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NI公司供稿 據Forrest Research預測，到2020年，全球物聯網的業務將是互聯網的30倍。而工業物聯網作為其中的關鍵應用領域，重要地位顯而易見。IoT Analytics認為工業物聯網在物聯網應用的占比約為25%，Harbor Research和CISCO則估計為27%左右。 為順應全球工業發展跨入4.0時代，始終致力于提供各種靈活強大、基于平臺的系統來幫助工程師和科學家提高效率、加速創新的NI(美國國家儀器，National Instruments，簡稱NI)，在前不久舉行的“2017第十三屆中國北京國際工業自動化展覽會”（AIAE）上大秀“全球領先的工業物聯網監測與控制平臺”，從以NI CompactRIO 、NI SOM(模塊系統)為主打的嵌入式工業控制器，到以智能相機、圖像采集卡為核心的機器視覺產品，再到以驅動器與機電、驅動接口模塊NI 951x為核心的運動控制產品，還有NI工業觸摸屏和顯示器，基于工業物聯網大趨勢，NI為智能控制、分布式在線狀態監測及設備故障診斷提供了靈活的平臺化解決方案，以解決全球面臨的重大工程挑戰。 
圖1. NI參展AIAE，大秀“全球領先的工業物聯網監測與控制平臺” 從“鏈條最上游”的大數據出發，NI貫穿工業物聯網始終 如果將工業物聯網類比為產業鏈，那占據鏈條最上游的即是工業大數據。NI正是以大數據為基礎，從“產業鏈”最上游發力，以靈活兼容的軟件以及模塊化硬件形成平臺化方案貫穿工業物聯網始終。據NI中國技術市場工程師易曦露介紹，在整個工業物聯網過程中，NI在硬件層面為工程師提供穩定、靈活的數據采集和控制平臺，在決策端提供基于云端的狀態監測軟件——NI InsightCMTM 。 眾所周知，大數據貫穿整個工業物聯網過程，無論監測、測試、控制，還是后期到云端、決策端的處理，這一切的基礎都是大數據，而數據采集平臺正是NI最領先、最突出的產品之一。此外，將工業物聯網過程切割到具體的產品端，整個過程就被細化為產品的完整生命周期，從前期的設計驗證到后期的量產，NI的自動化測試平臺、數據采集平臺都可以通過在線實時監測，進行故障預測性維護，保障資產穩定運行，幫助客戶提高生產效率，縮短生產周期。
圖2. 聚焦大數據，NI平臺化解決方案貫穿工業物聯網始終 “NI致力于為工業物聯網提供基礎架構，我們既可以實現智能測試，還可以測試通訊協議，更可以完成工業領域的設備監控，‘以不變應萬變’正是NI的精髓，而其中的‘不變’就是NI靈活的平臺化解決方案。”NI中國物聯網市場經理崔鵬概括道，“當然，借力生態圈合作伙伴共同推進產業發展也是NI平臺化理念的另一延展。”據悉，北京天澤智云作為NI在PHM（Prognostics and Health Management，故障預測與健康管理）領域的合作伙伴，通過基于NI平臺化系統設計方案，為客戶定制化開發面向工業物聯網領域端到端的解決方案，旨在通過工業智能算法引擎與賦能平臺及數據分析服務，幫助中國的工業客戶實現工業設備的實時健康管理與預測性維護。 NI平臺化解決方案“落地”效果凸顯，大廠案例話事 毋庸置疑，評價解決方案優劣的關鍵在于考察它的“落地”效果。杜克能源的案例堪稱NI解決方案在分布式在線狀態監測及設備故障診斷領域落地效果的最佳詮釋。據崔鵬介紹，早在5年前，NI就與杜克能源合作，著手智慧電廠項目建設，聚焦在智能發電維護和預測性診斷方面為杜克能源提供了完整解決方案。
圖3. NI幫助杜克能源部署端到端的解決方案 作為美國最大的發電控股公司，杜克能源具備火電、風電、核電等多樣化能源組合，同時，海外發電量遠超美國本土。因此，如何在人力資源有限、知識傳承、設備老化、技術革新等難題的綜合背景下，實現更智能監測和診斷的SmartGen項目，一直困擾著杜克能源。基于NI InsightCM™和NI CompactRIO，NI幫助杜克能源部署了端到端的解決方案架構，從預測性維護和設備加強管理等維度入手，幫助其實現了60+個電廠的智能監測。“NI在杜克能源SmartGen項目中歷經5年時間，截至今年，我們已幫助杜克能源預測到的故障損失折合為成本是3,000萬美元！而其在這個項目中投入的成本遠小于這部分損失。這也從另一個層面體現了NI的價值——幫助客戶縮減成本，提高收益！”崔鵬再次強調道。 不同于狀態監測，空客公司使用NI模塊系統(SOM)開發用于未來工廠的智能工具則更多體現了NI解決方案在工業物聯網中智能控制領域的落地情況。對于空客公司來說，飛機的制造和組裝涉及數萬個步驟，必須由操作人員逐一完成，只要整個過程中出現任何錯誤，就須花費數十萬美元的修理費用！因此可允許犯錯的空間非常小，解決這項挑戰，就需要在工具和生產車間系統中添加智能功能，從而便于管理和檢查操作人員所完成的任務。借助NI模塊系統(SOM)，空客公司能夠采用NI系統設計方法快速開發這些智能工具的原型，從而簡化生產過程、提高生產效率。空中客車公司的Sébastien Boria坦言：“我們評估過多個模塊系統(SOM)和嵌入式單板電腦(SBC)，最后發現沒有一項產品的軟件集成性能比得上NI。 由于NI 系統設計方法能夠提高生產力，尤其是NI Linux Real-Time和LabVIEW FPGA模塊，我們估計使用NI SOM的開發時間大約是其它替代方案的十分之一。”空客的案例也再次凸顯了NI另一維度的價值——幫助客戶縮減time to market的時間。 全球經驗轉型中國風，前沿技術TSN同助陣 隨著中國物聯網生態環境日趨成熟，物聯網在工業領域的應用需求也逐漸升溫。據預測，到2020年，中國工業物聯網規模在整體物聯網產業中的占比將達到25%，規模將突破4,500億元。關注中國市場，NI一直努力將全球經驗中國化。然而不同于國外市場，中國本土有關工業物聯網的前期實踐更多源自高校或科研院所。基于NI CompactRIO，NI幫助鐵科院搭建的牽電接口裝置監測系統具有高速的數據采集處理能力，同時保證了監控系統的實時性以及對于觸發事件實時判斷，可謂是狀態監測領域全球經驗轉型中國風的經典案例。 而隨著中國本土工業物聯網意識形態的成熟，對于前沿技術的應用幾乎已和國外同步。例如，TSN（Time-Sensitive Networking，時間敏感網絡）標準以帶寬高、安全性更高、互操作性等特性著稱，同時重點考慮了快速系統響應和閉環控制應用所需的低延遲通信。因此，業界也公認TSN標準的制定將加速工業物聯網平臺的構建。中國科學院近代物理研究所正是采用了支持TSN標準的NI CompactRIO 硬件平臺，結合NI LabVIEW 圖形化編程環境設計了一個4通道同步采集、單次剖面1ms數據處理的重離子加速器HIRFL束流剖面探測器數據獲取系統。據中國科學院近代物理研究所介紹，重離子加速器HIRFL是中國規模最大、加速離子種類最多、能量最高的重離子研究裝置，主要技術指標達到國際先進水平。 基于統一的標準來支持所有設備和機器實現互聯互通，這也是NI為什么會推動TSN標準進行快速落地的原因。“去年，NI只有CompactRIO支持TSN標準，在今年剛剛結束的NI WEEK上，NI又最新發布了兩款支持TSN標準的多槽以太網機箱——cDAQ-9185和cDAQ-9189，通過對時間敏感網絡（TSN）和工業CompactDAQ硬件的投入，讓NI在分布式測量領域更進一步。” 易曦露分享道。 大道至簡，唯“最合適”不破 對于NI平臺化解決方案在工業物聯網領域的優勢，崔鵬如是總結：“在原型化的探索階段，NI的解決方案以靈活快速著稱，而對于有特定需求的客戶，NI又能通過自身或攜手合作伙伴提供方便二次開發、滿足客戶自定義需求的平臺化方案，因此，在不同領域、不同階段，NI都能提供最合適的方案切入。”基于全球工業物聯網的快速進程，客戶需求更多聚焦在定制化和靈活性，這也推動平臺化的NI解決方案在兼具復雜性及智能化的系統中得到更廣闊的應用。 |
