从智能工厂的基本理念中可推导出对软件系统的要求,以工业中广泛使用的技术为基础,确保解决方案的未来可靠性。 PSI AG通过基于Java的方案架构提供一个高性能平台,借助现代化的用户界面和丰富的生产力改善方式为客户提供未来生产流程所需的技术优化基础。
工业4.0项目的研究联盟对未来项目的实施建议非常明确,这个项目最重要的是把工业做为一个整体进行集成化的项目研究。
项目的核心便是由信息物理系统(CPS)组成的“智能工厂”。因此智能工厂是一个信息物理化的生产系统(CPPS),它被集成到完全灵活的架构中,与智能移动、智能物流、智能电网和智能服务有接口相连。生产系统可以自我调节且可以采用自适应物流方案,未来的生产是经济的、城市化、“人性化”且环保的生产方式。
以人为本的应用和交互方案
工业4.0的新需求要求创新的辅助系统和多模式用户接口,用于连接生产工序、机器和设备以及相关软件系统。因此智能工厂需要以人为本的系统应用和交互方案,所需要的信息取决于在生产流程中人的角色、工作任务、使用的工具、可用信息源以及未来工厂的整个组织状况。
员工信息的获取依赖于多方面的影响因素,为此需要基于人员角色的应用方案,且与定制化灵活设计的交互接口相连接。另外,由于工作正变得越来越具有移动性,所以移动应用方案与移动定位能够帮助用户在智能工厂中很好的完成工作任务。
安全与稳定
工厂设备与系统间的高度集成及其控制的软件系统要求有基于标准的、安全且稳定的通信通道(安全性)。物联网和服务的应用要求安全连接并可靠验证操作员、机器和软件系统。
纵向与横向的集成
纵向集成中所有相关的系统从工艺到自动化要求有标准化的接口和技术相互连接,并且接口需要灵活设计,用简单稳定的工具来保证所有部件间的高效连接。只有这样才能把高度透明实时的生产管理系统与机器控制系统相连接。
在增值链中,横向集成要求更高一级的生产系统合作伙伴之间有开放稳定的接口。
以此技术为基础的软件系统具有实施工业4.0项目所需的特征,例如它的实时性能,成熟的通信和软件安全性,流程和软件交互的灵活设计方式,支持生产中自适应工作方式或自动化的工作流及互通机制。
迈向智能工厂之路
PSI的解决方案平台100%基于Java™技术,首先它能够支持不同的系统平台(Windows, Linux,HP/UX,AIX等),用集成化的方式处理国际化业务。工业4.0的要求还包括其它更多方面,如特殊的模块化Java功能和基于OSGi的核心系统功能都能够动态编译运行时的通用模块。由此构成的以需求为导向的系统方案可以自适应方式实现物流的自我组织。工业4.0的目标把实际和虚拟的生产进行联合建模,因此它把软件模块作为系统组成不可缺少的一部分。
多层性
PSI平台支持多层的客户端/服务器架构,这种架构背后的主要理念是把业务流程和生产架构从图示逻辑中分离出来。在没有分离这些层级的情况下几乎无法想象与信息物理生产系统交互所需的多模式交互应用。但仅仅分离是不够的,必须对不同的交互模式设立特殊的名称。除了传统的操作界面之外,“多点触控”和“运动探测”技术也应用于PSI平台,并通过一体化的模块体现出来。
GUI-图形用户界面
PSI 平台的图形用户界面 (GUI) 能够单独调整交互接口,除了按角色定义的界面外,用户还可以编辑个人的数据视图,并保存在个人配置文件中。数据视图不仅涉及关联数据和综合的功能,如表格内容显示(分类、筛选、分组),还涉及许多图形设计方式(2D图表以及3D实景显示),通过这些图形方式可以容易的查看员工的工作情况提供前瞻性的支持。例如在定位视图中可以快速展示工厂的物理环境,将先进的实用技术整合到用户接口中。
按角色授权
要支持生产中自适应的工作方式就需要在系统技术方面使用以角色授权的系统应用,PSI平台在这方面一惯能够满足这样的要求。“AUTH“模块不仅完全控制用户界面结构还控制其它系统层面的基本服务架构。
同时还需要保护关键的技术架构。此外PSI平台通过CPCT模块(“代码保护”)支持不同的机制,以保护数字化流程技术,防止篡改和蓄意破坏代码。
标准化
基于模块化的应用在PSI平台中非常重要,使用的模块结构可以不依赖平台定义,而是根据应用的需要来进行调整。在工业4.0中各种建模尚未形成统一的标准。通过对参考结构进行不断的标准化,PSI平台可以在元建模基础上随时适应所定义的架构。
PSI平台已经能够支持自动化技术建模,例如预先定义产品域模型的工厂模型。在工作流模块中通过流程模型控制,计划的排序逻辑能够在适应系统运行时间的架构中更加容易控制。
更深层的方面则是软件系统监控和控制网络增值的能力,这不仅包括执行器与传感器信号的集成。“PSIintegration”模块帮助实时传输这些信号,各部门和各公司间的系统接口也可以通过稳定的异步数据交换实现。横向与纵向的数字化数据和信息流实现对整个生产结构的透明控制。
PSI软件背后的技术
高度的可用性、可扩展性和基于最先进Java 技术的PSI平台为所有PSI 产品奠定了通用的强大的技术基石。
行业解决方案
标准化软件可以通过特定的行业性增强其功能性,或者在必要时通过客户化的功能得以增强。例如,通过SCADA系统把单独的财务系统,或特定的项目连接到设备中。标准软件在典型行业中,可以是一体化的模块,也可以扩展当前的应用范围(功能和数据)。
应用系统
应用层为解决生产问题提供了现成的实用功能,新的开发是基于PSI框架在Java 应用程序的结构中进行的。可提供的功能范围包括物料管理、生产控制和物流管理。与研发机构和客户的紧密合作,让产品的深度开发始终与市场需求保持一致。
框架
PSI框架包含了大量的基础接口和工具,以便高效地利用基础架构快速且低成本地开发应用程序。整个结构,尤其是层级模型和通信,是基于Java EE(EntERPrise Edition)基本原理,从而能够提供可扩展的、可靠且安全的软件解决方案。
基础架构
基础架构提供运行应用软件所需的所有模块和服务,核心组件是操作系统(客户端和服务器)、数据库以及网络。PSI应用方案的必要前提条件是JVM(Java虚拟设备)和相应的应用服务器。必要时可以针对高可用性设计基础架构。
PSI集团总部研发中心总监 Michael Bartmann 博士
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本文标题:PSI未来生产系统的方案架构
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