曹永誠:讓機台會說話!打造機聯網數據高速公路

將微服務串接數據高速公路 提供敏態應用新模式

文:曹永誠

工業4.0 生產製造管理 智慧製造 企業數位化轉型

以工廠機聯網數據為基礎的智慧化應用,是目前正在快速發展且有著各種新商機的新寵兒,但工廠中的傳統穩態系統卻無法提供足夠的彈性,更無法支援未來持續的擴充性。對此,我們建議採用敏態新架構,建置工廠機聯網數據高速公路,持續將新開發的各種智慧元件的微服務串接與應用,以求兼顧現況需求並持續提升新競爭力。

傳統穩態系統的設計就像一棵大樹一樣,從基礎的樹根例如數據蒐集開始,到系統本體的樹幹例如數據串接、處理與儲存,到枝葉例如人機介面或報表等,都是一套套完整的系統在個別運轉。就像一棵棵參天大樹,屹立不搖的支撐著公司的穩定運作。

而大樹與大樹之間,也就是系統與系統之間的整合,就靠著ETL拋轉。因為在穩態系統中,所要處理的問題大多數是確定且單純,因此縱向一貫的架構,可以提供穩定有效率的運作。

積木式架構兼顧彈性與擴充性

但對於需求不斷新增與變化的光速時代,為了因應新商機,這種從根部(數據蒐集)到樹幹(儲存與處理)到枝葉(人機介面或報表)的一體化大樹模式,在應變力與速度很難因應。此時就需要能夠像積木一樣,可以快速製作、隨時新增、並任意堆疊的系統,才能更高速的應對。而積木之所以可以任意堆疊,全是因為積木有標準介面可以介接。

也就是將單一流程的微服務,包裝在個別的智慧軟體元件中,藉由公司預設的標準介面,隨著需求組合出所需的應用功能,以因應快速變化的環境。

以數據高速公路介接機聯網與智慧應用元件

所以我們建議在工廠的機聯網數據中,建置一條數據高速公路,以訊息導向模式,透過一個個事先規劃好的頻道,採XML/JSON等封裝後交換數據。也就是說以這條數據高速公路來串接各機台的機聯網數據,以及各式各樣智慧應用的軟體元件微服務。

 對機聯網來說,機台可以被蒐集的數據種類都是已知且確定的。但工廠卻會因應策略、產品與訂單的改變,購置新的機台、改機或增加新的感測器。因此若這些數據是直接串接到系統,難免會讓後續的彈性與擴充性受限。

當我們改以數據高速公路串接時,才能兼顧彈性與未來的擴充性,讓機台的數據蒐集可以分次分批進行,甚至可以因應新的感測器再增加蒐集的數據種類。

智慧應用面也是一樣。對於機聯網數據可以透過大數據與AI提升工廠競爭力,已是常見且大家都認可的事實。但到底能有哪些應用與手法,截至目前為止都還在持續發展中。面對這種急需卻無法定案的需求,以一個個智慧元件當成微服務,串接到這條數據高速公路上以提供應用的模式,應該是目前最可行且最有彈性的架構了。

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也就是說,在新架構模式下,公司不用等到所有的智慧應用都被規劃定案後,才能開始請SI做機聯網蒐集數據,而是可以先就機台所能提供的數據為基礎,盡可能的以最高取樣頻率先開始蒐集數據,並介接到數據高速公路上。以公司所規劃的藍圖與標準,發佈到所規劃的頻道中。而數據科學家、製程或設備工程師,也可以各自依照其專業,取出歷史數據來分析並建立數學模型。

於驗證之後,撰寫成一個個新的智慧元件,以微服務模式掛到數據高速公路上提供應用。倘若掛上後發現有些問題,例如誤判率過高,也可以立刻卸下後更新數學模型。而這卸下更新的進版過程,並不會造成其他系統的衝擊,也不需要其他系統一起搭配變更,避免產生不必要的負擔。

所以透過新架構可以實現智慧閉環 (提升智慧化的閉迴路循環,就像PDCA),讓整個工廠的智慧化可以持續提升。這好比是武俠小說中的大周天運行,經由持續不斷的快速循環反覆修正,讓競爭力持續提升且越來越快。

延伸閱讀: 

第一篇-數字化,撥開工廠雲霧見青天
第二篇-數字化推動關鍵不在技術,而是人性
第三篇-數據是新能源 但不是多多益善
第四篇-有效數據的三大原則:影響必要因子、取樣頻率、涵蓋期間
第五篇-數據的保鮮期 愈即時愈能發揮最大應變效益
第六篇-穩固vs敏捷?穩敏雙態不是單選題
第七篇-讓機台會說話!打造機聯網數據高速公路

--------Comming sooon--------

第八篇-敏態系統套裝軟體化以快速佈署
第九篇-AI在工廠的應用手法案例


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