Udostępnij za pośrednictwem

Konfigurowanie akceleratora rozwiązania połączonej fabryki

Ważne

Podczas gdy aktualizujemy ten artykuł, sprawdź Azure Industrial IoT, aby uzyskać najnowsze informacje.

Akcelerator rozwiązań połączonej fabryki przedstawia symulowany pulpit nawigacyjny fikcyjnej firmy Contoso. Ta firma ma fabryki w wielu globalnych lokalizacjach na całym świecie.

W tym artykule użyto firmy Contoso jako przykładu, aby opisać sposób konfigurowania topologii rozwiązania połączonej fabryki.

Konfiguracja symulowanych fabryk

Każda fabryka Contoso ma linie produkcyjne składające się z trzech stacji. Każda stacja jest prawdziwym serwerem OPC UA z określoną rolą:

  • Stacja montażowa
  • Stacja testowa
  • Stacja pakująca

Te serwery OPC UA mają węzły OPC UA i OPC Publisher wysyła wartości tych węzłów do Connected Factory. Obejmuje to:

  • Bieżący stan operacyjny, taki jak bieżące zużycie energii.
  • Informacje o produkcji, takie jak liczba wyprodukowanych produktów.

Pulpit nawigacyjny umożliwia przechodzenie do szczegółów topologii fabryki firmy Contoso z widoku globalnego do widoku na poziomie stacji. Pulpit nawigacyjny połączonej fabryki umożliwia:

  • Wizualizacja danych OEE i kluczowych wskaźników wydajności dla każdej warstwy w topologii.
  • Wizualizacja bieżących wartości węzłów OPC UA na stacjach.
  • Agregacja danych OEE i KPI z poziomu stacji do poziomu globalnego.
  • Wizualizacja alertów i akcji, które mają być wykonywane, jeśli wartości osiągną określone progi.

Topologia połączonej fabryki

Topologia fabryk, linii produkcyjnych i stacji jest hierarchiczna:

  • Poziom globalny ma węzły fabryki jako elementy podrzędne.
  • Fabryki mają węzły linii produkcyjnej jako elementy podrzędne.
  • Linie produkcyjne mają węzły stacji jako podrzędne.
  • Stacje (serwery OPC UA) mają węzły OPC UA jako podrzędne.

Każdy węzeł w topologii ma wspólny zestaw właściwości, które definiują:

  • Unikatowy identyfikator węzła topologii.
  • Nazwa
  • Opis.
  • Obraz.
  • Dzieci węzła topologii.
  • Minimalne, docelowe i maksymalne wartości dla wskaźników OEE i KPI oraz działania alertowe do podjęcia.

Plik konfiguracji topologii

Aby skonfigurować właściwości wymienione w poprzedniej sekcji, rozwiązanie połączonej fabryki używa pliku konfiguracji o nazwie ContosoTopologyDescription.json.

Ten plik można znaleźć w kodzie źródłowym rozwiązania w folderze WebApp/Contoso/Topology .

Poniższy fragment kodu przedstawia konspekt ContosoTopologyDescription.json pliku konfiguracji:

{
  <global_configuration>,
  "Factories": [
    <factory_configuration>,
    "ProductionLines": [
      <production_line_configuration>,
      "Stations": [
        <station_configuration>,
        <more station_configurations>
      ],
      <more production_line_configurations>
    ]
    <more factory_configurations>
  ]
}

Typowe właściwości <global_configuration>, <factory_configuration>, <production_line_configuration> i <station_configuration> to:

  • Nazwa (ciąg typu)

    Definiuje opisową nazwę, która powinna być tylko jednym słowem dla węzła topologii do wyświetlenia na pulpicie nawigacyjnym.

  • Opis (ciąg typu)

    Bardziej szczegółowo opisuje węzeł topologii.

  • Obraz (ciąg typu)

    Ścieżka do obrazu w rozwiązaniu WebApp w celu wyświetlenia informacji o węźle topologii na pulpicie nawigacyjnym.

  • OeeOverall, OeePerformance, OeeAvailability, OeeQuality, Kpi1, Kpi2 (typ <performance_definition>)

    Te właściwości definiują minimalne, docelowe i maksymalne wartości danych operacyjnych używanych do generowania alertów. Te właściwości definiują również akcje do wykonania w przypadku wykrycia alertu.

Elementy <factory_configuration> i <production_line_configuration> mają właściwość:

  • Guid (typ tekstowy)

    Jednoznacznie identyfikuje węzeł topologii.

<factory_configuration> ma właściwość:

  • Lokalizacja (typ <location_definition>)

    Określa, gdzie znajduje się fabryka.

<station_configuration> ma właściwości:

  • OpcUri (ciąg typu)

    Ta właściwość musi być ustawiona na URI aplikacji serwera OPC UA. Ponieważ musi być globalnie unikatowa przez specyfikację OPC UA, ta właściwość służy do identyfikowania węzła topologii stacji.

  • OpcNodes, które są zbiorem węzłów OPC UA (typ <opc_node_description>)

<location_definition> ma właściwości:

  • Miasto (ciąg typu)

    Nazwa miasta znajdującego się najbliżej lokalizacji

  • Kraj (ciąg typu)

    Kraj/region lokalizacji

  • Szerokość geograficzna (typ podwójny)

    Szerokość geograficzna lokalizacji

  • Długość geograficzna (typ podwójny)

    Długość geograficzna lokalizacji

<performance_definition> ma właściwości:

  • Minimalna (typ podwójny)

    Najniższa wartość, jaką może osiągnąć próg. Jeśli bieżąca wartość jest poniżej tego progu, zostanie wygenerowany alert.

  • Cel (typ podwójny)

    Idealna wartość docelowa.

  • Maksymalna (typ podwójny)

    Górny próg, do którego może dojść wartość. Jeśli bieżąca wartość przekracza ten próg, zostanie wygenerowany alert.

  • MinimumAlertActions (typ <alert_action>)

    Definiuje zestaw akcji, które można podjąć jako odpowiedź na minimalny alert.

  • MaximumAlertActions (typ <alert_action>)

    Definiuje zestaw akcji, które można podjąć jako odpowiedź na maksymalny alert.

<alert_action > ma właściwości:

  • Typ (ciąg typu)

    Typ akcji alertu. Znane są następujące typy:

    • PotwierdzenieAlert: stan alertu powinien ulec zmianie na potwierdzony.
    • CloseAlert: wszystkie starsze alerty tego samego typu nie powinny być już wyświetlane na pulpicie nawigacyjnym.
    • CallOpcMethod: należy wywołać metodę OPC UA.
    • OpenWebPage: powinno zostać otwarte okno przeglądarki z dodatkowymi informacjami kontekstowymi.

  • Opis (ciąg typu)

    Opis akcji wyświetlanej na pulpicie nawigacyjnym.

  • Parametr (ciąg typu)

    Parametry wymagane do wykonania akcji. Wartość zależy od typu akcji.

    • PotwierdzenieAlert: brak wymaganego parametru.
    • CloseAlert: brak wymaganego parametru.
    • CallOpcMethod: informacje o węźle i parametry metody OPC UA do wywołania w formacie "NodeId węzła nadrzędnego, NodeId metody do wywołania, identyfikator URI serwera OPC UA."
    • OpenWebPage: adres URL do wyświetlenia w oknie przeglądarki.

<opc_node_description> zawiera informacje o węzłach OPC UA na stacji (serwer OPC UA). Węzły, które nie reprezentują istniejących węzłów OPC UA, ale są używane jako magazyn w logice obliczeniowej Connected Factory, są również prawidłowe. Ma następujące właściwości:

  • NodeId (ciąg typu)

    Adres węzła OPC UA w przestrzeni adresowej serwera OPC UA stacji. Składnia musi być określona w specyfikacji OPC UA dla identyfikatora NodeId.

  • Nazwa symboliczna (ciąg typu)

    Nazwa, która będzie wyświetlana na pulpicie nawigacyjnym, gdy zostanie pokazana wartość tego węzła OPC UA.

  • Istotność (tablica typu łańcuch znaków)

    Wskazuje, dla których obliczeń OEE lub KPI wartość węzła OPC UA jest odpowiednia. Każdy element tablicy może być jedną z następujących wartości:

    • OeeAvailability_Running: wartość jest odpowiednia do obliczenia dostępności OEE.
    • OeeAvailability_Fault: wartość jest odpowiednia do obliczenia dostępności OEE.
    • OeePerformance_Ideal: wartość jest odpowiednia do obliczania wydajności OEE i jest zazwyczaj wartością stałą.
    • OeePerformance_Actual: wartość jest odpowiednia do obliczania wydajności OEE.
    • OeeQuality_Good: wartość jest odpowiednia do obliczania jakości OEE.
    • OeeQuality_Bad: wartość jest odpowiednia do obliczenia jakości OEE.
    • Kpi1: wartość jest odpowiednia do obliczenia kluczowego wskaźnika wydajności1.
    • Kpi2: wartość jest odpowiednia do obliczenia kluczowego wskaźnika wydajności2.

  • OpCode (ciąg typu)

    Wskazuje, jak wartość węzła OPC UA jest obsługiwana w zapytaniach usługi Time Series Insight i obliczeniach OEE/KPI. Każde zapytanie usługi Time Series Insight jest przeznaczone dla określonego przedziału czasu, który jest parametrem zapytania i dostarcza wynik. Kod OpCode steruje sposobem obliczania wyniku i może być jedną z następujących wartości:

    • Różnice: różnica między ostatnią i pierwszą wartością w przedziale czasu.
    • Średnia: średnia wszystkich wartości w przedziałach czasu.
    • Suma: suma wszystkich wartości w przedziałach czasu.
    • Ostatni: obecnie nie jest używany.
    • Liczba: liczba wartości w przedziałach czasu.
    • Maks.: maksymalna wartość w przedziałach czasu.
    • Minimalna wartość: minimalna wartość przedziału czasu.
    • Const: wynik jest wartością określoną przez właściwość ConstValue.
    • SubMaxMin: różnica między maksymalną a minimalną wartością.
    • Przedział czasu: przedział czasu.

  • Jednostki (ciąg typu)

    Definiuje jednostkę wartości do wyświetlenia na pulpicie nawigacyjnym.

  • Widoczne (wartość logiczna typu)

    Określa, czy wartość powinna być wyświetlana na pulpicie nawigacyjnym.

  • ConstValue (wpisz dwukrotnie)

    Jeśli OpCode to Const, ta właściwość jest wartością węzła.

  • Minimalna (typ podwójny)

    Jeśli bieżąca wartość spadnie poniżej tej wartości, zostanie wygenerowany minimalny alert.

  • Maksymalna (typ podwójny)

    Jeśli bieżąca wartość przekroczy tę wartość, zostanie wygenerowany maksymalny alert.

  • MinimumAlertActions (typ <alert_action>)

    Definiuje zestaw akcji, które można podjąć jako odpowiedź na minimalny alert.

  • MaximumAlertActions (typ <alert_action>)

    Definiuje zestaw akcji, które można podjąć jako odpowiedź na maksymalny alert.

Na poziomie stacji zobaczysz również obiekty symulacji . Te obiekty są używane tylko do konfigurowania symulacji połączonej fabryki i nie powinny być używane do konfigurowania rzeczywistej topologii.

Jak w czasie wykonywania wykorzystywane są dane konfiguracji

Wszystkie właściwości używane w pliku konfiguracji można pogrupować w różne kategorie w zależności od sposobu ich użycia. Te kategorie są:

Wygląd zewnętrzny

Właściwości w tej kategorii definiują wygląd wizualny pulpitu nawigacyjnego połączonej fabryki. Oto kilka przykładów:

  • Nazwa
  • Opis
  • Obraz
  • Lokalizacja
  • Jednostki
  • Widoczny

Adresowanie wewnętrzne drzewa topologicznego

Aplikacja internetowa obsługuje wewnętrzny słownik danych zawierający informacje o wszystkich węzłach topologii. Właściwości Guid i OpcUri są używane jako klucze dostępu do tego słownika i muszą być unikatowe.

Obliczenia OEE/KPI

Dane OEE/KPI dla symulacji połączonej fabryki są sparametryzowane przez:

  • Wartości węzłów OPC UA, które mają zostać uwzględnione w obliczeniach.
  • Sposób obliczania wartości na podstawie wartości telemetrii.

Połączona Fabryka używa formuł wskaźnika OEE opublikowanych przez jednostkę http://www.oeefoundation.org.

Obiekty węzłów OPC UA na stacjach umożliwiają tagowanie dla potrzeb obliczeń OEE/KPI. Właściwość Istotność wskazuje, dla której figury OEE/KPI należy użyć wartości węzła OPC UA. Właściwość OpCode definiuje sposób uwzględniania wartości w obliczeniach.

Obsługa alertów

Połączona fabryka obsługuje prosty mechanizm generowania alertów oparty na minimalnych/maksymalnych progach. Istnieje wiele wstępnie zdefiniowanych akcji, które można skonfigurować w odpowiedzi na te alerty. Następujące właściwości kontrolują ten mechanizm:

  • Maksimum
  • Minimalna wartość
  • MaximumAlertActions
  • MinimalneDziałaniaAlarmowe

Korelacja danych telemetrycznych

W przypadku niektórych operacji, takich jak wizualizowanie ostatniej wartości lub tworzenie zapytań usługi Time Series Insight, aplikacja internetowa potrzebuje schematu adresowania dla pozyskanych danych telemetrycznych. Dane telemetryczne wysyłane do połączonej fabryki również muszą być przechowywane w wewnętrznych strukturach danych. Dwie właściwości umożliwiające te operacje znajdują się na poziomie stacji (serwera OPC UA) i węzła OPC UA:

  • OpcUri

    Identyfikuje (globalnie unikatowy) serwer OPC UA, z których pochodzą dane telemetryczne. W pozyskanych komunikatach ta właściwość jest wysyłana jako ApplicationUri.

  • Identyfikator węzła

    Identyfikuje wartość węzła na serwerze OPC UA. Format właściwości musi być określony w specyfikacji OPC UA. W pozyskanych komunikatach właściwość ta jest wysyłana jako NodeId.

Zobacz Co to jest OPC Publisher aby uzyskać więcej informacji na temat wprowadzania danych telemetrycznych do Połączonej Fabryki.

Przykład: jak jest obliczany wskaźnik KPI1

Konfiguracja w ContosoTopologyDescription.json pliku steruje sposobem obliczania danych OEE/KPI. W poniższym przykładzie pokazano, jak właściwości w tym pliku kontrolują obliczenia kluczowego wskaźnika wydajności1.

W Fabryce Połączonej wskaźnik KPI1 jest używany do mierzenia liczby pomyślnie wyprodukowanych produktów w ciągu ostatniej godziny. Każda stacja (serwer OPC UA) w symulacji połączonej fabryki udostępnia węzeł OPC UA (NodeId: "ns=2;i=385"), który zapewnia telemetrię do obliczenia tego kluczowego wskaźnika wydajności.

Konfiguracja tego węzła OPC UA wygląda podobnie do następującego fragmentu kodu:

{
  "NodeId": "ns=2;i=385",
  "SymbolicName": "NumberOfManufacturedProducts",
  "Relevance": [ "Kpi1", "OeeQuality_Good" ],
  "OpCode": "SubMaxMin"
},

Ta konfiguracja umożliwia wykonywanie zapytań dotyczących wartości telemetrycznych tego węzła przy użyciu usługi Time Series Insights. Zapytanie dla Time Series Insights pobiera:

  • Liczba wartości.
  • Minimalna wartość.
  • Maksymalna wartość.
  • Średnia wszystkich wartości.
  • Suma wszystkich wartości dla wszystkich unikatowych par OpcUri (ApplicationUri), NodeId w danym przedziale czasowym.

Jedną z cech wartości węzła NumberOfManufactureredProducts jest to, że tylko się zwiększa. Aby obliczyć liczbę produktów wyprodukowanych w przedziałach czasowych, Connected Factory używa OpCodeSubMaxMin. Obliczenie pobiera minimalną wartość na początku przedziału czasu i wartość maksymalną na końcu przedziału czasu.

OpCode w konfiguracji ustawia logikę obliczeniową, aby obliczyć wynik różnicy między maksymalną a minimalną wartością. Wyniki te są następnie gromadzone od poziomu niższego do poziomu głównego (globalnego) i pokazywane na pulpicie nawigacyjnym.

Następne kroki

Sugerowanym następnym krokiem jest dowiedzieć się, jak dostosować rozwiązanie połączonej fabryki.