【工业4.0面面观】之七：云计算如何与工业4.0水乳交融？
IBM 也参与了 SmartFactoryKL 智能工厂演示项目。
在这个项目里，IBM提供的软件运行在集成层和IT系统层，包括如下软件产品：
- 工厂服务总线：基于IBM Integration Bus集成总线。工厂现场有Modbus、canbus、Profibus、Profinet等各种标准化工业总线，用于统一接入各种厂商的设备，这样可以大大降低设备集成对接的工作量。同样，对于工厂的各种来自不同厂商的软件系统，也需要有类似的软件总线，来接入所有软件系统，减少集成工作量。IBM Integration Bus就是起这个作用的。
- 数字孪生：基于IBM Cognos Analytics智能报表引擎。数字孪生就是现在工业4.0和工业互联网很火的概念，就是把设备数据化。那这个Cognos本来不是做BI商业智能的么，怎么现在又和数字孪生扯上关系了？其实原因很简单，就是利用BI商业智能的强大的数据源集成能力和无需编程的可视化能力，只需要拖拽几下，就可以连到各种数据源，然后把数据源和各种可视化控件关联就好了。当然，我们也可以用微软Azure上的Report、亚马逊AWS的QuickSight、Tableau、QlikView等或者国内的BDP、帆软来实现。
- 故障预测：基于IBM SPSS统计软件，可以利用SPSS的统计分析工具和数据挖掘算法对采集到的设备数据进行故障预测，从而提高设备利用率。
- PAAS平台：IBM Bluemix PaaS平台。基于CloudFoundry开发。这个平台我就不多介绍了，我们现在只需要知道西门子MindSphere和GE Predix这两大工业互联网平台也是基于这个开发的就可以了。
- 物联网云平台：基于IBM Waston物联网平台。物联网设备可以通过MQTT/HTTP协议将数据发送到Watson物联网平台。类似阿里云物联网云平台、或者AWS IoT Hub。
IBM 把整个智能工厂分为四大部分：
- 边缘层：生产线设备
- 工厂：包括IBM PBS工厂服务总线、智能维修、SPP故障预测、Cognos数字孪生、MES制造执行系统和安全防护。
- 企业：包括ERP系统、PLM系统和TUV认证。
- 物联网云平台：包括IBM Bluemix和IBM Waston物联网平台。
IBM如何与工业4.0融合
1.生产订单下发
proALPHA ERP 系统向生产线下发包含名片盒客户定制需求信息的订单，该订单通过 Web 服务发送到基于 IBM 企业集成总线的工厂服务总线 （PSB）。
2.MES下发生产指令
来自 iTAC 的制造执行系统 （MES） 也连到PSB总线上，通过 Web 服务接收ERP发送的订单信息。MES收到订单后，通过PSB总线向生产线的 Pilz 的生产模块发送开始生产命令。
3.生产模块执行生产
生产线的生产模块收到MES下发的命令，就开工了。
边缘层的生产线设备与工厂（或企业）之间交换的数据通过车间 IT 协议（如 OPC UA 或 MQTT）进行通信，传输内容的格式通常为 JSON 或 XML。
4.通过IBM Cognos智能报表引擎实现数字孪生
为了实时监控生产线的运行情况，实现生产线的透明化管理，基于IBM Cognos智能报表引擎开发的可视化仪表盘显示所有生产模块的重要数据。这个可视化仪表盘相当于整个生产线的数字孪生，可以供工厂管理人员可视化查看生产线各个生产模块的实时数据、历史数据。
5.云端生产流程控制
PBS将采集到的生产过程数据发送到 Watson 物联网平台。IBM Watson IoT 根据上传的数据控制整个生产流程。
生产过程数据在Waston物联网平台上进行实时处理分析后，可以向生产线下发控制命令，用于调整工艺参数或者根据订单动态重新调整加工工艺流程。
6.基于数字化PLM的智能维修
如果某一生产模块出现问题，PSB 会向维修人员发送电子邮件，包括故障模块名称、故障类型、故障代码和生产模块的 EPLAN（一款PLM软件）电气接线图。这样维修人员可以根据 电气接线图和故障信息，快速修复设备故障。
7.基于IBM Waston IoT的智能维修
维修人员在收到设备故障的邮件通知后，拍摄故障机器的照片，然后把照片发送到 Watson 图像识别服务进行故障分类，从而辅助维修人员快速定位故障类别。
Waston也可以从故障机器的错误日志中读取机器故障信息，然后用 Watson 的文本到语音服务转换为语音放给维修人员听。
8.基于IBM SPSS机器学习的预测性维护
基于 IBM SPSS 的机器学习算法，提前预测设备故障。
9.基于TUV的安全认证
最后，为了保证符合安全认证，TUV对发生变更的生产线配置变更，进行安全审计和合规性检查。
【工业4.0面面观】系列目录
《 【工业4.0面面观】之一：炫酷设计 | 德国SmartfactoryKL工业4.0智能工厂demo项目》
《 【工业4.0面面观】之二：工业革命下的四种生产模式的历史演化过程》
《 【工业4.0面面观】之三：如何用工业4.0实现大规模定制生产和大规模个性化生产》
《 【工业4.0面面观】之四：你要知道的工业4.0智能工厂的需求，都在这里了！》
《 【工业4.0面面观】之五：赋能工业4.0智能工厂的10大模块，你知道哪几个？》
《 【工业4.0面面观】之六：SmartFactoryKL工业4.0智能工厂架构，以个性化避孕套生产为例》
《 【工业4.0面面观】之七：蓝云上的智能工厂——IBM 云计算这样与德国工业4.0融合》
《 【工业4.0面面观】之八：博世的工单智能调度APP——改变工作方式，赋予欧司朗维修工程师超能力》
《 【工业4.0面面观】之九：博世Nexeed生产性能管理软件的三大杀手级应用: 智能工单，工艺质量，预测性维修》
《 【工业4.0面面观】之十：博世Nexeed预测性维护和工艺质量控制在宝马工厂的应用》
文章被以下专栏收录
物联网前沿技术观察
