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基于AI的边缘计算助力OT/IT融合

www.cechina.cn2023.02.27阅读 4859

  
       过去,在制造设施中,运营技术(OT)和信息技术(IT)扮演着非常独立的角色。现在控制工程网版权所有,由于这一战略所具有的内在效率和竞争优势,这两个实体走到了一起。
  挑战在于如何确保以优化、经济高效的方式进行IT/OT融合,而不会对正在进行的运营活动造成重大干扰,这正是边缘计算发挥关键作用的地方,特别是随着人工智能AI)和机器学习(ML)的出现。
  利用AI软件算法,可以在无需人工干预的情况下处理OT信息,并做出基于经验的决策。传统上,AI软件需要高水平的计算机能力,但边缘推理平台的出现,可以在更受约束的环境中使用AI训练算法的结果,使AI能够扩展到工厂车间。
  一旦制造商可以加速其决策,就可以提高生产效率。将人工智能进一步引入到自动化过程中,也有助于解决劳动力老龄化所带来的挑战,因为流失的劳动力并没有及时得到新人才的补充。利用新的技术和算法,制造商可以用同样数量的工作人员,做更多的事情。
       
  数字化检验的优点
  举例来说CONTROL ENGINEERING China版权所有,考虑典型制造过程的检查阶段。在生产环境中,有具有30至40年制造经验的人员,使用他们的经验来发现缺陷、异常和其它质量问题。然而,随着这些人员的退休,如果没有新一代的检查人员来代替他们,制造商如何保留和利用他们的知识经验?
  AI和ML提供了一种解决方案:利用与新检验员培训类似的培训过程,将知识数字化。AI模型经过培训后,可以部署到边缘推理设备上,然后这些设备可以执行缺陷和质量评估,将信息反馈给培训服务器,以进一步调整和优化人工智能模型。
  边缘推理平台提供的"数字化检验员",可以永久保留经验丰富的运行人员的所有知识,并将其应用于检验过程,通常比手动检验能够提供更高的精确度。同时,人工检验员的角色,则被提升为分析结果数据和确定流程改进领域。
  使用最新的AI和ML技术,再加上适当的培训服务器和推理边缘硬件可以实现数字化检验,而无需数据科学家或复杂的编程。相反,系统会在一个短暂的培训期内,了解什么是可接受和不可接受的样本。
  由此产生的模型,可以同时部署到多个站点和生产线,进一步利用来自多个区域的检查团队的综合经验。持续运行该系统,会不断向培训服务器反馈信息,以不断提高的准确性完善边缘推理,最终实现近乎完美的决策过程。
  那么,传统制造商如何利用这项技术并变得更"智能",尤其是当许多生产设施位于"棕地"现场?通常,这比制造商想象的要容易得多。当然,有必要将网络连接到检查区域,并且需要摄像头来收集目视检查数据控制工程网版权所有,但如果OT投资是最新的,这些要素通常已经就位。
  边缘推理通常是一个相对简单的"即插即用",提供图像捕获和AI推理算法,形成缺陷检测系统。培训服务器通常位于IT服务器机房内,它根据边缘反馈的数据不断完善模型,但可以安装在任何可以访问连接边缘推理设备网络的地方。
       
  在很多情况下,该模型还使用从其它来源获取的信息,但系统基于标准的开放技术的性质,使其能够实施物联网技术层,结合边缘应用、通信协议和数据采集功能,从而实现"棕地"设施的数字化,并将其带入新的制造时代。
  当欧洲第一次开始讨论工业4.0革命时,随之而来的问题是如何创建非专有的、开放的解决方案,以避免锁定供应商。最初的步骤是创造技术兼容性,并将其集成到一个开放和透明的环境中,以便实施进一步的创新。
  大约6年前,当各组织讨论在生产环境中实施物联网的想法时,主要讨论的是制造商如何连接其机器和设备。与以前基于SCADA或MES应用的解决方案相比,它们如何提高分析水平?如何才能使更多的OT领域的应用CONTROL ENGINEERING China版权所有,能够确保有吸引力的投资回报率?随着时间的推移,这导致了工业物联网越来越基于开放式PC技术的局面。
  开放式架构降低了复杂性
  虽然这对于OT领域来说是新事物,但对IT界来讲,已经熟练应用几十年了CONTROL ENGINEERING China版权所有,已经了解通用架构、通信标准、管理工具和应用程序框架所具有的价值。随着开放式通信技术的发展,诸如OPC UA等技术越来越广泛地被采用,时间敏感网络和5G等新技术,克服了对专用实时设备的需求,使基于开放式PC技术的可能性也就越来越大。
  反过来,这种开放式架构的采用意味着,在老旧的生产设施上创建技术层的概念比两三年前要简单得多。这是因为有许多技术将专有OT设备和系统集成到物联网领域。通信、协议和物理接口已变得更加标准化,与旧的专有OT设备相比,用于构建系统的开放技术平台正变得越来越商品化,因此投资变得更容易。
  传统上,技术代表了商业应用的价值,但现在企业不再讨论技术兼容性,因为它已经兼容了。相反,他们讨论如何使用物联网技术优化端到端工作流,而不仅仅是一个独立的过程,以及如何利用员工的智力资本和经验,通过技术来丰富他们的角色,从而进一步增加组织的价值。他们越来越关心如何利用可以在整个企业边缘捕获和可视化的信息。
  成功的关键在于利用最新工业物联网技术的开放性,减轻商业应用和边缘OT应用集成商的负担,降低部署新技术与整合现有应用的复杂性。
       
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