自動化、智能化的不斷應(yīng)用和發(fā)展使得人們對實時可視化的管理的需求不斷提升。人機界面/數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)是實現(xiàn)實時人機信息交互的組態(tài)SCADA監(jiān)控平臺，從出現(xiàn)以來，與各行業(yè)不斷交融，以千變?nèi)f化的形式發(fā)展。通過組態(tài)設(shè)計，用戶可實現(xiàn)實時對自動（PLC）生產(chǎn)工作系統(tǒng)的實時全透明數(shù)字化管理運維，提高對智能安全高效生產(chǎn)的保證和可視化，構(gòu)建互聯(lián)共通的集成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系從而實現(xiàn)集中遠程管理服務(wù)。
1歷史背景與意義
2019年11月22日，工業(yè)和信息化部正式印發(fā)《關(guān)于印發(fā)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進方案的通知》，指出要打造一批5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”內(nèi)網(wǎng)建設(shè)改造標(biāo)桿、樣板工程，形成至少20大典型工業(yè)應(yīng)用場景；培育形成5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合疊加、互促共進、倍增發(fā)展的創(chuàng)新態(tài)勢，促進傳統(tǒng)制造業(yè)與數(shù)字技術(shù)融合升級，推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。通知的印發(fā)表明“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)能力、創(chuàng)新應(yīng)用能力、資源供給能力已經(jīng)形成了強有力的市場后盾，新技術(shù)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新有了強大的發(fā)展動力。
分析面向互聯(lián)共通、信息數(shù)字化、全局資源實時調(diào)度的時代發(fā)展需求，將人機組態(tài)、遠程管理、自動控制、手機移動端交互等技術(shù)結(jié)合創(chuàng)新，達到為工業(yè)生產(chǎn)構(gòu)建更全能、更高能效、性價比更高的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)建可實現(xiàn)實時隨地對異地人力物力資源的充分調(diào)用和配置，從而實現(xiàn)系統(tǒng)可持續(xù)性長期最優(yōu)能效，促進資產(chǎn)可用性和性能表現(xiàn)的穩(wěn)步提升。在實際生產(chǎn)制造中，人機界面/數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視SCADA系統(tǒng)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最典型的應(yīng)用，通過人機界面可提高生產(chǎn)透明數(shù)字化，從而促進精益生產(chǎn)、信息化和自動化的協(xié)同融合達到賦能制造業(yè)數(shù)字化未來。透明化的數(shù)字解決方案促進了IT、OT、AT的無縫融合，為傳統(tǒng)制造向智能制造提供了高效可靠的方法途徑。
數(shù)字與智能引領(lǐng)著時代發(fā)展的主旋律，從直接數(shù)字控制、監(jiān)督控制、DCS、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展以及CIMS計算機集成制造系統(tǒng)的逐步應(yīng)用都預(yù)征著生產(chǎn)制造日趨智能與物聯(lián)，而5G、人工智能等技術(shù)的發(fā)展正不斷為集成智能物聯(lián)提供了全新而具有無比潛力的數(shù)字化解決方案。從歷史維度來說，英國通過蒸汽工業(yè)革命實現(xiàn)建立起稱霸全球的殖民體系，德國通過第二次工業(yè)革命迅速崛起，美國通過第三次工業(yè)革命一直領(lǐng)先全球各國。新的工業(yè)革命所帶來的巨大生產(chǎn)力是無可限量的，因此，世界各國為搶占生產(chǎn)力飛躍優(yōu)勢，已針對上述趨勢建成了具體的戰(zhàn)略發(fā)展體系，如中國制造2025、工業(yè)4.0等等。而這種趨勢的典型代表就是智能和物聯(lián)，結(jié)合我國國情和實際來說，中國制造2025的本質(zhì)就是以創(chuàng)新為驅(qū)動的“智能制造”模式，其根本就是實現(xiàn)生產(chǎn)的智能化、數(shù)字化、集成化。
實時透明的運維是實現(xiàn)閉環(huán)質(zhì)量控制、實現(xiàn)生產(chǎn)流程可追溯性，更是高效和安全生產(chǎn)的必需手段，是智能制造的大管家?，F(xiàn)有的可視化運維系統(tǒng)主要是機身控制面板加計算機管理模式，其對物理空間、實時隨地性有較大限制，不能滿足用戶的靈活性交互需求。而自動化廠商和開發(fā)商所面臨的挑戰(zhàn)正是提高生產(chǎn)靈活性和加強產(chǎn)品質(zhì)量，隨著移動通信技術(shù)和手機終端應(yīng)用的發(fā)展，手機可視化組態(tài)正能作為一種新的解決方案實現(xiàn)實時人機對話。故將計算機集成管理控制系統(tǒng)與手機應(yīng)用端配合起來使用，建立基于計算機主控端的手機次端實時交互運維系統(tǒng)對工程應(yīng)用有著顯著意義。
2人機交互運維系統(tǒng)的歷史
為了實現(xiàn)對生產(chǎn)的實時狀態(tài)維護與生產(chǎn)可溯性，人們通過結(jié)合軟件與硬件打造了一系列監(jiān)控運維平臺。即針對自動化系統(tǒng)控制器輸入輸出狀態(tài)位進行配置、形成立體的視圖界面以供技術(shù)人員對控制器運行狀態(tài)進行監(jiān)控和操縱，同時對整個生產(chǎn)過程進行界面化透視管理。
在生產(chǎn)控制中，把這種實時的透明化管理定義名為“組態(tài)監(jiān)控”，“組態(tài)”放在具體的專業(yè)設(shè)計環(huán)境中的意思就是組裝、組織狀態(tài)，換一種說法即針對系統(tǒng)的狀態(tài)以抽象的替代標(biāo)志進行配置和可視化加工。實現(xiàn)這個配置過程的工具名為組態(tài)軟件，同時組態(tài)監(jiān)控有一個更專業(yè)的名稱——數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，而組態(tài)軟件的更專業(yè)更具體稱呼是人機界面（HMI）/控制與數(shù)據(jù)采集軟件，人們也常將它稱為“SCADA”軟件。SCADA軟件它所解決的問題是實現(xiàn)人機交互界面的構(gòu)建與計算機數(shù)字控制，其以圖元化的方式將各種可定義塊和結(jié)構(gòu)單元靈活組合，以實現(xiàn)整體的過程和計算機數(shù)字管理控制。組態(tài)軟件是為自動控制系統(tǒng)服務(wù)的計算機上位機功能軟件，它最初的應(yīng)用是集散控制系統(tǒng)（DCS），適應(yīng)于各種分散控制，集中管理的集成系統(tǒng)。而隨著PLC的不斷廣泛應(yīng)用，建立控制監(jiān)視一體化系統(tǒng)已成為了企業(yè)對生產(chǎn)質(zhì)量與提高系統(tǒng)可靠性的迫切需要，而隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC&HMI已經(jīng)成為了自動控制系統(tǒng)的標(biāo)配。
3人機交互運維系統(tǒng)與移動智能端的融合趨勢
5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，一定會讓SCADA技術(shù)發(fā)展的更加多樣化和更加廣泛應(yīng)用于的人們生活的各個領(lǐng)域。而同時從第一代通信技術(shù)到第五代通信技術(shù)，手機已經(jīng)從當(dāng)初的語音模擬通話早已成為了今天的多功能集成化智能平臺，事實表明，手機已經(jīng)成為了物聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的一個支點，手機也已在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能家居中有了諸多應(yīng)用。
手機移動端運維監(jiān)控能夠充分實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備進行維護調(diào)節(jié)管理，實現(xiàn)對異地人力物力資源的共享和調(diào)用，實現(xiàn)故障實時診斷和解決等一系列實時功能，可作為計算機組態(tài)可視化系統(tǒng)的便捷式移動輔助運維端。隨著數(shù)字技術(shù)與生產(chǎn)制造融合的不斷發(fā)展，手機監(jiān)控運維也成了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一個節(jié)點。諸多企業(yè)已經(jīng)開始著手該產(chǎn)業(yè)的布局，并涌現(xiàn)出“華辰智通、鯤航物聯(lián)、云聯(lián)物通、中聯(lián)智控”等諸多應(yīng)用產(chǎn)品。但現(xiàn)有手機組態(tài)監(jiān)控一般是基于網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集硬件和定向開發(fā)模式，成本高，在整體模式上和交互技術(shù)上還有著巨大的技術(shù)優(yōu)化和改造空間，尤其是在傳統(tǒng)制造向智能制造的發(fā)展過渡期所面向的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)多樣不統(tǒng)一。
4手機作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端的優(yōu)勢
現(xiàn)今制造業(yè)正從傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)型過渡，數(shù)字信息技術(shù)不斷與制造業(yè)進行融合。但也因此會有諸多問題存在，如技術(shù)實現(xiàn)不一新舊共立、各廠商產(chǎn)品不兼容等等。比如說某企業(yè)工廠使用的是貝加萊的PLC，那么其SCADA組態(tài)界面的開發(fā)平臺必須是Automation Studio，而要在AS開發(fā)的組態(tài)使用手機可視化監(jiān)控就必須使用貝加萊的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，若要實現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)化實時功能，牽涉諸多，無論是工程造價還是開發(fā)成本都不宜。還有很多企業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)模式就是計算機組態(tài)管理，公司未必能或者想大花成本去改造系統(tǒng)，更多的想法是在不干涉原系統(tǒng)的前提下，用最低成本實現(xiàn)整體系統(tǒng)功能的升級。而新型的人機交互系統(tǒng)就是針對此市場矛盾與需求進行的全能兼容性技術(shù)架構(gòu)實現(xiàn)，無論計算機端是WINCC組態(tài)界面或者800XA組態(tài)界面，都可以通過數(shù)據(jù)投影實時同步至手機組態(tài)界面。通過高適配的交互環(huán)境達到手機移動端實時實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備運行維護。
新型人機交互系統(tǒng)正是針對上述市場需求分析和發(fā)展趨勢，依托智能和物聯(lián)技術(shù)與工業(yè)控制不斷融合升級的大趨勢，以第五代移動通信技術(shù)的高可靠低延時、強大移動寬帶、海量機器連接不斷線作為技術(shù)發(fā)展支撐，以手機為終端交互平臺，以PLC自動控制系統(tǒng)與計算機組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)為服務(wù)對象，實現(xiàn)實時隨地全透明數(shù)字化輔助性多層次運維。
