NI关注关键资产的控制与监测色彩管理

NI过去一直专注在测试、测量领域，现在开始针对工业领域中的旋转设备等重要资产提供领先的在线状态监测解决方案。在“物联网开发者大会”的分论坛——智慧工厂上，NI中国行业市场经理崔鹏介绍了NI的战略。

物联网主要有工业和消费两个领域。消费物联网方面，NI的方案主要是为消费电子产品提供领先的测试、测量解决方案，保障产品的质量和高可靠性。而工业物联网方面，NI可以为诸如智慧工厂、传统电厂改造、风力发电等提供基于平台化、模块化、可定制的解决方案，为工业物联网提供可快速部署的在线状态监测及工业大数据分析解决方案。

NI在工业物联网中的角色

工业物联网系统需要用软件定制系统，分两个层次：信息物理系统(CPS);工业大数据。信息物理系统主要由计算、通信、控制组成。工业大数据包括数据管理、数据分析和系统管理。

为此，NI提供了物联网的端到端解决方案架构。主线有两条：决策和控制，数据聚合和管理。具体地如下图所示，智能感知不仅有传感器和执行器。传感器需要采集物理世界的各种信号，诸如机器旋转设备的加速度、位置等信号，还有红外信号等，通过传感器技术转化成数字信号;另外还需要控制被控对象，需要电机、数字I/O等执行器部分。

第二部分，通过数据采集、控制和分析系统来完成控制需求。NI提供平台化的策略，可以完成设备样本的采集，同时可兼容NI业已存在的PLC控制器和软件，通过组件进行连接，另外完成视觉信号的收集。

第三部分，工厂有很多监测系统，位于云端和企业端，因此工厂的OT(操作技术)需要和IT(信息技术)团队紧密结合。NI解决方案可以帮助工厂管理分布式的设备，贯穿工厂的关键资产管理。

案例1：与空中客车合作的未来工厂

未来工厂的全工厂在线监控如下图所示。此案例用来说明NI的控制互联、机器人视觉等能力。

NI的成功合作案例之一是空客公司项目。空客公司在其智能工厂中应用NI方案，将缩短10倍开发时间。通过如上图框架实现这个方案。空客公司需要添加一些智能化的工具，其中一种是智能眼镜，用智能眼镜识别操作位置，以及识别执行什么样的操作、扭矩等。另外，假设可以识别部件工位和操作动作，还可以把指令自动发给未来的机械臂和机器人，让它们执行，实现互联互通;第三，智能工具要执行某种操作时，其传感器设备在哪里?还需要其他机器人帮助它传输物料。这三者是空客公司未来想做的事。NI提供统一的平台方式，来实现智能化工具的原型认证。

下图是空客布设了总线，有40万个操作步骤，100多种工具。如果人去操作，任何一个人或顺序有一个错误，需要花费很多时间追溯和解决这个问题。未来把执行的操作进行控制和记录下来，通过智能化的方式可以实现。

在未来智能工厂的背景下，为了实现智能工厂的连接需求，NI有智能眼镜、智能机械手的连接方案，NI提供了平台化的方式。上面是总的LabVIEW RIO架构。下面有两部分：一部分是硬件，需要提供嵌入式系统，还可以通过板子实现原型设计;另外是软件算法层面，NI的核心是算法，可以提供众多的信号处理函数和算法，来帮助实现机器识别的解决方案。

这里有个从眼镜到智能控制的例子，如下图，集成了FPGA芯片、ARM处理器芯片和数字I/O、机器识别接口，连接到数字眼镜，图像处理之后传到智能工具上。

众所周知，工厂中有很多现成的机器人。也许我们未来可以对这些机器人进行管理和控制。通过NI模块化的智能控制器，一方面发送指令给这些机器人，另外需要设计一些定制化的模块以实现联动。

在未来，控制和视觉是分不开的，因此需要一个非常紧密的平台，NI平台可以解决这个问题，可以通过多个电机的联动，以及视觉方面(千兆以太网以及USB3.0接口)的视觉集成，来完成这种系统平台的搭建。

此外，还需要一些人机交互接汽车半轴口，很多通过HMI(人机接口)来做。未来我们可以通过一个平台，通过显示接口连接一个显示器，就可以在这一个平台上实现所有需要的功能。

大数据在Big Analog Data方面，需要解决数据管理、数据分析和系统管理。这正是NI InsightCM分布式状态监测软件的用武之地，可以采集动态和静态数据，分析波形数据，可视化原始数据和结果，生成和管理报警等功能。

InsightCM是专门针对旋转设备、工程关键资产专门配置的。LabVIEW与InsightCM的关系如何?LabVIEW是开放的平台，基于NI硬件可以做工业测量、测试的应用。NI是从底层硬件系统+软件架构，通过InsightCM拿到数据后，把数据传输到云端。

案例2：智能发电厂企业级监测架构

在大数据方面，NI与美国最大的发电厂Duke Energy的合作是成功典范。

关于工业设备互联。发电厂中的起重机、柴油机等需要进行在线监测。得益于NI的能力可以进行数据挖掘，对NI的关键资产进行健康管理，所以NI在智能工厂中定义一些关键资产，进行设备互联，部署了CPS系统，去实现分布设备连接，传输到InsightCM软件。NI与美国最大的发电公司合作，全美国部署了60个服务器，来监测智能终端的工作情况。

具体地，发电厂中有很多资产，过去故障诊断是事后维修，但是随着工业4.0时代的到来，人们希望提供系统级的维护解决方案，因此需要大数据的挖掘、分析和管理。

所以需要通过监测系统拿到工业大数据。人们如何面对这样的挑战?其实我们需要一些专家懂你的设备和机器。由于每个机器的工况也不同，因此需要与业内的方案厂商合作。需要分布式、大数据的挑战。NI InsightCM的解决方案是基于NI长达几十年的积累，实现了数据的准确和可靠。

我们的数据不是没用、没有价值的数据，但是需要分析的时候，发现这些信息和数据不够完整、准确、关键。我们通过这种软件平台方式，以及NI的硬件CPS平台，完成数据监测系统。一个模式是静态数据和生态数据的采集，第二帮助实现网络架构的搭建与可视化，第三，实现系统的管理、配置和调试，以及用户权限的管理。这是NI在智慧工厂中所做的，这相当于测试测量。

目前，与Duke Energy的合作已执行了3~5年的时间。希望在全美国不同的电厂和工厂实现不同设备的监测和管理，需要非常好的架构。部署InsightCM服务器，需要3万台服务器，并结合NI的数据采集和测试测量。另外在企业中搭建了监控中心，可把数据收集，放入专家库，进行智能化的诊断。

后端分析软件：LabVIEW Watchdog Agent平台

另外针对NI的大数据分析和管理：前端大数据收集，依靠InsightCM软件。后端如何分析?NI有LabVIEW Watchdog Agent平台，来允许用户和机构进行二次开发。这二次开发时针对我们不同的设备、需求，来数控立车对这些设备进行定制的开发和智能诊断。LabVIEW Watchdog Agent会提供一些相应的算法，这样可以快速地部署这些方案，以及对大数据的分析和处理。

这里，LabVIEW Watchdog Agent非常值得一提。它是今年——2015年，智能维护系统中心(IMS)和NI正式将LabVIEW Watchdog Agent推向市场的。追溯历史，智能维护系统由李杰教授首先提出，旨在保证设备系统“近零故障”，推动预测性诊断维护及健康管理技术应用与工业生产中。2001年美国有关机构成立了“智能维护系统(IMS)”中心。十年后的2011年，通过NI向全球发布了其Watchdog Agent工具包软件产品，已取得多项重要发明专利，涉及机械设备系统、风力发电、工业制造、电动汽车电池等应用领域。

国内外合作

最后，NI目前推动工业物联网联盟(IIC)的发展。IIC(工业物联网联盟)的会员有GE、IBM和Cisco等大公司。NI也与很多国际化公司有合作，喷绘系统例如与IBM进行设备方案监测和设备故障诊断工作。NI目前也正在与国内领先的公司合作，共同推广工业物联网项目落地。

在中国的哪些领域有机会?例如关键资产的监测，在工业4.0时代的在线检测和故障预测诊断等。具体地，制造工厂的数控机床很多还没有监测系统，可以添加在线检测系统。