務和應用對生産資料的需求。

高效資料通道支撐生産情況實時分析與可視化|工業4.0智慧工廠

EMQ IIoT雲邊協同架構

1.邊緣端工業協定網關軟體Neuron實作各類工業裝置的接入,可以基于輕量級MQTT協定傳輸,實作在工業生産弱網環境下的各類資料實時感覺與穩定傳輸。為海量異構工業裝置、數十種工業協定提供一站式的裝置連接配接、資料接入、MQTT協定轉換,實作工業裝置彼此之間及其與工業物聯網系統之間的互聯互通,從邊緣到雲端實作對工業裝置的資料采集、遠端控制、配置更新和裝置資産管理。

高效資料通道支撐生産情況實時分析與可視化|工業4.0智慧工廠

多協定工業軟網關

2.邊緣端輕量級消息總線NanoMQ實作資料的彙聚和緩存,可以打通處于不同網絡中的裝置、不同系統間的資料壁壘,去除資訊孤島。同時,NanoMQ可以在邊緣端實作資料斷點續傳,保障業務資料的完整性,提升生産資料可視化及其後端大資料算法的高效與精準。

3.超輕量物聯網邊緣資料流式分析引擎eKuiper實作流式計算、規則引擎、資料清洗、AI擴充,為生産資料可視化提供資料清洗、資料預處理、事件邏輯處理等具體的能力。工業生産感覺的資料是海量的、連續的,如果全部采用批量處理不對其進行分析,難以發掘資料的價值。由于生産資料可視化需要實時反應生産運作狀态,是以對資料量和延遲有很高要求,是以通過eKuiper采用流處理的方式是更加合适的。

4.企業級MQTT物聯網接入平台EMQX Enterprise布置在廠級資訊中心或集團雲,在專網或網際網路上為生産資料提供高可用、高并發、低延時的資料傳輸、分析、對接能力。同時基于規則引擎強大的能力,向生産資料大資料分析的資料庫提供高頻、可靠、高價值的資料持久化能力。通過簡易、靈活的方式,即可建構起工廠中的房間、廠級中心、集團雲等各層級業務和應用資料消費架構。

高效資料通道支撐生産情況實時分析與可視化|工業4.0智慧工廠

生産資料多級展示消費架構

方案優勢

一體化的「工廠中的房間—工廠—集團雲」資料消費架構

在工廠中的房間可視化、廠級可視化、集團級可視化建立統一的資料傳輸通道,整個資料的傳輸通過低延時的釋出/訂閱方式實作,能去除資料孤島,輕松實作各級可視化應用之間的資料流轉和處理流程。基于「工廠中的房間-工廠-集團雲」資料消費架構,新的裝置或者其他應用可以非常靈活通過對接資料,對新系統的擴充和創新應用開發提供巨大的便利性。

雲-邊大資料處理基座優化整個系統性能

基于EMQ雲邊子產品的靈活部署,能在工廠中的房間、廠級、集團級獨自或者互相協同實作對資料進行實時計算分析、規範封包、過濾清洗、智能告警、業務路由、資料持久化等功能,友善各級可視化應用的搭建。同時,近裝置端的邊緣運算讓資料實作就地清洗、優化和逐層級的價值抽取,大大減少了無價值、備援資料對網絡和存儲資源的消耗以及應用端的資料處理負荷,使整個系統資料處理性能提升40%-80%。

雲邊協同管理提升企業IT水準

EMQ通過雲邊協同架構将Neuron、eKuiper等衆多邊緣軟體進行遠端統一管理,無論雲邊之間網絡是直連模式還是穿透模式,都可以友善地實作參數配置、日志檢視、實時監控等操作,提升了企業的IT管理水準。

結語

基于EMQ雲邊端的生産資料可視化方案,架構起「工廠中的房間-工廠-集團雲」資料高速通道,保障了海量生産資料傳輸和持久化的實時性、可靠性、安全性,為大資料分析、人工智能應用提供良好的資料基礎,同時助力企業快速建構上層應用,加速企業數字化、網絡化、智能化轉型。

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