總覽

Manufacturing Data Engine (MDE) 是端對端解決方案，可搭配 Manufacturing Connect (MC)，在廠區和雲端之間提供可擴充的流暢連線。

MDE 提供預先設定的零程式碼基礎架構組合，可根據使用者設定，擷取、處理及儲存工業裝置的資料。 Google Cloud 機器和處理後的資料在 Google Cloud中可用後，您就能使用 Google Cloud 工具和技術，從該資料中找出價值。

傳統上，取得工業資料的過程相當複雜且成本高昂，會為任何雲端工業資訊管理用途增加不必要的時間和成本。MDE 是一項彈性解決方案，可縮短流程、提高效率，並讓結果更可預測。

MDE 可處理雲端廠區資料的擷取、脈絡化、儲存和使用等端對端需求。此外，這項服務還能與 Manufacturing Connect (MC) 搭配使用，直接擴充至資料來源 (廠區的機器和系統)，並支援任何自動化供應商標準。

MDE 以套裝解決方案的形式提供。指令碼會將所有必要元件和整合程式碼部署到Google Cloud 專案中。您可以根據需求修改及擴充架構，享有最大的彈性。

製造業解決方案

MDE 是互連製造解決方案套件中的核心元件。雖然其他元件可以獨立運作，但整合才是這項技術的真正強大之處。這些元件會共同運作，建立完整的製造資料平台。收集、處理、分析及使用資料，以產生洞察資訊並提升營運成效。

製造業解決方案概覽

這個端對端套件是由 Google 建構的元件，以及 Litmus Automation 專為 Google 建構的元件所組成。

  • 製造業資料引擎：這個引擎是套件的擷取、轉換和儲存層。MDE 提供安全、有效率且可靠的資料湖，其中包含所有製造資訊，並做為所有用途的資料中心，可連結及存取製造資訊。

  • Manufacturing Connect (MC)：雲端元件，可遠端管理所有 Manufacturing Connect 邊緣 (MCe) 執行個體。此外，它也是 MDE 解決方案的設定網頁介面。詳情請參閱 MC 說明文件 (在新分頁中開啟)。

  • Manufacturing Connect Edge (MCe)：邊緣到雲端閘道，可將超過 270 種工業通訊協定轉譯為標準化的 Pub/Sub 訊息。其他功能包括邊緣處理和儲存功能。詳情請參閱 MCe 說明文件 (在新分頁中開啟)。

  • 製造業數據分析與洞察：預先建構的 LookerML 與 MDE 整合。可立即使用 Looker 做為 BI 工具，探索及分析 MDE 工廠資料。

  • 機器異常偵測：以 Time Series Insights API 為基礎。

  • 目視檢測 AI：以 Cloud Vision API 為基礎的邊緣解決方案。

製造套件的各項元件經過精心設計，可完美搭配運作。這些服務共用同一項設定，且在語意上可互通，因此能確保整個套件的資料流暢，行為一致。不過，您也可以根據特定需求個別使用這些元件。

MDE 和其餘元件皆可設定。使用者可以定義特定資料需求，系統會根據這些規格進行調整，不必修改解決方案的基礎程式碼。您可以使用 MC 使用者介面、獨立的 MDE 網頁介面或 MDE 設定 API 更新設定。

主要優點

MDE 的主要優點包括：

  • 價值實現時間：在標準環境中快速部署。 Google Cloud如果尚未建立機器連線，也可以使用 MC 快速設定。
  • 可擴充性：從概念驗證 (POC) 到全球企業，都能在數百家工廠部署。
  • 效率：在 MDE 中擷取一次資料，做為「工廠抽象層」，即可從 MDE 驅動所有用途。精細控管儲存空間和處理作業，有助於節省設定成本。
  • 充分彈性：可與任何邊緣堆疊搭配使用，只需要資料直接或使用訊息佇列遙測傳輸 (MQTT) 橋接器傳輸至 Pub/Sub，並使用自訂定義剖析器將傳入的資料結構定義對應至 MDE 標準。
  • 適應性：MDE 會在您自己的 Google Cloud 租戶專案中全面部署，因此所有 MDE 元件 (例如 Pub/Sub、Dataflow 和 BigQuery) 都會公開顯示，您可以像自行建構平台一樣使用這些元件。
  • 擁有權：由於 MDE 的所有元件都部署在您的Google Cloud 租戶專案中，因此您仍可全權掌控資料和處理程序。
  • 可擴充性：所有整合功能 (例如 BigQuery 連接器) 預設都可與 MDE 搭配使用。 Google Cloud 此外，您也可以為特定用途啟用 MDE 專用擴充功能 (由 Google 或合作夥伴建構)，並自行建構擴充功能。
  • 經濟實惠：使用 MDE 不需額外付費。您只需支付雲端消耗量費用，概念驗證的起價很低。不過，請注意使用 MC 會產生額外費用。詳情請參閱 MC Cloud Marketplace。

用途

生產規劃、訂單追蹤、進度及程序參數控制，通常都是自動化系統涵蓋的用途。我們希望增強及輔助這類系統，而非取代。 Google Cloud 可提供有價值的全新洞察資料，並匯入現有的自動化系統 (例如 SCADA)，讓您採取行動，提升整體設備效率和其他重要 KPI。

在製造執行系統 (MES) 方面，各公司有不同的做法。有些公司會繼續使用現有的地端 MES，有些則會改用雲端解決方案。MDE 是穩固的基礎，可視需要快速導入重要的 MES 功能。

MDE 支援的用途主要分為三類：

  • 分析用途：結合 MDE 與 Google Cloud 資料分析產品，製作報表、計算 KPI，並使用從製造現場串流的資料建立即時資訊主頁。
  • 機器學習用途：以 Google Cloud 機器學習 (ML) 產品和平台為基礎，建立、訓練及執行相關的機器學習模型，進而最佳化製造作業的各個環節。
  • 整合用途：將製造資料與數位雙生解決方案或其他企業系統連結，整合檢視製造資料和公司內其他角度的資料。

功能

MDE 具備下列功能：

  • 資料擷取：可從 MC 或任何其他商業或專有邊緣堆疊擷取資料。
  • 邊緣資料處理：MCe 會在本機處理及儲存資料，以供即時分析。
  • Cloud Data Integration：MC 會將資料轉換為 MQTT 和 Pub/Sub 訊息，並與 Google Cloud完美整合。
  • 語法標準化：使用標準資料儲存空間架構，適用於各種資料原型，可跨用途重複使用資料，例如：
    • 工廠經理和維護人員可自行進行數據分析。
    • 全代管的機器學習異常偵測功能，可針對個別感應器串流啟用 (自動指紋辨識，無須設定)。
  • 語意彈性：使用整合式資料情境化引擎，選擇性地擴充傳入的感應器或變數資料串流，根據下列標準啟用多個使用者定義的情境化觀點：
    • ISA-95 階層
    • 數位孿生定義語言 (DTDL)
    • OPC Unified Architecture (OPC-UA) 隨附規格
    • 資產管理殼層 (AAS)
  • 資料轉換和擴充：根據使用者定義的結構定義，對應、轉換及提供資料脈絡。
  • 即時分析：根據使用者設定計算串流分析和轉換。
  • 資料儲存和輸出：將處理過的資料儲存在 BigQuery、Bigtable 和 Cloud Storage 中，並輸出至 Pub/Sub。
  • 監控與管理：提供簡單易用的介面，方便監控及管理整個解決方案。
  • 彈性設定：提供簡單易用的介面，可設定資料流和處理管道。
  • 可透過 API 和網頁介面存取：用於程式輔助存取、自動化和管理。

元件

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MDE 的元件如下：

  • 設定管理員：管理使用者設定，並將設定公開給其他解決方案元件。
  • 訊息對應器：處理傳入的訊息，並將其分類至來源訊息類別，以及執行 Whistle 轉換。
  • 中繼資料管理工具：管理中繼資料值區和執行個體，並參與記錄處理作業。
  • 批次擷取 Cloud Storage bucket：用於上傳批次擷取檔案的 bucket。
  • Cloud Storage Reader：負責從上傳至 Cloud Storage 的檔案讀取批次資料。
  • Cloud Storage Writer：負責將原始來源訊息寫入 Cloud Storage 封存檔，以及將處理過的記錄寫入 Cloud Storage 接收器。
  • Bigtable 寫入器：負責將記錄寫入 Bigtable 接收器。
  • BigQuery 寫入者：負責將記錄寫入 BigQuery 接收器。
  • Pub/Sub 主題：Pub/Sub 是 MDE 的訊息代理程式，用於在解決方案的不同元件之間轉送訊息。系統會建立多個主題和訂閱項目，確保傳入的訊息會根據使用者設定轉送。所有訊息都會透過 input-messages 主題傳送到系統。
  • 資料庫和儲存空間：MDE 會管理 BigQuery 資料集、Bigtable 資料表和 Cloud Storage 物件。
  • 聯盟 API：MDE 提供 API，可透過通用介面存取所有資料存放區。使用者可藉此查詢資料，不必理會資料的儲存位置，並使用相同的設定語言，針對製造資訊建立特定查詢。

工廠中的資料引擎

通常一個 MDE 執行個體會服務所有工廠。基礎 Google Cloud 元件 (例如 Pub/Sub) 具有全球規模，且可擴充，因此能支援這種做法。如果您仍選擇部署多個執行個體， Google Cloud BigQuery 等資料庫產品可讓您跨多個執行個體存取全域資料。Manufacturing Connect Edge (MCe) 執行個體通常會部署為工廠層級的閘道。使用內建的 NATS 整合功能，即可互連多個 MCe。

使用 MES 監控機器效能、事件和追溯性

MDE 可與現有 MES 系統互補，而非取代。並將其做為資料來源和接收器。 MDE 會從中取得重要背景資訊或中繼資料 (例如有效配方、時間表、事件等)，並將這些資料點做為標記，類似於感應器值。這項脈絡資料是解讀機器感應器資料的必要條件 (舉例來說，感應器模式會因食譜而異)。也就是機器生產的產品)。 MDE 輸出內容 (例如機器學習預測) 絕對可以整合回 MES，例如用於警報。

將 MQTT 與 MDE 整合

Google Cloud 市集提供多種選項，具體取決於 MQTT 代理商供應商等因素。舉例來說，HiveMQ 提供 Pub/Sub 擴充功能。您也可以建立自己的自訂 MQTT 橋接器，或使用 Dataflow。