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某重型機械制造企業是全球最大的混凝土機械制造商，2020年以98,705臺挖掘機的銷量，首奪全球挖掘機銷量冠軍。該企業產品包括混凝土機械、挖掘機械、起重機械、樁工機械、筑路機械。其中，混凝土設備為全球第一品牌，挖掘機、大噸位起重機、旋挖鉆機、路面成套設備等主導產品已成為中國第一品牌。但取得成就的同時，該企業也遇到了重型機械制造業普遍會遇到的困難。
       生產制造遇到瓶頸，企業工廠亟待轉型
       該企業的制造工廠中配備了一些大型數控機床，用來制造各種零件，然后由工廠的其他部分組裝成重型設備。操作員的工作包括調度和手動輸入每一個單獨的工單到不同的數控機床。一旦操作人員長期工作疲勞而不小心在數控機床上輸入了錯誤的信息，就意味著生產過程發生變化，這些錯誤往往會導致機器停工返工，以及重新制造新零件，增加生產成本。
       并且該企業也曾嘗試過升級工廠全自動化，并在整個過程中部署了消費級4G/無線設備，但仍無法解決信號差的問題，這就意味著由于網絡不穩定，機器無法準確接收生產數據。因此，該企業決定采用5G技術重新開始改造其生產工廠。
       研華助力工廠5G部署，提供可擴展性解決方案
       為了實現生產工廠的升級轉型，該企業需要做到以下三點：
      （1）在數控機床之間搭建MES系統以實現IT/OT融合。
      （2）采集數控機床的電機、伺服、核心軸和運行時間的數據，以實現預測性維護。
      （3）管理所有工廠流程，因此在所有生產站都安裝了模塊以進行跟蹤和監控。
       針對該企業的需求，研華提供支持5G的工業級物聯網邊緣控制器UNO-137解決方案。UNO-137是一款多功能設備，實現了工控機、網關和5G CPE的綜合功能，是符合OPC-UA的以太網網關。UNO-137采用了模組化設計，可以擴展更多的I/O接口，支持最新的5G通訊，可以兼容市面上大多數5G通訊模組，實現數據采集的無時延、大帶寬上傳。同時UNO-137采用了接口全隔離的設計，達到了更高的工業等級，運行溫度達到了-40℃~70℃，通過了IEC 61010標準，更適合在工業控制現場使用，并且提供了15年的供貨周期，方便設計定型后的長時間供貨。滿足工業4.0轉型的需求，連通IT和OT之間的鴻溝。

在該項目中，UNO-137被放置在高架機柜中使用，并內置AIW-355 5G模塊。控制器從數控機床采集數據，再通過電信公司提供的專用5G網絡傳輸數據。
       UNO-137可以很方便快捷地與工廠原有的生產平臺集成，將數控生產數據從數控控制器傳輸到工廠的MES或私有云。UNO-137充當以太網網關，將多種功能集于一身，幫助客戶快速部署5G工廠全自動化。
       研華解決方案具有可擴展性，如果未來客戶需要更多的模擬/數字I/O來采集機器狀態數據，ADAM-6300系列遠程以太網I/O模塊可以集成具有安全OPC UA協議的5G網絡，實現IT/OT無縫融合。

圖1 系統結構圖

系統結構如圖1所示，主要硬件產品包括：
     （1）UNO-137：工業級物聯網邊緣控制器。UNO-137是一個可擴展、高可靠、面向工業物聯網應用的硬件平臺，適用于多元化應用，可以應用于數據采集、設備上云、PC-Base控制，將IT與OT無縫連接，助力設備和工廠的數字化轉型，能夠快速、經濟、高效地實現多樣化的工業應用。
     （2）AIW-355：具有M.2 3052 Key-B接口的高度集成的5G WWAN模塊。
     （3）ADAM-6300：OPC UA以太網I/O模塊。
       結語
       5G作為新一代的無線連接技術，在工業物聯網（IoT）和B2B市場中扮演著關鍵角色。隨著5G逐漸在垂直市場中的應用，越來越多的行業將從中獲益，以5G為核心，將極大地提高制造企業運營效率。
       在中國，5G技術正在蓬勃發展，基礎設施/站點正在快速建設中，但支持5G且足夠可靠，足以運行整個運營的邊緣系統仍然相對較少。由于該項目的成功，該解決方案被當地政府選為5G示范項目，用以展示5G工業物聯網制造的成功應用，獲得了良好的經濟效益和社會效益。

精彩對話

研華科技工業物聯網事業群資深產品經理王逸

自動化博覽：研華科技在市場競爭中的特點和核心優勢是什么？

王逸民：研華是國內工控機市場的領軍者，多年積累的口碑是研華最大的優勢，同時作為Intel IoT事業群的核心伙伴，研華在X86平臺機器的研發能力和技術積淀也是有目共睹的，產品更新迭代和產品線豐富程度上，研華也要遠遠領先于其他廠商。
       自動化博覽： 您認為近年來工控機/嵌入式系統在技術發展上體現出哪些特點？研華科技近期在工控機/嵌入式系統的技術創新有哪些？
       王逸民：近年來工控機/嵌入式系統兩極分化越來越明顯，一方面，工業物聯網的興起，讓工控機在IT/OT融合方面扮演了重要角色，這部分應用對機器性能、AI算力要求更高；另一方面，工業4.0的逐步推進，讓原有的PLC/DCS為主的自動化系統變得更加彈性和智能，并且和傳統的上位系統間的區別越來越小。研華也順應這個趨勢推出了工業級服務器、AI平臺以及PC-Based控制系統，兩者互相配合，可以幫助客戶實現從云到端，從客戶到工廠，從管理層到一線工人的智能化、透明化的管理和生產。
       自動化博覽： 您感受到近年來在工控機/嵌入式系統用戶需求和市場發展方面呈現出怎樣的變化？
       王逸民：其一，工控機/嵌入式系統的用戶群體將會大大擴展，從原有的自動化工人，到企業的辦公人員、IT人員，從原來的硬件系統集成商，到云平臺、SaaS系統集成商，都會廣泛使用工控機。
       其二，工控機/嵌入式系統將會變得越來越不像一臺“Pc機”，設備廠家，會對其進行專門定制，使其融入客戶設備中；最終用戶，則會要求工控機/嵌入式系統更加貼近項目應用需求，使其“一機多能”。
       自動化博覽： 定制化和專用化將是未來工控機重要的發展趨勢之一，研華科技在此方面有何布局？
       王逸民：研華工控機/嵌入式系統各個產品線都有專門的定制化團隊，可實現板級、系統級的全新定制。研華同時也成立了許多行業化系統開發團隊，如運動控制和視覺、交通、電力、環保、量測、油氣、AI、醫療、零售、物流等行業化團隊，專門研發不同行業的專用工控機。

自動化博覽： 自主可控、安全可信是近幾年國家一直倡導發展的方向，研華科技在此方面有何應對策略？

王逸民：對于自主可控，研華專門在北京、昆山、深圳三地成立了大陸本土研發團隊，專門針對國產化需求進行了全新的開發，包括兆芯、海光、飛騰、瑞芯微，研華都有對應的產品上市。對于安全可信，研華的嵌入式工控機UNO系列，全系標配了TPM芯片，保證了數據的安全可信，并且針對國家商用密碼局的要求，全部提供TCM芯片出貨。

摘自《自動化博覽》2021年11月刊