好像又遇到很久沒(méi)有內(nèi)容發(fā)布了，關(guān)于OPCUA最近也的確與一些朋友進(jìn)行了交流，感覺(jué)為什么大家不關(guān)注OPCUA，即使哪些號(hào)稱(chēng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的公司，實(shí)際上，主流的廠商都已經(jīng)開(kāi)發(fā)了OPCUA功能，而國(guó)內(nèi)似乎這方面的進(jìn)展比較少，但經(jīng)過(guò)不斷分析，又發(fā)現(xiàn)它實(shí)際上是繞不過(guò)去的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

我們遇到了哪些困境？

這的確是件值得討論的問(wèn)題，我們?cè)趯?shí)際的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造的推進(jìn)過(guò)程中，人們會(huì)有很多抱怨，諸如：

（1）.其實(shí)我們連設(shè)備、零配件的組裝時(shí)候的編碼工作都沒(méi)有做好，現(xiàn)在談智能連接還為時(shí)尚早。

（2）.我們有太多不同的設(shè)備，但是這個(gè)連接協(xié)議不開(kāi)放，數(shù)據(jù)不透明啊！

（3）.數(shù)據(jù)流量很大的話(huà)，成本也是比較高的；

（4）.智能制造，但是，設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)好像是兩個(gè)世界；

（5）.云端應(yīng)用與設(shè)備連接的安全性怎么連接？

（6）.不同行業(yè)的信息要求不一樣怎么辦呢？

事實(shí)上，現(xiàn)在很多所謂的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司都是干體力活的，就像這兩天和朋友談到人工智能，其實(shí)有很多都是體力活—對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的標(biāo)定，這還形成了個(gè)比較大的產(chǎn)業(yè)，因?yàn)槿斯ぶ悄艿那捌跇?biāo)定是需要大量數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的，所謂的高大上行業(yè)為何會(huì)成為一個(gè)體力活的產(chǎn)業(yè)，如果這么干下去，還真得點(diǎn)愚公移山的精神，但是，并非沒(méi)有路—然而，卻發(fā)現(xiàn)很多人并不了解。

圖1是2014年世界經(jīng)濟(jì)論壇關(guān)于IoT發(fā)展的障礙，安全與互操作是最為主要的兩個(gè)問(wèn)題，而這個(gè)問(wèn)題至今尚未有很好的解決，并且在工業(yè)領(lǐng)域更為普遍。

世界經(jīng)濟(jì)論壇2014年的報(bào)告顯示IoT發(fā)展的障礙

CIOInsight的報(bào)告也同樣列了12個(gè)IoT發(fā)展的障礙，首先就是標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，而這些問(wèn)題普遍存在于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造以及所謂的工業(yè)4.0，因?yàn)檫@些概念設(shè)計(jì)的路徑都是要基于“互聯(lián)”這個(gè)基礎(chǔ)。而互聯(lián)遇到的問(wèn)題首先就是互操作級(jí)的問(wèn)題。

我們遇到的問(wèn)題，OPCUA都在解決

我發(fā)現(xiàn)一個(gè)很意思的現(xiàn)象，就是“我們遇到了這么多困境，但是，我們又不去關(guān)注OPCUA”—就我所知道的就是，OPCUA為我們提供了各種解決現(xiàn)在問(wèn)題的方案在其設(shè)計(jì)架構(gòu)中。

OPCUA正是要來(lái)解決這些問(wèn)題，但是，困難在于各個(gè)提供商并不一定那么愿意支持OPCUA，有這個(gè)現(xiàn)象嗎？似乎是有存在的，但是，誰(shuí)能解決這個(gè)問(wèn)題，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，是EndUser，應(yīng)該構(gòu)建這些問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)，讓設(shè)備提供商在其系統(tǒng)中開(kāi)放這些數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)一的OPCUA規(guī)范，但是，為什么又沒(méi)有這么做呢？

因?yàn)椋覀冎圃鞓I(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，對(duì)數(shù)據(jù)、軟件重視不足，也缺乏積累，因?yàn)檎嬲私庥脩?hù)的是用戶(hù)自己，設(shè)備供應(yīng)商僅提供其工作中的任務(wù)，而并不負(fù)責(zé)EndUser的整體架構(gòu)，而新的架構(gòu)需要咨詢(xún)顧問(wèn)、IT與OT提供商共同來(lái)完成，而IT與OT在共同語(yǔ)言上尚未達(dá)成一致，在OPCUA的推廣中甚至出現(xiàn)很多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司不知道“現(xiàn)場(chǎng)總線”這個(gè)詞，就根本不知道現(xiàn)場(chǎng)還有總線這么回事（有人證明這個(gè)事實(shí)的存在）。

我們看看OPCUA都干了多少事情？

1.傳輸問(wèn)題

OPCUA解決了C/S和Pub/Sub兩種機(jī)制的傳輸，包括最新的對(duì)MQTT和AMQP的支持；

圖2-OPCUA的傳輸問(wèn)題解決架構(gòu)

圖3-OPCUA的Pub/Sub機(jī)制

2.信息模型是OPCUA的核心問(wèn)題

OPCUA的核心在于信息模型，這是什么話(huà)題？

大家都在討論，我們不知道需要哪些信息進(jìn)行傳輸，IT的人往往會(huì)比較樂(lè)觀，問(wèn)OT的人你們有哪些數(shù)據(jù)，拿來(lái)，我們都可以進(jìn)行分析，而OT的人會(huì)問(wèn)你們需要哪些數(shù)據(jù)？這個(gè)問(wèn)題經(jīng)過(guò)了非常多年的探討，至今未有清晰的答案，這是目前IT和OT融合卡殼的地方，但是，大家卻又不去問(wèn)問(wèn)OPCUA在干什么？

圖4-OPCUA的信息模型

其實(shí)，OPCUA的信息模型就告訴了我們“什么”數(shù)據(jù)需要被傳輸，信息模型就是要解決這個(gè)問(wèn)題。

圖4實(shí)際上包括了傳輸、信息模型、垂直行業(yè)信息模型多個(gè)層次的架構(gòu)，中間還包括了信息傳輸?shù)陌踩詥?wèn)題。

3.信息模型的意義是什么？

信息模型是一個(gè)“管理學(xué)”意義的設(shè)計(jì)，它告訴我們?yōu)榱烁咝f(xié)同，哪些數(shù)據(jù)需要被傳輸？

這非常關(guān)鍵！??！

因?yàn)?，這反映了先進(jìn)制造企業(yè)數(shù)十年的積累，他們對(duì)于設(shè)備、產(chǎn)線、工廠的協(xié)同具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，由美國(guó)人最初發(fā)布OPCUA(早期由OLEforProcessControl而發(fā)展起來(lái))，但被德國(guó)工業(yè)4.0視為關(guān)鍵的通信規(guī)約就在于，眾多的技術(shù)組織為其提供了內(nèi)容—這個(gè)內(nèi)容就是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化”—OPCUA信息模型的背后，是管理水平的問(wèn)題。這對(duì)于我們的啟發(fā)在于：

--哪些數(shù)據(jù)是所需的？

--哪些數(shù)據(jù)是我們目前欠缺的？

--哪些數(shù)據(jù)是可以被我們獲得并使用的？

顯然，對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)而言，OPCUA給了我們一個(gè)機(jī)會(huì)，如何構(gòu)建信息模型，以及從這些模型中，我們可以看到先進(jìn)的企業(yè)是如何構(gòu)建數(shù)據(jù)架構(gòu)，以及管理系統(tǒng)需要哪些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)？

4.行業(yè)信息模型

OPCUA除了提供基本的信息模型，也針對(duì)行業(yè)提供了伴隨或垂直行業(yè)模型，基本模型以前講過(guò)，不多說(shuō)了，聊聊2塊錢(qián)的行業(yè)信息模型吧！

4.1AutoID就為了解決資產(chǎn)管理輸入問(wèn)題

圖5-AutoID信息模型

AutoID可以對(duì)二維碼、條碼、RFID等進(jìn)行輸入，并進(jìn)行有序存儲(chǔ)，這對(duì)于管理殼的資產(chǎn)輸入，或者解決工廠物流中的設(shè)備、在制品的管理有著非常重要的幫助，借助于它才能讓整個(gè)工廠的資產(chǎn)納入統(tǒng)一管理，首先給大家編個(gè)碼吧。

4.2PackML

PackML解決不同控制器廠商的包裝設(shè)備的M2M和機(jī)器與MES之間的通信

圖6-PackML實(shí)現(xiàn)M2M和M2B的交互

4.3EUROMAP

解決了注塑機(jī)與MES機(jī)械手的連接問(wèn)題，EUROMAP77即解決注塑機(jī)（IMM）與MES之間的數(shù)據(jù)交互問(wèn)題，無(wú)論來(lái)自哪家廠商的，而EUROMAP77則是基于OPCUA的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范開(kāi)發(fā)的信息模型。

圖7-EUROMAP實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)與MES之間的交互

4.4機(jī)器人與視覺(jué)

德國(guó)VDMA聯(lián)合眾多機(jī)器人廠商、機(jī)器視覺(jué)廠商也為機(jī)器人與視覺(jué)提供了信息模型

圖8-VDMA為機(jī)器人與視覺(jué)等領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了信息模型

4.5信息模型的集合

下圖我們可以看到，在傳統(tǒng)的工廠里通過(guò)私有的總線或物理的信號(hào)連接實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與注塑機(jī)的協(xié)同，而在OPCUA的EUROMAP77中可以實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)與MES/機(jī)器人通過(guò)統(tǒng)一的規(guī)約交互，而在機(jī)器人行業(yè)又有交互的模型，然后擴(kuò)展到整個(gè)工廠，包括機(jī)器人、視覺(jué)、注塑機(jī)、其它輔助設(shè)備均可通過(guò)統(tǒng)一的規(guī)范來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

圖9-信息模型的集成層次

當(dāng)然，OPCUA的基礎(chǔ)信息模型這里沒(méi)有講，以及其它非常多的垂直行業(yè)信息模型也無(wú)法一一羅列，但是，OPCUA的確為非常多的領(lǐng)域進(jìn)行了艱苦卓絕的工作。

OPCUA是否會(huì)影響到企業(yè)的當(dāng)前Know-How?

擔(dān)心這個(gè)的理由在于對(duì)于一些企業(yè)而言，擔(dān)心自己的數(shù)據(jù)會(huì)被訪問(wèn)，而這些數(shù)據(jù)牽扯到其工藝Know-How，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題有以下一些方式來(lái)解決：

（1）.在OPCUA的信息模型中的數(shù)據(jù)所有是強(qiáng)制性需要傳輸?shù)?，可以是可選的；用戶(hù)完全可以根據(jù)自身的情況來(lái)定義數(shù)據(jù)的屬性。

（2）.對(duì)于OPCUA而言，其數(shù)據(jù)的安全性傳輸本身是伴隨整個(gè)OPCUA發(fā)展的。

（3）.OPCUA的信息模型更多是基于管理運(yùn)營(yíng)所需的，而非控制工藝的核心數(shù)據(jù)。

（4）.即使在數(shù)據(jù)呈現(xiàn)端，OPCUA的角色也賦予不同的人員對(duì)不同數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限，以及讀寫(xiě)屬性的定義與配置。

圖10-安全的Pub/Sub通信機(jī)制

圖10僅說(shuō)明了Pub/Sub機(jī)制下的安全，這是比較新的，而傳統(tǒng)的C/S的安全機(jī)制已經(jīng)非常成熟。

OPCUA首先解決工程量的問(wèn)題

人們總是基于現(xiàn)實(shí)利益而非被技術(shù)描述的前景所感染才會(huì)去開(kāi)發(fā)OPCUA，這在商業(yè)企業(yè)毋庸置疑，就目前而言，最為現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題在于OPCUA可以解決“系統(tǒng)實(shí)施的工程量”。

OPCUA的信息模型，以一種快速打包的形式將數(shù)據(jù)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化處理，并且以SoA面向服務(wù)架構(gòu)的方式來(lái)由云端、邊緣側(cè)控制器來(lái)讀取，在未來(lái)也可以通過(guò)Pub/Sub機(jī)制來(lái)降低流量消耗。

?

這一點(diǎn)對(duì)于MES和風(fēng)起云涌的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)至關(guān)重要，因?yàn)椤斑B接”的第一步在于數(shù)據(jù)的歸集，如果不采用OPCUA的規(guī)范，相信，這些數(shù)據(jù)也是完全可以被獲取的，只是，這會(huì)需要非常大的工程量，編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)、測(cè)試接口，而且現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜度遠(yuǎn)超想象，很多協(xié)議并非開(kāi)放，這使得可能需要花費(fèi)非常多的時(shí)間去“測(cè)試”。一種非常耗費(fèi)體力的工作，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并沒(méi)有比其它行業(yè)更顯得高大上，也是個(gè)體力活，因此，都是很多小公司在做，如果你對(duì)他們的成長(zhǎng)性抱有期望，這可能會(huì)讓人失望，尤其對(duì)于二級(jí)市場(chǎng)的期待而言，希望工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域爆發(fā)式的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)，然后在金融市場(chǎng)快速割韭菜，這可能并非想象那么容易。

可以想象，整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將面臨多么巨大的數(shù)據(jù)交互需求，而這些如果沒(méi)有統(tǒng)一的“打包”的數(shù)據(jù)整體采集，工程量將會(huì)巨大，因此，像傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線剛剛出現(xiàn)一樣，減少接線就能夠給現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)巨大的幫助，如果你爬過(guò)線槽你就知道現(xiàn)場(chǎng)總線的意義，如果你編寫(xiě)過(guò)程序去配置、讀取參數(shù)，你就知道OPCUA的價(jià)值。

OPCUA就相當(dāng)于你在軟件里大幅度減少了布線的工作量，而且如同現(xiàn)場(chǎng)總線的好處一樣，你能夠更穩(wěn)定的獲得數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各種遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測(cè)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)法，畢竟有巨大的利益才有技術(shù)的推進(jìn)和開(kāi)發(fā)的動(dòng)力，本文想說(shuō)的是，就OPCUA而言，我們研究和集成它的本質(zhì)是在學(xué)習(xí)“優(yōu)秀的管理經(jīng)驗(yàn)”--數(shù)據(jù)的背后是信息建模，而這個(gè)“建?！钡谋举|(zhì)是管理運(yùn)營(yíng)水平。