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云计算开始向工厂自动化延伸

行业聚焦点中国仪表网2012年04月23日 11:19人气:9157

  导读:云计算是一种根植于以太网的技术,它几乎遍及各处。有了云,工厂就能够更加容易地开展工作,在需要时且仅在需要时获得计算机资源。云能够按需伸缩,更重要的是,用户只需为被使用的资源付费。由于过程应用和设备需要处理数量庞大的数据,所以业界已经注意到了共享信息存取的优势所在。正是因为有了云,数据管理水平被进一步改善,性能和利润也被提升至前所未有的水平。

        你注意到了吗?云概念越来越流行。今天不管你走到哪里,云总是无处不在,此云并非天上之云,而是匿身于广播、报纸、新闻以及制造业中的云。此云与天气毫不相关,但却与已经融入消费领域的先进的计算机技术息息相关,而且现在此云正在向生产制造领域渗透。
  
  它功能强大,它无处不在,云计算是一种根植于以太网的技术,它几乎遍及各处。最终用户并不一定要拥有云,一旦工厂决定对一种产品进行重新设计,工程部门开始搭建原型机,可能需要花几个月的时间为所需的计算机服务完成采购、安装和试运行工作。但是如果你加入了云,这些工作仅用几分钟就可以完成,而且如果操作得当,成本也能降低。
  
  有了云,工厂就能够更加容易地开展工作,在需要时且仅在需要时获得计算机资源。云能够按需伸缩,更重要的是,用户只需为被使用的资源付费。由于过程应用和设备需要处理数量庞大的数据,所以业界已经注意到了共享信息存取的优势所在。正是因为有了云,数据管理水平被进一步改善,性能和利润也被提升至前所未有的水平。
  
  云是一种非常适合生产制造领域的环境,Science Logic公司的高级市场副总监Steve Harriman说:“当一个工厂或者一个部门开始一项新工程,重点在于工程软件的设计。随着他们开发工作的推进,工作重点转移到计算机辅助制造阶段,设备编程阶段,然后是投入生产。基于云的IT体系结构能够为上游和下游提供很多便利,使这些任务和目的可以轻松达成。”
  
  云到底是什么?
  
  那么这个有趣的称呼到底有什么用?首先,它并非一个由当前技术变种而来的新技术,云是一种在基础设施和体系架构上的创新,使外界可以动态使用计算机资源。
  
  National Instruments公司FPGA软件架构高级产品经理Rick Kuhlman说道:“云能够为工厂提供巨大的计算机资源,而在你的作业完成之后,它又能收回这些资源。云资源提供者允许用户租用处理器、RAM或者存储空间,并且赋予完整的操作权限。虽然从后端看就像一个巨大的计算机银行,但位于前端的最终用户却能够在必要的时候配置这处理技术和网络技术的范畴,这种概念的原理在于将多台计算机通过以太网互联,共同轻松地完成一件任务,而这件任务对于单独一台计算机来说是困难或者难以完成的。”
  
  云最重要的特性
  
  ■按需提供服务,就像以太网,只要有网络连接,就可以快速使用。
  
  ■是一种共享数据源,可以动态地在线或者离线使用。
  
  ■允许这些共享资源进行动态配置。
  
  Science Logic公司的Harriman说道:“将云看成电网,有了云服务,你可以‘打开电灯’或者‘给设备充电’而无需去发电厂。”他解释道:“电网中的电能有多种来源,类似的,云计算也能提供多种多样的计算机资源,在某种意义上,云就是另一种电网。”
  
  Invensys Operations Management公司在这种新技术上的最新尝试就是一种能够在移动设备上使用过程/生产信息的云应用。主机搭载微软数据中心,SmartGlance的移动报表应用程序可以直接将工厂数据和报表发送至智能手机,使工程作业人员、维护技师和其他工厂人员能够随时随地浏览当前作业数据,以加快决策和改进协作。来自Invensys Operations Management的系统数据和大量的其他工厂数据可以通过云发送给订阅了Smart Glance移动报表服务的智能手机。资料来源:Invensys公司。
  
  Invensys Operations Management公司负责平台和应用的副总裁RobMc Greevy赞同道:“你可以像操作一台设备一样打开或者关闭云服务,它有很多好处,最明显的好处就是无须在硬件、软件甚至服务上作资金投入,因为大家平摊了固件成本,而且由于无须考虑成本环节,可用的应用数量也得以增加。”
  
  不仅仅是空中的硬件驱动
  
  诚然,云是一种新兴技术,但它绝非一种概念或者理论。它一种建立在大量稳定的实际应用基础之上的技术。它可以被看做是“空中”的仓库或者硬件驱动,但又不仅仅是在线服务或者远程服务器,云是一种新兴的操作系统。Mc Greevy解释道:“你正面对着全新的服务,与之前那些你可以编程的服务决然不同。微软、谷歌和其他公司正在重新构架他们的操作系统,并依据云结构搭建它们,以图能够利用共享服务、存储和计算能力。然而,绝非仅仅是存储那么简单,它能够带来全新的功能和软件应用。”
  
  在LabVIEW2011中,National Instruments公司将其FPGA编译服务器搭载在云计算机上,用户可以不再打包编译器,使用最新的高RAM和高终端计算机就可以并行编译FPGA虚拟设备(VI)。一旦用户系统采用云服务,编译环节就在云中完成,而不是在本地计算机或者本地计算机网中完成。安全性与其他的高安全性网络服务类似。资料来源:National Instruments公司。
  
  使用云技术的用户持续增加,目前,NI公司的Kuhlman在如下三个领域见证了云技术在生产制造和工程上的活力:云数据、云软件和云计算。
  
  ■云数据:Kuhlman说道:“云的最大作用就在于此,用于数据管理,基本上就是建立一种与云服务器的接口,可以从世界上任何一个位置将数据存储至云服务器或者从云服务器获取数据。企业可以将设备的振动、控制和监管数据推送到云,有需要的人可以从世界上任何位置以各种形式利用这些数据,而无需靠近设备本身。”
  
  ■云软件:云还可以使几乎所有人利用那些远离使用地的软件资源。最终用户可以通过任何支持以太网的设备使用程序,而这些软件则在云中运行。随着云服务供应商,例如Microsoft和Salesforce.com,进入云市场,在云中运行软件得到了更快地发展,诸如SolidWorks之类的工程公司也将资源放置在云中,从而简化了设计过程。
  
  ■云计算:云中也搭载了复杂的计算,Kuhlman说道:“如果你不得不处理一个复杂的算法,而你又有多台处理器可用,那么就比单独使用一台计算机的解方程速度要快得多。”例如,NI公司有一台云服务器,可以极大地加快编译FPGA程序的速度。这种程序十分复杂,编译时间长达几个小时。“在云环境中运行这种算法比使用一台大型计算机编译的速度要快很多,也比使用多台计算机并行编译要快。”
  
  Invensys公司的McGreevy补充道:“我们将云看做是目前应用的自然延伸。从近期来看,虚拟应用、配置管理以及报表和信息分析都是云技术的优势,我们还有基于云技术的应用可以在移动设备上查看过程/生产信息。从长期来看,我们看到一些系统的执行能力正在向云环境转移,这会在未来最终得以实现。”
  
  利大于弊
  
  云计算在经济上具有先天的优势,它能够及时的提供和回收计算资源,支持不断变化的商业需求,这给生产制造业带来了多种好处。它能够改善生产制造业,因为它能够以更少的专业技能、精力和费用换取更高的产量,也能降低各种应用的门槛。例如云服务能够对项目论证带来帮助。
  
  McGreevy说道:“当项目开展之初,对100种不同的工作站进行论证或者仿真是很常见的,如果没有云,就意味着需要购买50个服务器或者100个工作站,并建立一块巨大的物理论证区。而有了云,计算机资源可以直接从云获得,无须购买物理资产。还需要考虑行业标准的强制执行力度,例如对HMI屏幕或者控制循环进行配置所应遵循的行业标准。”他继续道,“这些标准适用于所有工厂,但是并非被所有工厂有效地执行,使用云技术可以确保这些国际标准被妥善管理。行业协会制定标准控制工程网版权所有,并将其置于云中,远程站点、甚至合作者或者系统集成商,直接从云获得当前信息。”
  
  当然,还有一些注意事项,可靠性和安全性就是需要考虑的。任何时候无法获得资源,就意味着某些控制功能要停滞。当使用云的时候,工厂必须确保应用或者服务的性能处于可接受的范畴。而且当工作完成时,必须确保做好收尾工作。ScienceLogic公司的Harriman说道:“对于云来说,提供服务并不是什么难事,但是如果你并没有关闭账户,你就一直在付费。”
  
  ScienceLogic公司针对于数据中心和云开发的EM7IT管理架构可以在直观的仪表板(如图)和报表中为企业提供配置和性能数据。考虑到动态基础架构的分布式需求,这种云管理工具在规模、安全性、自动化和弹性方面的特性,对于简化运动控制中常见的复杂资源管理和数据管理作业至关重要。资料来源:ScienceLogic公司。
  
  工程和IT领域中管理云资源也面临着一些挑战。工程和IT两者都在不断变化,一旦载体发生了变化,云势必会面临解体。而且,在传统生产制造工程和传统IT之间的界限正在消失。McGreevy说道:“云会使工程和IT之间的关系更加复杂,但是它也能让生产制造引入充以前无法触及的新技术。在云中搭载某些应用无可厚非,但是其他应用若要搭载于云上,需从长计议。”
  
  充满云的未来
  
  云技术的缺点很少。ScienceLogic公司的云和虚拟产品经理Jeremy Sherwood说道:“你能够将任何应用搭载于云中。”
  
  “但是,能够并不等于应该。从经济角度考量是否有利?是否选择云更多地是一个商业决定,而非一个技术决定。”
  
  据National Instruments公司CISSP、CCSK网络系统工程师James Wickett称,云计算聚焦于弹性和可扩展计算及存储资源,这些资源可以根据需求进行分配。资料来源:NI公司。
  
  最终用户对云技术颇感兴趣。当然,虽然云并非无穷无尽,但是云的结构确实能够在用户需要的时候,动态提供更多资源以及更多存储空间,以适应这些应用。SteveHarriman对于云技术未来发展的看法可以用“云爆炸”来描述,服务运行于一个或者多个云上,并且伴随着对更高容量的需求,几乎是立即就会从一个云切换到另一个云上。他说:“对于这种变化,必须要有相应标准,云必须能够互相通讯。”
  
  云技术还在持续发展,虽然美国国家标准学会已经在开发相关标准,但是对于云技术的很多关键部件来说,他们仍旧处于早期阶段,关键在于在正确的场合应用正确的技术。云技术可以降低成本和复杂度,但是不能仅仅因为其他人在使用云技术,你就跟风而至。生产制造业必须定义自身的问题,然后决定是否应该使用云技术,以及应该如何使用云技术。它具有很多强大的功能——不管是现在还是将来,毫无疑问的是,云时代已经到来了。
  
  安全性和可靠性:无法忽视的问题
  
  关于云技术有两点必须考虑:可靠性和安全性。Invensys Operations Management公司的平台和应用副总裁RobMc Greevy说道:“这是无法忽视的问题。由于工业生产制造业自身的特性,我们需要将应用特别是关键的控制应用置于我们可控的近点。对于云技术,可靠性还尚未达到关键控制器或者安全系统所要求的毫秒级响应速度。目前,信息和报表应用可以采用云技术,而关键控制应用最好还是不要采用云技术。”
  
  安全性仍旧是一个问题,虽然大多数专家认同云作业的安全性与其他以太网交换作业的安全性相同。每个人都知道有风险,但是每个人也都知道云技术还是具有相当的安全性的。National Instruments公司FPGA软件架构高级产品经理Rick Kuhlman说道:“长久以来,我们认为通过以太网传送经济数据是安全的,我们能够这么认为是因为金融机构能够给出让人信服的保证,他们在安全技术、加密技术以及IT架构上进行投资,以确保数据安全。当然,系统漏洞和信息误用也是有可能的,就如同破解进入某人的废件箱,盗取它的账户信息一样也是有可能的。”
  
  那些采用云技术的人知道云技术到底具有多少安全性。IT专家和软件网页架构师一直强调高安全性,Science Logic公司的云和虚拟产品经理Jeremy Sherwood说道:“云能够成为你的IT专家,生产制造过程的核心就是生产出产品。无须指派员工对基础计算设施进行维护和安保,只需要将这些问题留给云技术供应商,他们会搞定这一切。结果就是可靠性和安全性有所提高,因为你可以借助成熟的经验,而无需亲力亲为。”
  
  除了这些担心,云技术的好处总是远多于问题。Kuh lman说道:“如果某人说他们的云服务没有任何安全风险,那么控制工程网版权所有,只能说这并非事实。你所能做的就是采用已经验证了安全性的行业标准尽可能地提升安全性。安全程度已经摆在眼前,风险程度就取决于所用数据和程序的敏感程度,每一种情况都应该独立评估。”
  
  国内知名的学术专家和企业代表就上述内容结合中国实际发表了各自的观点:
  
  王志良 北京科技大学物联网系教授主任
  
  云计算与物联网是一对互为依托、互为促进的新一代信息技术。物联网为云计算采集数据、开拓应用领域,而云计算为物联网提供存储、计算、算法和服务工具。他们的协同将为战略性新兴产业的发展提供普适的基础支撑技术,有着广阔的发展前景。
  
  赵健颖 瑞典HMS工业网络有限公司北京代表处市场经理
  
  “云”简单地说就是互联网。具体而言,云是通过互联网方式为用户提供软件应用、存储、计算、数据采集等服务。这些服务过去通常是基于本地计算机或局域网来实现的,现在可以将其扩展至互联网范围。对于工业自动化来讲,传统的工厂自动化和SCADA系统都是现场总线、工业以太网和企业内部网,如果利用云服务的概念也可以将其功能范围扩大。这种概念有一种典型的应用就是可以实现对分散设备的远程管理,例如发电机、通信基站等。
  
  Peter Welander  CE资深编辑
  
  云计算和互联网将成为自动化领域的标准解决方案,这只是时间问题。而且这个时间很可能比你预期的要短,你的工厂就已经在使用它们了。
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