导语:借助5G云计算和人工智能等先进技术进行数据的传输汇聚存储计算和分析工业数字化和智能化场景正在产生大量的工业数据如何发挥这些数据的价值正成为企业面临的最大挑战
在工业4.0、智能制造等战略的带动下,物联网、5G、云计算以及人工智能等新一代信息技术正在加速与传统工业融合。在这一进程中越来越多企业依托新技术将人、机、设备通过物联网连接起来并实现数据采集,同时借助5G、云计算和人工智能等先进技术进行数据的传输、汇聚、存储、计算和分析,而工业智能场景的落地以及数据量的极速增长正在给企业的工业智能化转型带来巨大挑战。
工业进入数据洪流时代
过去30年,制造企业利用CAX、PLM、ERP、OA等信息化软件解决了产品研发和运营管理过程中的诸多需求,以及利用MES、APS部分地解决了生产管理过程中的问题,如生产资源管理和调度,但想再进一步深入到工业现场,对机器和设备进行管理控制,则显得无能为力。
如今,当物联网、5G、人工智能等新一代信息技术的逐渐成熟并融入到传统工业,信息化时代未能解决的问题正在逐一被实现。企业利用物联网对工业现场的人、机、物进行连接,并利用边缘计算平台对关键设备的数据采集、汇聚和分析,最终实现与上层业务管理系统的数据对接,以及通过云边协同实现数据互动,形成一个涵盖研发、运营、生产到销售的完整工业链闭环,这也是数字化和智能化实现的基础。
从信息化到智能化,笔者总结了两点变化:一是对象从“人”到“物”,二是场景从“办公区”转移到“生产区”。信息化解决了“人”的行为管理问题。而智能化解决了“物”的运行控制问题。以往用一台电脑就能解决的问题,现在必须加上工业系统和设备,而IT与OT在标准体系架构的不同,使得两者融合变得复杂和困难。
而这种业务边界向下延伸带来的更大问题是,企业获取的数据不如以往规整。非结构化数据越来越多,生成频度也更高,很多工业数据需要及时处理分析。不仅如此,工业过程产生的数据也远超以往。IDC预计,到2025年,设备实时数据量将是2017年的200倍,达到49ZB,而且随着工业智能化的发展,非结构化数据的占比将越来越高。对企业而言,每时每刻都在产生的工业数据给存储管理和应用带来的巨大压力,也是当下企业智能化转型必须优先解决的问题。
传统数据库已无法胜任
十年前,当笔者还在做程序员时,每当来了新需求,首先需要做的就是评估用什么开发语言和数据库?那时候用的最多的就是Oracle、MySQL和SQLServer,这些关系型数据库面向的是功能性业务,适用于信息化时代数据生成频度低,以表存储的结构化数据。
当我们走入智能化时代,在面向工业场景APP开发室,是否还能使用传统关系型数据库?答案是,显然不行。为啥不行,原因有三点:
第一,数据结构特别不一样。信息化时代,用一部电脑打天下,所有软件产品都是构建在通用的操作系统和标准化硬件架构之上,只要符合X86+Windows平台标准,软件应用才能运行,所产生的数据都是标准化的结构数据。然而工业场景不存在统一的操作系统和标准体系,存在许多不同的数据形态,而且大多是非结构化的数据,传统关系型数据库根本无法支撑。
第二,工业领域大多是实时性较高的业务场景,传统信息化系统运行过程允许宕机,但工业场景不允许。特别在流程行业,数据采集都是连续性的,任何中断都可能产生巨大的安全风险。随着物联网接入终端的快速增加,企业需要采集和处理的数据越来越多,这需要能管理海量设备实时数据的专业数据库,针对实时数据 的特点对写入、存储、查询等流程进行了优化,传统关系型数据库无法做到这一点。
第三,在推进工业智能化的进程中需要对海量的工业数据进行分析,将大量不同类型的工业数据进行聚合归类是工业智能化实现的前提。传统关系型数据库对数据的聚合性分析性能较差。对时序数据的压缩比较低,且需要占用大量的机器资源。
目前,领先的工业数据库企业不仅拥有专业的压缩算法,还充分考虑海量数据实时分析的聚合性能。比如国内麦杰科技推出的openPlant数据库就拥有专门的实时数据压缩算法,比传统关系型数据库降低90%,通过对写入、存储、查询等流程进行了优化,实时数据库性能可达传统数据性能的1000倍以上。
做实时数据库的领航者
2019年在某全球知名电气设备公司官方数据库评测报告中,提供了一则openPlant 和 PI的客户测试实例,前者是国内实时数据库公司麦杰科技面向工业互联网平台应用的主打数据库,后者是世界最知名的实时性能管理软件OSI Soft 的数据库产品。
测试结果显示,在对5、25、50、100四个不同数量级采集点超过1万次工业设备数据采样测试中,openPlant平均响应时间要低于PI,这说明openPlant性能表现更优。作为一家国内的实时数据库产品,实现了对国外顶尖同类产品的超越,麦杰科技如何做到的?
麦杰科技成立于2000年,是一家专注于工业实时数据管理技术的研究和应用的企业,openPlant实时数据库产品集成了麦杰科技多年在工业领域研发成果。openPlant实时数据库能实现对国外顶尖产品的超越,主要源于多年工业实时数据管理技术研究和产业经验,让麦杰科技深悟企业的痛点和需求,并结合问题不断优化改善。
openPlant实时数据库领先友商的三大核心技术在于智能数据压缩技术、数据库容量单机性能以及独有的数据传输技术。
首先,麦杰科技的智能数据压缩技术,能让存储压缩比>100:1,无损压缩、有损压缩、智能压缩三种模式能根据用户需求自主选择,在有效保障数据精度的情况下最优数据存储空间。
其次,openPlant实时数据库容量单机支持1000万,采集频率与数据源同步,单机实时处理性能>100万事件/秒,100万数据访问耗时<400ms,支持超过2000用户并发访问。
第三,麦杰科技全球领先工业数据管理技术,帮助企业降低至少60%的硬件投资。独有的数据传输业所技术可以帮企业节约90%以上的流量费用,减低应用成本。 20年经验成果,帮助客户大大缩短开发周期和建设费用,大幅降低后期运维成本。
为保证使用过程的高可靠性、高可用性以及多平台支持能力,openPlant实时数据库支持单机、双机、分布式和HA等部署方式,以及数据交叉映射功能,满足多种灾备应用场景。完整的信息安全策略、客户自定义加密策略和专业技术加密的方法,贯穿于数据的采集、传输和访问全流程,并通过公安部的数据安全认证。
值得一提的是,为保障中国智能制造进程的顺利推进以及重要行业工业数据安全,openPlant实时数据库不仅支持传统及虚拟化架构下的Unix、Linux、Windows等主流操作系统,还全面支持国产芯片和国产操作系统。
当下,为支持工业互联网的发展,麦杰科技以openPlant实时数据库为基础,依托自身多年积累的工业大数据管理技术,以及云计算、边缘计算等技术打造开发了物联网一体化平台。从数据接入层、传输汇聚层、存储处理层、业务分析层、价值实现层五个层面排除工业互联网应用痛点,已经为超过8000万台设备提供数据连接和数据分析,每秒钟处理着来自工业现场超过1亿测点的数据。
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