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构建智慧工厂数据底座:云边协同方案助力工业数据实时处理

EMQX Team
2023-10-16
构建智慧工厂数据底座:云边协同方案助力工业数据实时处理

摘要

在智能制造的时代,智慧工厂和企业面临着日益复杂和多样化的生产环境。全面收集生产制造各个环节和维度的数据变得至关重要。通过准确地捕获和分析这些数据,工厂和企业能够发现潜在的优化机会,提高生产效率和产品质量,及时做出更有价值的商业决策。

通过构筑完善的数据采集、传输、分发等机制,EMQ 的智慧工厂解决方案能助力工厂快速构建各类智能化应用:如设备健康管理、能耗设备管理优化、生产监控分析、产品质量溯源、供应参数优化、预测性维护和缺陷检测等。帮助制造业进行数字化、智能化转型。

EMQ 智慧工厂解决方案架构

智慧工厂解决方案架构

通过 EMQ 智慧工厂解决方案,工厂可以实时监测设备状态、生产数据和质量指标等关键信息。工厂管理层可以及时了解生产状况,并做出及时决策和调整,以提高生产效率和产品质量。

方案还支持数据分析和挖掘,利用机器学习和人工智能算法,可以从大量的生产数据中提取有价值的信息和洞察。例如,通过分析设备的工作状态和性能数据,可以预测设备故障,并采取相应的维护措施,避免生产中断和损失。

多源数据采集、接入

在工业领域,存在着使用各种工业协议的设备,Neuron 工业协议网关软件支持 Modbus、OPC UA、IEC 61850 和 IEC 104 等常用工业协议,让使用不同协议的设备数据能够被采集到统一的数据平台。

同时,EMQ 智慧工厂解决方案还可以将采集到的数据接入工厂内各类其他的系统进行集成。比如传统的 PLC、SCADA、DCS 等系统, MES、WMS、ERP 等生产管理软件,以及企业服务总线 ESB、各种数据库、以及第三方软件,此外还支持集成非结构化数据,如视频、文档等。

多源数据采集、接入

构建企业级物联接入平台

相比传统的制造业工厂采用的 ISA95 架构构建企业信息系统,EMQX 使用 MQTT 协议的发布/订阅模式,解耦了数据的生产者和消费者,从而让数据的应用端可以更容易、更灵活地获取工厂的实时数据。

通过 EMQX 企业级消息接入平台构建的新型工厂数据架构网络具有以下优势:

  1. 统一数据接入平台:相比传统的制造业工厂通常使用 ISA95 架构下的点对点通信模式,EMQX 的应用的开发和集成变得更加方便。
  2. 高数据时效性:数据传输低延迟,方便建立各种智能应用,如智能告警、下发指令、设备自我决策等。
  3. 统一数据存储:打破数据孤岛,帮助企业实现数据资产的统一管理。帮助构建工厂的数据模型,有助于充分挖掘工厂数据的价值。
  4. 架构灵活扩展:EMQX 采用高可用集群架构,支持动态水平扩展,同时支持热升级和热配置,保证系统具备高水平的服务水平协议(SLA)。

EMQX 企业级消息接入平台

实时处理转发

EMQX 提供实时流式数据处理和转发能力,可满足在设备端进行低时延的原始数据处理分析,以及在云端或数据中心端的海量数据转换分发。

  1. 基于 SQL 的数据实时处理:使用类 SQL 语法进行实时数据处理,包括数据过滤、转换和分发,充分利用数据的价值。
  2. 灵活的事件触发:通过触发预定义的条件动作,实现对实时数据的快速响应和灵活处理。
  3. 丰富的内置函数:提供丰富的内置函数,便于更有效和高效地利用规则引擎处理和操作数据流。
  4. 扩展与算法集成:支持自定义函数扩展数据处理需求,并集成 AI 算法。

数据统一存储

EMQX 企业级物联网接入平台具备对海量数据进行统一存储的能力。基于 EMQX 内置的规则引擎,可以实现一键式将各类设备数据转发到不同类型的数据库进行存储。无论是关系型数据库、时序数据库还是混合性数据库。实现企业统一数据资产的形成。让不同部门和团队可以共享实时数据和信息,进行有效的沟通协作。

此外,在数据库数据写入性能方面,各类数据库都能够达到每秒 10 万个事务(TPS)的数据写入性能,支持工业领域超过百万级别的数据测点实时入库。

工业数据统一存储

方案价值

消除数据孤岛

制造业工厂里各种设备和系统往往采用不同的协议和格式,使它们像孤岛一样无法有效共享数据,也导致企业数字资产零散分布。EMQ 可实现海量实时数据的统一接入和共享,支持工业设备协议,还可集成企业内部各类系统数据,实现百万级数据点的统一接入,消除数据孤岛。

提升工业智能

传统制造业工厂可能面临信息流的延迟,经常无法及时获取实时数据和洞察,导致产品库存积压,难以快速应对市场变化。EMQ 提供强大的数据过滤、清洗、实时计算、AI 推理和智能告警能力,能够提升工业现场设备的智能化能力,帮助企业实现设备自治、自主决策和敏捷生产。

云边协同、集中管控

制造业工厂中的不同部门(如生产、物流、质量控制等)之间经常存在协作障碍。信息共享不畅、沟通困难等问题导致协同生产的效率低下。EMQ 实现设备侧与中心侧之间的数据协同和控制协同,基于多层规则引擎和流数据处理能力,减轻云端的数据处理压力。企业也可根据业务场景需求快速开发构建上层智能应用,实现多机器和多系统之间的协同工作。对数据基础链路的全面管理和监控,为企业关键业务应用的稳定运行提供保障。

敏捷应对业务增长

架构具备高扩展性和灵活性,可以根据企业信息化建设和数据规模的增长进行动态水平扩展,同时保证高 SLA,以应对不断增长的业务需求和数据源。

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