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工业数据服务平台

文献发布时间:2023-06-19 11:44:10


工业数据服务平台

技术领域

本文公开的主题总体涉及工业自动化系统,并且例如涉及工业数据的提供。

背景技术

以有意义的呈现格式收集并向用户传送信息中的一些或全部可以提供对工业资产的过去、当前和未来操作的有价值的洞察。然而,跨与构成工业企业的各种工业机器或系统相关联的许多工业装置可获得的数据的高度分布式特性提出了关于收集和格式化数据以用于可以被传送给用户的客户端装置的共同呈现的挑战。此外,在给定的工业装置的集合上可获得的许多信息包括非上下文化的、非结构化的数据(例如,存储在工业控制器的数据表上的整数、实数或离散值),其含义必须由用于呈现数据的应用定义。这给这样的应用的开发者带来了负担,开发者必须指定由这些应用接收和呈现的非结构化数据的每项的含义,使得数据对于查看者将具有含义(例如,产品计数、生产率、系统温度或压力、历史趋势等)。

发明内容

下文中给出了简要的概述,以提供对本文中所描述的一些方面的基本理解。该概述既不是广泛综述也不旨在标识关键/重要元件或者描述本文中所描述的各个方面的范围。该概述的唯一目的是以简要的形式给出一些概念,以作为随后要给出的更详细的描述的序言。

在一个或更多个实施方式中,提供了一种系统,包括注册部件,其被配置成在云平台上存储与工业资产有关的注册信息,该注册信息至少包括工业资产的身份、针对工业资产定义的资产模型、以及可用于工业资产的一个或更多个数据服务应用,其中,资产模型按照分层元素对工业资产进行建模,并且资产模型引用在工业资产的一个或更多个工业装置上定义的数据标签;应用传送部件,其被配置成从与被注册为工业资产的拥有者的最终用户实体相关联的客户端装置接收对一个或更多个数据服务应用中的要被用于处理由工业资产生成的工业数据数据服务应用的选择;网关接口部件,其被配置成从网关装置收集由网关装置从由资产模型定义的数据标签收集的工业数据;以及分析部件,其被配置成根据数据服务应用对工业数据应用处理。

此外,一个或更多个实施方式提供了一种方法,包括:由包括处理器的系统在基于云的工业数据服务平台上注册工业资产的身份、针对工业资产定义的资产模型、以及可用于工业资产的一个或更多个数据服务应用,其中,资产模型按照分层元素对工业资产进行建模,并且资产模型引用在工业资产的一个或更多个工业装置上定义的数据标签;由系统在与被注册为工业资产的拥有者的最终用户实体相关联的客户端装置上呈现对可用于工业资产的一个或更多个数据服务应用的指示;由系统从客户端装置接收对一个或更多个数据服务应用中的要被用于处理由工业资产生成的工业数据的数据服务应用的选择;由系统根据数据服务应用发起对来自网关装置并且从由资产模型定义的数据标签获得的工业数据的收集;以及由系统根据数据服务应用处理工业数据。

此外,根据一个或更多个实施方式,提供了一种非暂态计算机可读介质,其上存储有指令,该指令响应于被执行而使系统执行操作,操作包括:在基于云的工业数据服务平台上注册工业资产的身份、针对工业资产定义的资产模型、以及可用于工业资产的一个或更多个数据服务应用,其中,资产模型定义了在工业资产的一个或更多个工业装置上定义的数据标签的分层分组;在与最终用户实体相关联的客户端装置上呈现对一个或更多个数据服务应用的指示,最终用户实体在基于云的工业数据服务平台上被注册为工业资产的拥有者;从客户端装置接收对一个或更多个数据服务应用中的要被用于处理由工业资产生成的工业数据的数据服务应用的选择;根据数据服务应用从网关装置收集工业数据,其中,工业数据由网关装置从由资产模型定义的数据标签收集;以及根据数据服务应用处理工业数据。

为了实现上述及有关目的,在本文中结合以下描述和附图对某些说明性方面进行描述。这些方面指示可以实践的各种方式,所有这些方式均旨在被涵盖在本文中。根据结合附图考虑的以下详细描述,其他优点和新颖特征会变得明显。

附图说明

图1是示例工业控制环境的框图。

图2是示出典型工业环境中工业数据跨各种信息级别的流动的概念图。

图3是支持基本信息数据类型(BIDT)的示例工业装置的框图。

图4是能够发现一个或更多个工业装置上的BIDT并且根据用户定义的资产模型将相关联的数据的呈现格式化的网关装置的框图。

图5是能够将来自网关装置的资产模型聚合到一个或更多个工厂模型中并且根据聚合的工厂模型将从网关装置接收的相关联数据的呈现格式化的应用服务器系统的框图。

图6是可以由工业装置的一个或更多个实施方式支持的四个示例BIDT的图示。

图7是示出BIDT在工业装置的标签数据库中的开发的图。

图8是示出BIDT在标签数据库中的存储的图。

图9是示出支持BIDT的示例工业装置的运行时操作的图。

图10是示出具有一个或更多个资产模型定义的网关装置的配置的图。

图11是被格式化为生产模型的示例资产模型的图形表示。

图12是被格式化为设计模型的示例资产模型的图形表示。

图13是示出从工业装置到应用服务器系统的传送BIDT数据的上下文化呈现的BIDT数据的流的图。

图14是示出由应用服务器系统将逻辑资产模型收集和集成到公共工厂模型的图。

图15是由应用服务器系统通过集成从相应的多个网关装置接收的多个资产模型生成的示例工厂模型。

图16是可以由应用服务器系统的呈现部件基于聚合的工厂模型生成的示例数据呈现的屏幕截图。

图17是描绘在其上定义了用于传送给基于云的应用服务器系统的第一资产模型和用于BIDT数据向本地预置(on-premise)客户端装置的呈现的第二资产模型的网关装置的图。

图18是示出包括工业装置、网关装置和基于云的应用服务器系统的示例网络架构的图。

图19是利用网关装置注册表来管理与客户的云平台的代理通信的示例架构的框图。

图20是用于配置和利用工业控制器中的BIDT数据标签以将工业数据传送给可视化系统的示例方法的流程图。

图21是用于根据资产模型从BIDT数据标签发现和检索数据的示例方法的流程图。

图22是用于聚合资产模型并使用聚合的模型来生成工业数据的图形呈现的示例方法的流程图。

图23是示出由基于云的工业数据服务(IDS)平台提供的通用数据流和服务的图。

图24是可以驻留在云平台上并在云平台上执行并且在工业资产拥有者与外部各方之间提供中介数据和服务连接的示例IDS系统的框图。

图25是示出与IDS平台相关联的示例高级别数据流的图。

图26是示出利用IDS系统注册工业资产的图。

图27是示出最终用户的工厂设施处的网关装置的认证和设置的图。

图28是示出由网关装置将由工业机器生成的建模的智能数据提交给IDS系统以进行处理和安全分发的图。

图29是可以由IDS系统的用户接口部件生成和传送的数据呈现的示例类型。

图30是示例聚合系统模型的图示。

图31是示出用于经由网关装置配置数据访问许可的示例方法的图。

图32是示出示例架构的图,其中由工业装置生成的底层BIDT数据经由与网关装置的直接连接以及经由通过基于云的IDS系统的远程访问二者被访问。

图33是用于经由基于云的工业数据服务平台提供和实现工业数据服务的示例方法的流程图。

图34是用于定义数据模型和相关联数据访问许可以供基于云的IDS系统消耗和处理的示例方法的流程图。

图35a是用于配置基于云的数据IDS系统以进行数据收集和共享的示例方法的流程图的第一部分。

图35b是用于配置基于云的数据IDS系统以进行数据收集和共享的示例方法的流程图的第二部分。

图36是示例计算环境。

图37是示例联网环境。

具体实施方式

现在参照附图描述主题公开内容,其中,贯穿全文使用相同的附图标记指代相同的元件。在以下描述中,出于说明的目的,阐述了许多特定细节以提供对其的透彻理解。然而,明显的是,可以在没有这些特定细节的情况下实践主题公开内容。在其他实例中,公知的结构和装置以框图的形式示出以利于对其进行描述。

在本申请中使用的术语“部件”、“系统”、“平台”、“层”、“控制器”、“终端”、“站”、“节点”、“接口”旨在指代计算机相关实体、或与具有一个或更多个特定功能的操作设备相关的或作为该操作设备的一部分的实体,其中,这样的实体可以是硬件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如,部件可以是但不限于:在处理器上运行的进程、处理器、硬盘驱动器、包括附接(例如,螺丝拧紧或螺栓固定)或可移除附接的固态存储驱动器的(光存储介质或磁存储介质的)多个存储驱动器;对象;可执行文件;执行线程;计算机可执行程序和/或计算机。通过例示,服务器上运行的应用以及服务器二者均可以为部件。一个或更多个部件可以驻留在进程和/或执行的线程内,并且部件可以位于一个计算机上以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外,本文所描述的部件可以根据存储有各种数据结构的各种计算机可读存储介质来执行。部件可以经由本地和/或远程处理例如根据具有一个或更多个数据包的信号(例如,来自经由该信号与本地系统、分布式系统中的另一部件和/或跨网络例如因特网与其他系统交互的一个部件的数据)进行通信。作为另一示例,部件可以是具有由下述电气或电子电路操作的机械部件提供的特定功能的装置,所述电气或电子电路由处理器执行的软件或固件应用来操作,其中,处理器可以在该装置的内部或外部并且执行软件或固件应用的至少一部分。作为又一示例,部件可以是通过电子部件而不是机械部件提供特定功能的装置,该电子部件可以在其中包括处理器以执行至少部分提供电子部件的功能的软件或固件。作为又一示例,(一个或更多个)接口可以包括输入/输出(I/O)部件及其相关联的处理器、应用或应用编程接口(API)部件。虽然前述示例涉及部件的多个方面,但是所例示的方面或特征也适用于系统、平台、接口、层、控制器、终端等。

如本文所使用的,术语“推断”和“推论”通常是指从如经由事件和/或数据所捕获的一组观察结果中推出或推断系统、环境和/或用户的状态的过程。例如,可以采用推论来识别特定背景或动作,或者可以生成关于状态的概率分布。推论可以是概率性的,即,基于对数据和事件的考虑而进行的对关注状态的概率分布的计算。推论还可以指用于从一组事件和/或数据构成较高级别事件所采用的技术。这样的推论导致从一组观察到的事件和/或存储的事件数据来构造新的事件或动作,而无论事件是否是时间接近地相关,以及无论事件和数据是来自一个事件和数据源还是来自若干事件和数据源。

另外,术语“或”意指包含性的“或”而不是排他性的“或”。即,除非另有指定或根据上下文是清楚的,否则短语“X采用A或B”意指自然包含性排列中的任何一个。即,以下实例中的任何实例满足短语“X采用A或B”:X采用A;X采用B;或X采用A和B二者。另外,除非另外指定或者根据上下文清楚地指向单数形式,否则在本申请和所附权利要求中所使用名词通常应当被解读为包含复数含义。

此外,文中使用的术语“集合”排除空集;例如,其中没有元素的集合。因此,本主题公开内容中的“集合”包括一个或更多个元素或实体。作为说明,一组控制器包括一个或更多个控制器;一组数据资源包括一个或更多个数据资源;等等。同样,本文所用的术语“组”是指一个或更多个实体的聚集;例如,一组节点是指一个或更多个节点。

将根据可以包括许多装置、部件、模块等的系统来呈现各个方面或特征。要理解和认识到的是,各个系统可以包括另外的装置、部件、模块等,以及/或者各个系统可以不包括结合附图所讨论的全部装置、部件、模块等。也可以使用这些方法的组合。

工业控制器及其相关联的I/O装置是现代自动化系统的操作的中心。这些控制器与工厂车间的现场装置交互,以控制与如产品制造、材料处理、批量处理、监督控制以及其他这样的应用的这样的目的有关的自动化过程。工业控制器存储和执行用户定义的控制程序,以实现关于受控过程的决策。这样的程序可以包括但不限于梯形逻辑、顺序功能图、功能框图、结构化文本或其他这样的平台。

图1是示例工业控制环境100的框图。在该示例中,若干工业控制器118被部署在整个工业工厂环境中,以监测和控制与产品制造、加工、运动控制、批量处理、材料处置或其他这样的工业功能有关的相应工业系统或过程。工业控制器118通常执行相应的控制程序以利于对组成受控工业资产或系统(例如,工业机器)的工业装置120进行监测和控制。一个或更多个工业控制器118还可以包括在个人计算机或其他硬件平台上或在云平台上执行的软件控制器。一些混合装置还可以将控制器功能与其他功能(例如,可视化)组合。由工业控制器118执行的控制程序可以包括用于处理从工业装置120读取的输入信号并且控制由工业控制器生成的输出信号的任何可想到的类型的代码,包括但不限于梯形逻辑、顺序功能图、功能框图或结构化文本。

工业装置120可以包括输入装置和输出装置,其中,输入装置向工业控制器118提供与受控工业系统有关的数据,输出装置响应于由工业控制器118生成的控制信号以控制工业系统的各方面。示例输入装置可以包括遥测装置(例如,温度传感器、流量计、物位传感器、压力传感器等)、手动操作者控制装置(例如,按钮、选择器开关等)、安全监测装置(例如,安全垫、安全拉绳、光幕等)以及其他这样的装置。输出装置可以包括马达驱动、气动致动器、信号装置、机器人控制输入、阀等。

工业控制器118可以通过硬连线连接或网络连接与工业装置120进行通信地对接。例如,工业控制器118可以配备有与工业装置120进行通信来影响对装置的控制的本地硬连线输入和输出。本地控制器I/O可以包括数字I/O或模拟I/O,数字I/O向现场装置发送离散电压信号以及从现场装置接收离散电压信号,模拟I/O向装置发送模拟电压或电流信号以及从装置接收模拟电压或电流信号。控制器I/O可以通过背板与控制器的处理器进行通信,使得数字信号和模拟信号可以被读入控制程序并且由控制程序控制。工业控制器118还可以使用例如通信模块或集成联网端口通过网络与工业装置120进行通信。示例性网络可以包括因特网、内联网、以太网、装置网(DeviceNet)、控制网(ControlNet)、数据高速公路和数据高速公路加(DH/DH+)、远程I/O、现场总线、Modbus、Profibus、无线网络、串行协议等。工业控制器118还可以存储可以由控制程序引用并且用于控制决策的持续数据值,包括但不限于表示受控机器或过程的操作状态(例如,罐内液位、位置、警告等)的测量或计算的值,或者在自动化系统的操作期间收集的捕获的时间序列数据(例如,多个时间点的状态信息、诊断发生等)。类似地,一些智能装置——包括但不限于马达驱动、仪器或状况监测模块——可以存储用于控制运行状态和/或使运行状态可视化的数据值。这样的装置还可以在记录上捕获时间序列数据或事件以供后续检索和查看。

工业自动化系统通常包括一个或更多个人机接口(HMI)114,其使得工厂人员能够查看与自动化系统相关联的遥测与状态数据并且控制系统操作的一些方面。HMI 114可以通过工厂网络116与工业控制器118中的一个或更多个进行通信,并且与工业控制器交换数据,以利于在一个或更多个预开发的操作者接口屏幕上使与受控工业过程相关的信息可视化。HMI 114还可以被配置成使得操作者能够向工业控制器118的指定的数据标签或存储地址提交数据,从而为操作者提供手段以向受控系统发布命令(例如,循环启动命令、装置致动命令等)、修改设置点值等。HMI 114可以生成一个或更多个显示屏,操作者通过一个或更多个显示屏与工业控制器118交互并且从而与受控过程和/或系统交互。示例显示屏可以使用显示计量值或计算值的对过程的图形表示来使工业系统或其相关联装置的当前状态可视化、基于状态采用颜色或位置动画、呈现报警通知或采用其他这样的技术以用于向操作者呈现相关数据。以该方式呈现的数据由HMI 114从工业控制器118读取,并且根据由HMI开发者选择的显示格式被呈现在显示屏中的一个或更多个显示屏上。HMI可以包括具有用户安装或预先安装的操作系统以及用户安装或预先安装的图形应用软件的固定位置装置或移动装置。

一些工业环境还可以包括与受控工业系统的特定方面有关的其他系统或装置。这些系统或装置可以包括例如聚合并存储从工业控制器118或其他数据源收集的生产信息的数据历史记录器(data historian)110、包含构成受控工业系统的各种工业装置的电子文档的装置文档存储库、库存跟踪系统、工作订单管理系统、机器或过程图和文档的储存库、供应商产品文档存储库、供应商知识库、内部知识库、工作调度应用或者其他这样的系统,其中一些或全部可以驻留在工业环境的办公网络108上。

较高级别系统126可以执行与工厂车间的工业自动化系统的控制不太直接相关并且替代地针对长期规划、高级别监督控制、分析、报告或其他这样的高级别功能的功能。这些系统126可以驻留在相对于工厂设施在外部位置处的办公网络108上,或者驻留在可访问办公室和/或工厂网络的云平台上。较高级别系统126可以包括但不限于云存储和分析系统、大数据分析系统、制造执行系统、数据湖、报告系统等。在一些场景中,在企业的这些较高级别处运行的应用可以被配置成分析控制系统操作数据,并且该分析的结果可以被反馈回至控制系统处的操作者或者直接反馈至控制系统中的控制器118或装置120。

工业资产及其相关联的工业资产在操作期间可以生成大量信息。图2是示出典型工业环境中工业数据跨各个信息级别的流动的概念图。在工厂车间级上,工业资产206——例如,工业机器、生产线、工业机器人等——执行与产品的制造、打包或处置有关的相应任务;工业过程的控制;或其他这样的工业功能。这些工业资产206由工业装置204直接监测和控制。例如,可以使用接近开关、遥测装置、光传感器或其他这样的监测装置来监测工业资产206的各种状态和度量(例如,致动器位置、马达速度、温度、流量、压力、人类存在等)。利于工业资产206的控制的工业装置可以包括例如马达驱动、气动致动器、远程I/O装置或其他这样的设备。工业装置204还可以包括HMI(例如,HMI 114)。

工业控制器202经由工业装置204执行对工业资产206的监督监测和控制。在这点上,工业装置204用作工业控制器202的输入和输出,工业控制器202根据用户定义的控制例程(例如,梯形逻辑程序、顺序功能图程序等)以及输入工业装置的当前值和当前状态来控制其输出工业装置。由工业装置204生成的数据反映工业资产206的当前状态。该数据由工业控制器202读取,工业控制器202可以基于这些工业装置状态和值来生成附加数据(例如,计算的补充数据、聚合值等)。

在用户级处,定制应用——例如,报告应用、可视化应用、企业资源计划应用、制造执行系统等——可以收集工业控制器202中可获得的信息的所选子集,并且根据应用208中定义的数据呈现格式将该信息作为格式化数据210呈现给用户。

以有意义的呈现格式收集并向用户传送该信息中的一些或全部可以提供对工业资产202的过去、当前和未来操作的有价值的洞察。然而,跨与构成工业企业的各种工业机器或系统相关联的许多工业装置可获得的数据的高度分布式特性提出了关于收集和格式化数据以用于可以被传送给用户的客户端装置的共同呈现的挑战。此外,在给定的工业装置的集合上可获得的许多信息包括非上下文化的、非结构化的数据(例如,存储在工业控制器的数据表上的整数、实数或离散值),其含义必须由用于呈现数据的应用208定义。这给这样的应用208的开发者带来了负担,开发者必须指定由这些应用接收和呈现的非结构化数据的每项的含义,使得数据对于查看者将具有含义(例如,产品计数、生产率、系统温度或压力、历史趋势等)。

为了解决这些和其他问题,本公开内容的一个或更多个实施方式提供了工业数据呈现系统,该系统支持关于生成和传送工业数据的有意义的呈现来使用结构化数据类型。在一个或更多个实施方式中,工业装置和/或控制器被配置成支持结构化数据类型——在本文中被称为基本信息数据类型(BIDT)——其包括结构化信息数据类型的有限集合。在示例实现方式中,基本信息数据类型可以包括表示例如速率、状态、里程表和事件的结构化信息数据类型。在工业装置或控制器配置内,用户可以定义相应物理资产(例如,机器、生产线等)与基本信息数据类型中的一个或更多个之间的关联。这可以包括例如定义表示物理资产的度量或状态的一个或更多个数据标签,以及将每个标签与基本信息数据类型之一相关联。每个基本信息数据类型具有相关联的元数据,该元数据可以由用户配置以定制用于给定工业应用的数据标签(例如,用于速率数据类型的最大值和最小值、用于里程表数据类型的翻转值、用于事件和状态数据类型的事件或状态名称、数据标签之间的任何父子关系等)。

一旦BIDT在工业装置或控制器中被配置,BIDT可以由外部数据收集和/或可视化系统发现,该外部数据收集和/或可视化系统包括与工业装置或远程基于云的系统共享网络的本地系统。例如,网关装置可以被配置有引用工业装置上的BIDT数据标签的一个或更多个资产模型。资产模型将成组BIDT数据标签分配给资产模型的相应分层元素(例如,生产设施、生产区域或生产线、以及工业资产、设备单元、工业装置等)。网关装置可以从BIDT数据标签检索工业数据,以及用于每个标签的相关联的用户定义的元数据。然后,网关装置或分开的应用服务器系统可以基于资产模型中的选择的一个和BIDT元数据来生成工业数据的图形呈现。

BIDT还可以通过提供通用命名法来利于工业资产的自动化模型与资产的非自动化模型(例如,机械模型、财务模型、热模型等)的简化集成,通过该通用命名法两个模型可以引用实时或历史资产数据中的选择项。这样,自动化模型的自动化域属性可以通过公共数据源引用来链接到非自动化模型的对应属性(例如,机械模型的机器域属性)。

图3是根据本公开内容的一个或更多个实施方式的支持基本信息数据类型的示例工业装置302的框图。在本公开内容中说明的系统、设备或过程的各方面可以构成在(一个或更多个)机器内实施例如在与一个或更多个机器相关联的一个或更多个计算机可读介质(或媒介)中实施的机器可执行部件。这样的部件当由一个或更多个机器(例如,(一个或更多个)计算机、(一个或更多个)计算装置、(一个或更多个)自动化装置、(一个或更多个)虚拟机等)执行时可以使(一个或更多个)机器执行描述的操作。

工业装置302可以包括基本上任何类型的数据生成工业装置,包括但不限于工业控制器、马达驱动、HMI终端、视觉系统、工业光学扫描仪或其他这样的装置或系统。工业装置302可以包括程序执行部件304、I/O控制部件306、BIDT配置部件308、BIDT发布部件310、联网部件312、用户接口部件314、一个或更多个处理器318以及存储器320。在各种实施方式中,程序执行部件304、I/O控制部件306、BIDT配置部件308、BIDT发布部件310、联网部件312、用户接口部件314、一个或更多个处理器318和存储器320中的一个或更多个可以彼此电耦接和/或通信地耦接以执行工业装置302的功能中的一个或更多个。在一些实施方式中,部件304、306、308、310、312和314可以包括存储在存储器320上并且由(一个或更多个)处理器318执行的软件指令。工业装置302还可以与图3中未描绘的其他硬件和/或软件部件交互。例如,(一个或更多个)处理器318可以与一个或更多个外部用户接口装置例如键盘、鼠标、显示监视器、触摸屏或其他这样的接口装置交互。

程序执行部件304可以被配置成编译并执行用户定义的控制程序。在各种实施方式中,控制程序可以以任何合适的编程格式(例如,梯形逻辑、顺序功能图、结构化文本等)编写,并下载到工业装置302。通常,控制程序使用由工业装置的模拟输入和数字输入读取的数据值作为输入变量,并且部分地基于输入值根据控制程序指令来设置工业装置的模拟输出和数字输出的值。I/O控制部件306可以被配置成根据控制程序输出来控制工业装置的数字电输出和模拟电输出的电输出信号,并且将工业装置的模拟输入和数字输入上的电信号转换成可以由程序执行部件304处理的数据值。

BIDT配置部件308可以被配置成基于元数据配置输入数据来设置与针对工业装置302定义的BIDT数据标签相关联的元数据值。如下面将更详细描述的,除了标准的一般数据类型(例如,实数的、模拟的、数字的等)之外,工业装置302被配置成支持在本文被称为基本信息数据类型(BIDT)的工业专用数据类型。与这些基本信息数据类型相关联的数据标签具有相关联的元数据,其可以由用户经由BIDT配置部件308配置,来为给定的工业应用定制数据标签。为了方便,与基本信息数据类型相关联的数据标签在本文中被称为“BIDT”。由用户定义的BIDT 322被存储在存储器320中(例如,连同其他数据类型的其他定义的数据标签在工业装置的标签数据库中)。

BIDT发布部件310被配置成向外部系统暴露所定义的BIDT 322,从而使得BIDT322能够被这样的系统通过本地网络和/或远程网络发现。联网部件312可以被配置成使用任何合适的网络协议通过有线网络或无线网络与一个或更多个外部装置交换数据。用户接口部件314可以被配置成接收用户输入并以任何合适的格式(例如,视觉、音频、触觉等)向用户呈现输出。在一些实施方式中,用户接口部件314可以被配置成与在通信地连接至工业装置302(例如,经由硬连线或无线连接)的客户端装置(例如,膝上型计算机、平板计算机、智能电话等)上执行的开发应用通信地对接。用户接口部件314然后可以经由开发应用接收用户输入数据并呈现输出数据。在其他实施方式中,用户接口部件314可以被配置成生成合适的图形接口屏幕并将其提供给客户端装置,并且经由这些图形接口屏幕交换数据。可以经由用户接口部件314接收的输入数据可以包括但不限于用户定义的控制程序或例程、数据标签定义、BIDT元数据配置数据或其他这样的数据。

一个或更多个处理器318可以执行本文中参照所公开的系统和/或方法所描述的功能中的一个或更多个功能。存储器320可以是存储用于引用所公开的系统和/或方法执行本文中描述的功能的计算机可执行指令和/或信息的计算机可读存储介质。

图4是能够发现一个或更多个工业装置上的BIDT并且根据用户定义的资产模型将相关联的数据的呈现格式化的网关装置402的框图。网关装置402可以包括发现部件406、模型配置部件408、应用服务器接口部件410、呈现部件412、用户接口部件414、一个或更多个处理器418和存储器420。在各种实施方式中,发现部件406、模型配置部件408、应用服务器接口部件410、呈现部件412、用户接口部件414、一个或更多个处理器418以及存储器420中的一个或更多个可以彼此电耦接和/或通信地耦接以执行网关装置402的功能中的一个或更多个。在一些实施方式中,部件404、406、408、410、412和414可以包括存储在存储器420上并且可由(一个或更多个)处理器418执行的软件指令。网关装置402还可以与图4中未描绘的其他硬件部件和/或软件部件交互。例如,(一个或更多个)处理器418可以与一个或更多个外部用户接口装置例如键盘、鼠标、显示监视器、触摸屏或其他这样的接口装置交互。

发现部件406可以被配置成发现在通信地连接至网关装置402的工业装置(例如,工业装置302)上定义的BIDT(例如,BIDT 322)。发现部件406还可以被配置成检索与BIDT相关联的数据和元数据,以在生成工业数据呈现时使用。模型配置部件408可以被配置成根据用户定义的资产模型定义来创建和存储一个或更多个资产模型422。这些资产模型422可以按照工业设施或设施集合的分层元素来表示工业资产或工业资产集合,其中这些分层元素可以包括但不限于工厂、生产区域或生产线、工业机器或其他工业资产、构成工业资产的设备单元、与工业资产相关联的工业装置(例如,控制器、马达驱动、视觉系统装置、安全装置等)或其他这样的元素。资产模型422还可以将成组BIDT分配给分层模型的相应元素。资产模型422可以被定制成适合各种类型的信息消费者(例如,线路操作者、工程师、工厂经理等)的信息需求。

应用服务器接口部件410可以被配置成将从工业装置(例如,工业装置302)收集的工业数据和资产模型422暴露给应用服务器(例如,下面讨论的应用服务器系统502),该应用服务器可以将多个资产模型422聚合到更大的聚合工厂模型或企业模型,并且基于工厂模型生成工业数据的图形呈现。呈现部件412可以被配置成生成数据呈现——例如,以图形显示布局、微件(widget)的集合等的形式——该数据呈现根据资产模型422中的一个或更多个来呈现从发现部件406接收到的工业数据的所选子集。在一些实施方式中,呈现部件412可以被配置成使用从预定义的微件的集合中选择的合适的BIDT特定微件(或其他图形显示元件)来呈现与BIDT相关联的数据。

用户接口部件414可以被配置成接收用户输入并以任何合适的形式(例如,视觉、音频、触觉等)向用户呈现输出。在一些实施方式中,用户接口部件414可以被配置成与在通信地连接至网关装置402(例如,经由硬连线或无线连接)的客户端装置(例如,膝上型计算机、平板计算机、智能电话等)上执行的客户端应用通信地对接。用户接口部件414然后可以经由客户端应用接收用户输入数据并呈现输出数据。在其他实施方式中,用户接口部件414可以被配置成生成合适的图形接口屏幕并将其提供给客户端装置,并且经由这些图形接口屏幕交换数据。可以经由用户接口部件414接收的输入数据可以包括但不限于被保存为资产模型422的资产模型定义或其他这样的数据。

一个或更多个处理器418可以执行本文中参照所公开的系统和/或方法所描述的功能中的一个或更多个功能。存储器420可以是存储用于执行本文参考所公开的系统和/或方法描述的功能的信息和/或计算机可执行指令的计算机可读存储介质。

图5是能够将来自网关装置(例如,网关装置402)的资产模型422聚合到一个或更多个工厂模型522中并且根据聚合的工厂模型522将从网关装置402接收的相关联数据的呈现格式化的应用服务器系统502的框图。应用服务器系统502可以包括网关接口部件504、工厂模型部件506、呈现部件508、目的地接口部件510、一个或更多个处理器518和存储器520。在各种实施方式中,网关接口部件504、工厂模型部件506、呈现部件508、目的地接口部件510、一个或更多个处理器518和存储器520中的一个或更多个可以彼此电耦接和/或通信地耦接以执行应用服务器系统502的功能中的一个或更多个功能。在一些实施方式中,部件504、506、508和510可以包括存储在存储器520上并且由(一个或更多个)处理器518执行的软件指令。应用服务器系统502还可以与图5中未描绘的其他硬件部件和/或软件部件交互。例如,(一个或更多个)处理器518可以与一个或更多个外部用户接口装置例如键盘、鼠标、显示监视器、触摸屏或其他这样的接口装置交互。

网关接口部件504可以被配置成通过有线网络或无线网络与一个或更多个网关装置(例如,网关装置402)交换数据。在一些实施方式中,应用服务器系统502可以是驻留在工厂车间的预置装置,并且网关接口部件504可以通过本地工厂网络和/或办公网络与网关装置402交换数据。在其他实施方式中,应用服务器系统502可以驻留在云平台上。在这样的实施方式中,网关接口部件504可以通过公共网络(例如,因特网层)和私有网络(例如,工业设施处的工厂网络或办公网络)的组合与网关装置402交换数据。

工厂模型部件506可以被配置成发现保持在一个或更多个网关装置402上的资产模型422,并且将这些发现的资产模型422聚合到用于工业设施或企业的总体工厂模型522中。工厂模型522可以定义给定工厂设施的工业资产之间的分层关系,或者跨越地理上不同的工厂设施分布的资产之间的分层关系。工厂模型522还通过将与工业资产相关联的工业装置中定义的成组BIDT分配到工厂模型522的相应分层元素(例如,生产线、工业资产标识符、设备单元、工业装置等)来定义与相应工业资产相关联的BIDT数据项之间的关系。通过定义构成工业设施或企业的资产之间的关系,工厂模型522类似地定义与那些资产相关联的数据项之间的关系。由工厂模型522定义的分层关系可以由应用服务器系统502利用,以用结构化方式向用户呈现关于资产的信息。

呈现部件508可以被配置成生成数据呈现——例如以图形显示布局、微件524的集合等的形式——该数据呈现根据工厂模型522中的一个或更多个来呈现从网关装置402接收的数据的所选子集。在一些实施方式中,呈现部件508可以被配置成使用从预定义的微件524的集合中选择的合适的BIDT特定微件(或其他图形显示元件)来呈现与基本信息数据类型标签相关联的数据。目的地接口部件510可以被配置成通过有线网络或无线网络(例如,私有工厂或办公网络、云平台、或诸如因特网之类的公共网络)与一个或更多个目的地客户端装置交换数据。这可以包括根据工厂模型522中的一个或更多个向客户端装置传送图形数据呈现。

一个或更多个处理器518可以执行本文中参照所公开的系统和/或方法所描述的功能中的一个或更多个功能。存储器520可以是存储用于执行本文参考所公开的系统和/或方法描述的功能的信息和/或计算机可执行指令的计算机可读存储介质。

图6是可以由工业装置302的一个或更多个实施方式支持的四个示例基本信息数据类型的图示。这些数据类型可以补充通常由工业控制器或其他工业装置支持的其他标准数据类型(例如,整数、实数、布尔、字符串、浮点等)。通常,数据标签是在工业装置内定义的数据结构,其引用装置内的存储器位置(例如,输入值、输出值或内部数据寄存器)并且对应于相应的数据项。数据标签可以被配置成具有指定的数据类型(或者可以是指定的数据类型的实例),例如,布尔、浮点、整数、双整型(double integer)、字符串等。在开发期间,控制器标签可以被创建并保持在工业装置的标签数据库中。本文所描述的BIDT是迎合工业自动化应用并且补充传统数据类型的附加数据类型。

在示出的示例中,基本信息数据类型包括四个结构化信息数据类型——状态BIDT602、速率BIDT 604、里程表BIDT 606和事件BIDT 608——的有限集合。尽管本文所描述的示例假设支持的BIDT包括这四种数据类型,但是应当认识到,在不脱离本公开内容的范围的情况下,一些实施方式可以包括其他BIDT数据类型。

每个BIDT包括用于存储BIDT的当前值(例如,状态值、速率值、里程表值和事件值)的字段以及被配置成存储用于该BIDT的用户定义的配置数据的一个或更多个元数据字段。每个BIDT的元数据值可以根据与BIDT相关联的特定工业资产或工业应用来定制相关联的BIDT数据值的管理和呈现。

包含在状态BIDT 602中的值可以表示工业资产或装置(例如,机器、生产线、马达驱动等)的当前状态。包含在状态BIDT 602中的状态数据可以表示一组预定义状态中之一,该组预定义状态表示相关联的工业资产或装置的当前状态或状况。例如,状态BIDT可以传达S88状态、包装机语言状态、为资产定义的状态机的当前状态、阀的状态(例如,打开或关闭)、马达的状态(例如,运行、空闲、故障等)或其他类型的状态。

与状态BIDT 602相关联的用户可配置元数据(其可以由BIDT配置部件308根据经由用户接口部件314接收的用户输入来配置)可以定义表示相关联的资产的可用状态的状态机,其中每个定义的状态被配置成响应于检测到的条件而被调用。例如,每个定义的状态可以经由元数据被链接到工业装置302中定义的一个或更多个其他相关数据标签(例如,表示传感器或开关的指示定义的状态的状态的数据标签),使得由状态BIDT 602指示的当前状态是相关数据标签的当前值的函数。

速率BIDT 604中包含的值可以表示与工业资产或装置相关联的度量的所测量速率的整数值或实数值。速率值可以是瞬时速率或表示度量在一段时间内的变化率的值。例如,包含在速率BIDT 604中的速率值可以表示温度、压力、速度(例如,传送机或其他马达驱动的机器部件的速度)、总体设备效率(OEE)或其他这样的度量。

与速率BIDT 604相关联的用户可配置元数据可以定义对应的速率值的最大值和最小值,使得速率BIDT 604中包含的值将不会偏离到由最大值和最小值元数据定义的窗口之外。元数据还可以标识确定事件的一个或更多个数据源(例如,一个或更多个其他数据标签或输入地址)。例如,速率BIDT 604的元数据可以定义对应的速率值是否为包含在其他定义的数据标签中的多个其他值的聚合。在这点上,用户可以将速率值定义为两个或更多个标识的数据标签的平均值或总和,或者数据标签关于时间的积分。另一元数据字段可以用于指定要与速率相关联的工程单位。

里程表BIDT 606中包含的值可以表示与工业资产相关联的累积量。例如,里程表BIDT 606可以被配置成表示具有翻转值的累积量,例如与工业资产相关联的零件计数。在这样的情况下,与里程表BIDT 606相关联的元数据可以包括翻转值的定义。里程表BIDT606还可以被配置成表示定义的时间间隔期间的量,例如与资产相关联的能量消耗。在定义的时间间隔期间的量的情况下,与里程表BIDT 606相关联的元数据可以包括时间间隔的定义,其可以按照每天的开始时间和结束时间、按照时间间隔的开始时间和定义的持续时间、或作为另一时间定义格式来定义。与里程表BIDT 606相关联的元数据还可以定义驱动里程表值的一个或更多个数据源。例如,元数据可以定义与循环完成事件相关联的数据标签,使得当循环完成数据标签变高时里程表值将增加。里程表值还可以被定义为多个值的聚合。在这样的情况下,元数据可以标识其值将被聚合或求和以产生里程表值的两个或更多个数据标签。元数据还可以定义与里程表值相关联的测量单位(例如,灌装瓶、操作循环、兆瓦-小时等)。

事件BIDT 608中包含的值可以表示与工业资产相关联的瞬时或持续性事件。例如,事件BIDT 608可以表示瞬时事件,例如,按钮事件(例如,“服务按钮被按下”)、传感器事件(例如,“存在零件”、“检测到人”等)、安全装置事件(例如,“光幕被破坏”)或另一这样的瞬时事件。可以由事件BIDT 608表示的持续性事件可以包括但不限于与警报状态(例如,“警报未确认”、“警报已确认”等)相关联的事件。可以由事件BIDT 608表示的持续性事件的其他示例可以包括具有标识符和状态的持续性事件。例如,与批量过程相关联的事件可以包括批号(标识符)和相关联的事件(例如,“开始”、“执行”、“完成”等)。与事件BIDT 610相关联的用户可配置元数据可以包括其状态聚合地确定要由事件BIDT 610表示的事件的其他数据标签的标识符。替选地,如果由事件BIDT 608表示的事件是仅单个输入(例如,按钮输入)的函数,则元数据可以标识工业装置的适当的输入地址。

除了上述用于每个基本信息数据类型的元数据之外,BIDT还可以包括定义用于相应BIDT的通信或发现参数的可配置元数据字段。例如,每个BIDT可以包括更新速率元数据参数,该参数使得用户能够设置BIDT向网关装置发送其数据以更新对应的数据呈现的速率或频率。这样的元数据字段可以使得用户能够设置BIDT的更新周期(例如,60秒周期,其使得BIDT每60秒发送更新的值),或者指定BIDT将基本上持续地发送其更新的值(例如,每5毫秒到每10秒)。

应当认识到,以上结合图6描述的BIDT旨在是示例性的,并且其他类型的BIDT也在本公开内容的一个或更多个实施方式的范围内。

在示例场景中,用户可以在控制程序开发期间配置工业控制器或其他工业装置中的BIDT,以及要由控制程序使用的其他数据标签。图7是示出支持BIDT的工业装置302的标签数据库702中的BIDT的配置的图。工业装置302可以是例如工业控制器(例如,可编程逻辑控制器或其他类型的可编程自动化控制器),其被配置成执行工业控制程序704以利于对工业机器或过程的监测和控制。工业装置302包括存储数据标签定义的标签数据库702。数据标签定义由用户与对控制程序704(例如,梯形逻辑程序、顺序功能图程序等)的开发协作来配置,并且定义用于存储和标识由控制程序704生成和消耗的模拟数据值和数字数据值的各种数据类型的数据标签712。可以由数据标签712表示的示例标准数据类型可以包括例如整数数据类型、实数数据类型、布尔数据类型等。除了这些标准数据类型之外,数据标签712中的一个或更多个可以包括与本文所描述的基本信息数据类型相关联的BIDT(例如,BIDT602、604、606和608)。这些BIDT也被称为智能标签。

在该示例场景中,用户可以使用在通信地对接到工业装置302的客户端装置710(例如,膝上型计算机、台式计算机、平板计算机等)上执行的装置配置应用708来配置控制程序704和数据标签定义二者。在各种实施方式中,客户端装置710可以通过由用户接口部件314支持的硬连线连接(例如,通用串行总线连接、以太网连接、串行连接等)或无线连接(例如,近场、WiFi等)与工业装置302对接。装置配置应用708可以执行程序开发环境,该程序开发环境可以用于开发控制程序704及其相关联的数据标签712,该相关联的数据标签包括与要使用控制程序704控制的一个或更多个工业资产相关联的任何BIDT。

在开发期间,工业装置302的BIDT配置部件308可以根据由客户端装置710下载到工业装置302的BIDT配置输入706创建与上述BIDT类型(状态、速率、里程表和事件,或其他支持的BIDT类型)中的任何类型对应的BIDT。使用装置配置应用708,用户还可以配置与每个BIDT相关联的元数据,以为给定工业应用定制BIDT。例如,对于与要由工业装置302控制的瓶子灌装机相关联的状态BIDT 602,用户可以指定要由标签表示的各种状态(例如,运行、初始(home)、异常、空闲等)。在一些实施方式中,BIDT配置部件308可以支持可以由用户选择并与给定状态BIDT相关联的多个预定义状态。另外或替选地,用户可以定义状态中的一个或更多个的名称以与状态BIDT相关联。

对于表示将瓶子馈送到灌装机的传送机的速度的速率BIDT 604,用户可以指定速度值的最大值和最小值。因此,速率BIDT 604将不生成在由定义的最大值和最小值定义的范围之外的速度值,并且如果测量的速度值超过定义的最大或低于定义的最小,则可以生成错误或警报输出。表示平均温度的另一速率BIDT 604可以被配置成对由用户在元数据中指定的多个模拟温度输入值取平均。对于表示产品计数(例如,由灌装机输出的灌装瓶的数量)的里程表BIDT 606,用户可以配置相关联的元数据以定义触发里程表值的增加的数据标签(例如,表示“灌装循环完成”事件的输入标签或另一BIDT),以及日班开始事件和日班结束时间,在该日班开始时间与日班结束时间之间,里程表BIDT 606的值将在被重置为零之前增加。与灌装机的部件相关联的事件BIDT 608的元数据可以定义表示确定事件的装置(例如,按钮、光传感器等)的状态的输入地址或数据标签,或者与其状态(例如,异常、正常、确认、未确认等)确定事件的警报对应的警报数据标签。

一旦配置了数据标签(标准的和BIDT二者),标签数据库702就将配置的数据标签712存储在工业装置302的存储器320上,其中数据标签712能够由控制程序704访问。图8是示出BIDT在标签数据库702中的存储的图,其示出了用于相应类型的BIDT的示例数据字段。在图8中所描绘的示例中,数据标签1 802是状态BIDT,该状态BIDT具有用于与标签相关联的工业资产的名称(例如,瓶子灌装机、压铸炉、冲压机等的名称)、由标签802表示的状态的名称、确定状态的一个或更多个装置输入或其他数据标签的标识、生产和非生产状态的标识等的元数据字段。

数据标签2 804是速率BIDT,该速率BIDT具有用于工业资产名称、由速率值表示的速率名称(例如,线3传送机速度)、基本速率值和/或瞬时速率的最大值和最小值、其值被聚合以获得速率值的相关数据标签、速率值的单位的元数据字段,或其他这样的元数据字段。数据标签3 806是里程表BIDT,该里程表BIDT具有用于资产名称、里程表值的名称(例如,灌装瓶、#4压铸能量消耗等)、表示里程表值的值(在该值处值将返回到零)的翻转值、里程表值将被增加的时间间隔(例如,与工作轮班对应的开始时间和结束时间)、触发里程表值的增加的一个或更多个相关数据标签、与里程表值相关联的单位的元数据字段,或其他这样的元数据字段。数据标签4 808是事件BIDT,该事件BIDT具有用于资产名称、由事件BIDT表示的一个或更多个事件的名称、确定事件的一个或更多个输入或数据标签的标识的元数据字段,或其他这样的元数据字段。

应当认识到,上面结合图8所描述的元数据字段仅旨在是示例性的,并且BIDT的元数据可以具有使得用户能够将BIDT与由工业装置302执行的工业应用匹配的任何合适的数据字段集合。

在对工业装置302进行编程和配置(包括创建要由控制程序704使用的任何BIDT)之后,可以在工厂车间部署工业装置302,以利于对一个或更多个工业资产或过程的控制。图9是示出支持BIDT的示例工业装置302的运行时间操作的图。在该示例中,假设工业装置302是工业控制器(例如,PLC或其他类型的可编程自动化控制器)。受控资产或过程906可以表示在工业装置302的控制下的任何工业机器、生产线、过程或操作。受控资产或过程906可以具有多个相关联的输入和输出装置(例如,图2的工业装置204),其通过硬连线或联网连接的任何合适的组合从工业装置302接收命令信号或向其发送遥测数据,以调节受控操作。工业装置302还可以包括一个或更多个I/O接口904,其提供到与受控资产或过程906相关联的受控设备和工业装置的硬连线或联网连接。这些I/O接口904可以包括例如数字和/或模拟输入模块、数字和/或模拟输出模块、联网模块等。

工业装置的存储器320内的I/O表902可以保持从I/O接口904读取或向I/O接口904写入的各种输入和输出的当前模拟值和数字值。即,由I/O接口904(例如,模拟输入模块或数字输入模块)从现场装置读取的数据信号可以写入I/O表902(例如,由I/O控制部件306)。这些输入值中的一些或全部可以被链接到在标签数据库702中保持的相应数据标签(标准或BIDT数据标签),标签数据库702可以由控制程序704或由外部应用读取。然后,这些输入值可以由控制程序704从适当的数据标签读取,该控制程序相应地更新其控制变量。类似地,由控制程序704生成的输出值可以被写入标签数据库702中定义的输出数据标签,使得I/O数据表902的对应输出寄存器被更新。然后,I/O控制部件306根据更新的输出值在I/O接口904的输出点处生成适当的模拟输出信号或数字输出信号。应当认识到,工业控制器功能的该概述仅旨在是示例性的,并且本文所描述的BIDT可以在具有不同数据更新过程的其他类型的工业控制器上实现,或者在不同类的工业装置上实现。

标签数据库702中的BIDT可以由外部系统发现,使得BIDT数据——具有根据由工业装置302执行的工业应用定制的相关联的元数据——可以由那些外部系统根据用户定义的资产和/或工厂模型来检索和组织。在一个或更多个实施方式中,网关装置402可以用于收集、格式化和呈现来自一个或更多个具有BIDT能力的工业装置302的数据。图10是示出具有一个或更多个资产模型定义的网关装置402的配置的图。网关装置402可以使用在客户端装置1004(例如,膝上型计算机、台式计算机、平板计算机等)上执行的网关配置应用1006来配置。在一些实施方式中,网关配置应用1006可以是用于对工业装置302进行编程和配置的装置配置应用708的集成工具。

网关配置应用1006使得用户能够定义正由一个或更多个具有BIDT能力的工业装置302监测和控制的工业自动化应用的集合或工业自动化应用的资产结构或模型。这些资产模型定义了工业资产、相关联的工业装置、生产线或区域以及由与工业应用相关联的各种装置生成的数据之间的分层关系。使用网关配置应用1006,用户可以将这些资产模型定义为模型定义1002,其可以下载到网关装置402并且存储在其上作为资产模型422。

为了利于模型定义1002的创建,网关配置应用1006可以被配置成在客户端装置1004上生成并呈现合适的配置屏幕,该配置屏幕引导用户进行针对其自己的工业应用定义这些资产模型422的过程。模型定义1002可以被定义为引用在一个或更多个工业装置302上定义的BIDT数据标签。特别地,模型定义1002可以将工业资产或资产集合的分层元素定义为层级的节点,并且将所选BIDT数据标签组分配给与BIDT数据标签相关联的相应元素(例如,与工业资产相关联的节点、与资产相关联的设备单元或与资产相关联的工业装置)。因此,资产模型422由用户配置成将相应的BIDT与所选工业机器、装置、生产线和/或工厂设施相关联,以及定义这些元素之间的分层关系。

在网关配置应用1006为装置配置应用708的集成工具的实施方式中,网关配置应用1006的模型构建工具可以使得用户能够通过浏览在一个或更多个工业装置配置文件(例如,下载到工业装置302并且定义控制程序704和标签数据库702的配置文件)中定义的所选BIDT,来构建模型定义1002。用户可以创建表示工业设施、工业设施内的生产线或区域、每条生产线内的工业资产(例如,工业机器、工业机器人等)、与给定工业资产(例如,装载机、推动器、加工站等)相关联的设备单元和/或与每个工业资产相关联的工业装置(例如,控制器、驱动等)的节点。然后,在各个工业装置302a、302b和302c上定义的所选BIDT可以与模型定义1002中定义的相应节点相关联,以产生资产模型422,其可以被下载到网关装置402。资产模型422使得用户能够定义分层资产或工厂架构,并且将BIDT在与表示工厂生产区域或生产线、工业资产和/或与资产相关联的设备和装置的所选节点相关联的框架内进行分组。

在网关装置402上定义的资产模型422——结合在工业装置302上定义的BIDT一起工作——将由工业应用生成的数据上下文化,并且利于上下文化数据呈现的生成。对于给定的工业应用,可以在网关装置402上创建和保持多个资产模型422,其中每个资产模型422可以表示工业应用的不同视图。由资产模型422表示的不同视图可以根据特定用户角色的需要来定制。例如,用于给定工业应用的一个资产模型422可以表示工业应用的生产模型视图。图11是格式化为生产模型1102的示例资产模型的图形表示。示例生产模型1102具有单个工厂节点1104,在其下是多个线节点1106(线1、线2和线3),这些线节点是相对于工厂节点1104的子节点。线节点1106表示由工厂节点1104表示的工厂内的各种生产线。每个线节点1106具有若干子机器节点1108,其表示部署在由相关联的线节点1106表示的线上的机器(例如,装盒机、装箱机、流动包装、打包系统)。每个机器节点1108与若干监测值1110相关联,这些监测值是从配置在工业装置302上的对应BIDT获得的数据值。监测值1110可以对应于生产和操作统计,例如生产率(从速率BIDT获得)、操作和生产状态(从状态BIDT获得)或线事件(从事件BIDT获得)。如图11中可以看到的,各组BIDT数据标签——由监测值1110表示——分别被分配给工厂内的所选的机器和线,如资产模型定义所定义的。该示例生产模型1102产生可以适合于负责线的日常操作的操作者或轮班经理的工业设施(包括线1、2和3)的视图。

图12是格式化为设计模型1202的示例资产模型的图形表示。设计模型1202被配置成以适合于工厂工程师、原始设备制造商(OEM)或系统设计者的上下文化方式呈现来自工业应用的数据的视图。类似于生产模型1102,设计模型包括具有若干子线节点1214的工厂节点1204。在该示例中,每个线节点1214的子节点可以包括表示由线节点1214表示的线的机器的机器节点1206(例如,打包系统),以及表示机器的各个平台(例如,成型器、进料装置、装载机等)的平台节点1210。每个机器节点1206可以与涉及机器的生产和操作的监测值1208(从配置在相关工业装置302上的BIDT获得)相关联。每个平台节点1210可以与表示机器的该平台的当前操作统计的监测值(也从相应的BIDT获得)相关联。一些平台节点1210还可以具有表示该平台的各个设备部件的子节点(例如,表示作为进料装置的一部分的查找轮(finding wheel)的设备节点1212)。如图11中描绘的生产模型1102,用户可以通过定义模型的各种分层节点并且将所选BIDT标签组(监测值)分配给模型的所选节点来配置设计模型1202。该系统使得用户能够根据任何用户定义的分层工厂或企业结构来定义模型的节点,其中该结构可以包括由用户定义的分层级别(例如,生产线、生产单元、生产站等)。

应当认识到,上述生产模型1102和设计模型1202仅旨在是示例性的,并且本文所描述的资产模型不限于这两种类型的视图。通常,利用来自BIDT的数据来呈现工业资产数据的上下文化视图的任何合适的用户定义资产模型422都在本公开内容的一个或更多个实施方式的范围内。

如在图11和图12的示例资产结构模型中可以看到的,BIDT是其相关联的父节点的属性。例如,装盒机的监测值1110——其从一个或更多个工业装置302上的相应BIDT数据标签获得——是装盒机产品节点1108的属性。在模型开发期间,用户可以定义各种工厂节点、线节点、产品节点、设备节点或整体上构成工业企业或者工业企业内的特定工业应用集合的其他类型的节点,并且定义这些节点之间的分层关系。然后,用户可以将所选的BIDT分配给它们的适当节点以产生资产模型,该资产模型可以被下载到网关装置402上并存储在其上。

每个工业装置302的BIDT发布部件310向在网关装置402上定义的资产模型422暴露工业装置302的BIDT。因此,当网关装置402被部署在具有对工业装置302的安全远程访问的云平台上或工厂网络时,资产模型422可以使得网关装置402从相应的BIDT检索数据以及与每个BIDT相关联的元数据参数,以根据资产模型422生成工业应用数据的上下文化的呈现。

图13是示出从工业装置302到应用服务器系统502的传送BIDT数据的上下文化呈现的BIDT数据的流的图。在该示例中,多个工业装置302(例如,302a、302b和302c)已经被编程成控制相应工业资产1310(例如,工业机器、生产线等)。每个工业装置302已经被配置有如以上结合图6至图9所述的若干BIDT 322(或智能标签)。网关装置402已经被配置有如以上结合图10至图12所述的若干资产模型422。资产模型422定义BIDT数据的相应定制视图。

在操作期间,工业装置302a-302c监测和控制其相应工业资产1310(例如,经由与相应工业资产1310相关联的相应输入和输出装置)。网关装置402联网到相应工业装置302a-302c。例如,网关装置402可以是与工业装置302a-302c驻留在同一工厂网络上的预置装置。在另一实现方式中,网关装置402可以驻留在云平台上,并且能够从云平台安全地访问工厂网络(例如,通过防火墙装置)。

每个工业装置302的BIDT发布部件310将与每个配置的BIDT 322相关联的数据和元数据暴露给网关装置402,从而使网关装置402的发现部件406能够访问和检索BIDT数据和元数据。对于在网关装置402上定义的每个模型422,网关装置402的模型配置部件408检索由模型422(由用户定义的模型定义1002指定)引用的每个BIDT的数据和元数据,并且基于模型422以及BIDT数据和元数据创建数据的逻辑模型1302。逻辑模型1302根据用户定义的分层资产模型422组织来自BIDT的数据。

网关装置402包括将网关装置402通信地连接至应用服务器系统502的应用服务器接口部件410(参见图4)。尽管在图13中将应用服务器系统502描绘为相对于网关装置402的分离系统,在一些实施方式中,应用服务器系统502可以是网关装置402的集成应用。应用服务器系统502被配置成从网关装置402接收逻辑模型1302,并且将数据显示呈现1304提供给经授权的客户端装置1308。例如,应用服务器系统502的呈现部件508可以基于逻辑模型以及从网关装置402接收的相关联的BIDT数据和元数据来生成BIDT数据的应用视图,并且应用服务器系统502的目的地接口部件510将该应用视图作为数据显示呈现1304发送到一个或更多个客户端装置1308。在一些场景中,应用服务器系统502还可以在与应用服务器系统502集成或通信地连接至应用服务器系统502的历史记录器装置1306中存储上下文化数据1312的所选子集。

数据显示呈现1304可以以大体上与资产模型422定义的工厂和资产层级匹配的格式来呈现来自BIDT的上下文化数据。在图13中描绘的示例中,应用服务器系统502被描绘为从单个网关装置402接收逻辑模型1302以及BIDT数据和元数据,该网关装置402从多个工业装置302a-302c接收BIDT数据并使其上下文化。如图14所示,在一些实施方式中,应用服务器系统502可以被配置成从多个网关装置(例如,网关装置402a-402c)收集逻辑模型1302以及BIDT数据和元数据,并且将逻辑模型1302集成到公共工厂模型522。在示例实施方式中,网关装置402a-402c可以驻留在给定工厂设施的不同区域处,并且应用服务器系统502可以是预置装置或基于云的系统,其从相应网关装置402a-402c接收定义的资产模型1406a-1406c以及来自每个网关装置402a-402c上定义的BIDT的数据和元数据。在另一示例实现方式中,网关装置402a至402c可以驻留在地理上不同的工业设施处,其中地理上不同的工业设施的工厂和/或办公网络链接到应用服务器系统502在其上执行的云平台。

网关装置402a-402c如先前示例所述从相应工业装置(图14中未示出)收集BIDT数据1408a-1408c。网关装置402a-402c中的每个同上所讨论的配置有一个或更多个资产模型1406a-1406b。应用服务器系统502从相应网关装置402a-402c检索资产模型1406a-1406c,并且应用服务器系统502的工厂模型部件506将资产模型1406a-1406c集成到聚合工厂模型522,其用作用于经由数据呈现1402格式化和呈现BIDT数据的基础。

图15是由应用服务器系统502通过集成从相应多个网关装置402接收的多个资产模型而生成的示例工厂模型522。在该示例中,应用服务器系统502的网关接口部件504已经发现在相应两个网关装置402上驻留的两个新的资产模型1502和1504,并且已经将模型1502和1504集成到更大的工厂模型522中。资产模型1502对应于名为组01的资产组,该资产组驻留在由工厂节点1506(客户站点1)指示的工厂设施处。因此,应用服务器系统502的工厂模型部件506已经将资产模型1502插入到工厂节点1506下面的适当资产组节点1508(组01)下。工厂模型部件506可以基于与资产模型1502相关联的用户定义的上下文信息(例如,对由资产模型1502表示的资产所驻留在的生产区域和工厂设施的明确定义)来确定在工厂模型522内连接资产模型1502的适当位置。如图15所示,资产模型1502定义构成资产的主装置(资产01)和若干从装置(资产0101、资产0102)。

资产模型1504表示位于同一工厂设施、客户站点和生产线(线02)中的第二资产。因此,资产模型1504被插入在同一工厂节点1506和生产线节点(线02)下。

图16是可以由应用服务器系统502的呈现部件508基于聚合工厂模型522生成的示例数据呈现1604的屏幕截图。示例数据呈现1604包括具有符合工厂模型522的分层结构的分层结构的导航菜单1602。例如,导航菜单包括分层树结构,该分层树结构具有表示如工厂模型522所定义的一个或更多个工厂设施以及相关联的生产区域、生产线、工业资产和/或工业装置的节点。对导航菜单的任何节点的选择调用数据呈现1604的数据显示区域1608上的对应的数据呈现。数据显示区域1608呈现与所选节点(例如,与生产区域或生产线、工业资产、工业装置等对应的节点)对应的,根据预定义可视化应用、图形微件或图形微件的集合格式化的BIDT数据的所选子集。可视化应用或微件(例如,微件524)可以被存储在应用服务器系统502上,并且响应于从导航菜单1602选择节点而由呈现部件508选择性地调用。

在一些实施方式中,应用服务器系统505的呈现部件508可以支持与相应BIDT类型对应的不同图形微件。例如,可以定义里程表微件以用于显示来自里程表BIDT的数据(例如,整数数值显示微件)。因此,当用户从导航菜单选择与具有一个或更多个相关联的里程表BIDT数据标签(如资产模型422所定义的)的工业装置、工业资产、生产线或工厂对应的节点时,呈现部件508可以调用里程表微件以在数据显示区域1608上显示对应的里程表数据。其他BIDT数据类型也可以与可以由呈现部件508调用以显示这些BIDT数据项的一个或更多个对应的图形微件相关联。应用服务器系统502可以支持以呈现BIDT数据的示例图形微件可以包括但不限于工业资产的整数或实数数值显示、状态或事件文本显示、条形图、线形图、动画状态机图形、其视觉状态依赖于由BIDT数据标签报告的当前状态、事件或值的工业资产的动画图形表示、或其他这样的微件。

在一些实施方式中,呈现部件508可以基于正被查看的工业资产的类型以及相关联的BIDT数据类型来自动设计用于在数据显示区域1608中显示的数据呈现。例如,如果用户选择与具有相关联的里程表、状态、速率和事件BIDT(如由工业机器所属的工厂模型522定义的)的工业机器对应的节点,则呈现部件508可以调用和布置呈现相关联的BIDT数据以及可能合适的任何辅助数据的图形呈现微件的集合。在示例实现方式中,呈现部件508可以调用适当数目的用于呈现状态、速率、里程表和事件数据的特定于BIDT的微件,并且将这些微件组织成适当的呈现,其中每个微件或数据项被适当地标记。呈现部件508可以基于资产模型定义(例如,分配给资产模型422的相应节点的名称)或BIDT元数据(例如,事件或状态名称、BIDT数据标签名称等)中的一个或两个,为每个数据项确定合适的标签。

呈现部件508还可以基于BIDT数据生成和显示辅助数据。例如,当选择导航菜单1602的具有相关联的速率BIDT的节点时,呈现部件508可以使用适当的图形微件以及示出速率BIDT随时间的值的基于时间的趋势图来显示当前速率值。类似地,当呈现事件BIDT时,呈现部件可以呈现由事件BIDT指定的当前事件以及与事件BIDT相关联的最新事件的时间戳列表。为了填充这样的辅助数据显示,应用系统服务器可以在操作期间在历史记录器装置1306中存储来自BIDT的历史上下文化数据1312(参见图13),其中历史记录器装置1306可以是应用服务器系统502的集成的存储区域或独立的历史数据存储装置。为了填充图形趋势或事件记录,呈现部件508可以利用该存储的历史(例如,由事件BIDT生成的时间戳事件、来自速率BIDT的历史趋势数据等)。

在一些实施方式中,应用服务器系统502可以使得用户能够针对导航菜单1602中呈现的任何可选节点定制数据呈现。例如,呈现部件508可以被配置成针对给定节点(例如,工业资产)基于与该节点相关联的BIDT的类型和数目动态地设计和生成默认呈现。这可以包括:选择适当的微件以显示BIDT的当前值,选择另外的微件以显示BIDT的辅助信息(例如,历史趋势、事件记录等),以及在数据显示区域1608上对这些微件进行定向。呈现部件508还可以使得用户能够通过将所选微件移动到优选位置、添加或移除图形微件、重新标记数据项等来修改或增强这些动态地生成的默认呈现。然后,可以保存这些经修改的呈现,使得每当选择节点时,呈现部件508将重新呈现这些定制的呈现。

由呈现部件508生成的呈现的格式将依赖于所调用的资产和/或工厂模型。在一些实施方式中,不同资产模型422和/或工厂模型522可以与不同用户角色相关联。例如,生产资产模型(例如,图11的生产模型1102)可以被定义为供工厂操作者使用,而设计资产模型(例如,图12的设计模型1202)可以针对工厂工程师或OEM被定义。当用户访问应用服务器系统502以调用系统的视图时,可以调用与用户相关联的资产和/或工厂模型,并且呈现部件508可以基于特定于用户或角色的模型来构造数据呈现。在示例实施方式中,可以基于用户的登录凭证来确定适当的资产模型。例如,在用户提供用户标识符和任何安全凭证(例如,密码、生物特征信息等)之后,可以将用户的身份与应用服务器系统上保持的角色数据库相互参照,并且与该用户角色(例如,操作者、工程师、工厂经理、OEM等)相关联的资产和/或(一个或更多个)工厂模型可以被调用和用作数据可视化的基础。

应当认识到,图16中描绘的示例可视化显示仅是示例性的,并且数据的任何合适的图形布置和呈现均在本公开内容的一个或更多个实施方式的范围内。

此外,尽管以上结合图14至图16描述的示例将图形呈现描绘为由应用服务器系统502生成和传送,但是网关装置402的一些实施方式也可以被配置成基于其存储的资产模型422(使用呈现部件412)来生成BIDT数据的图形呈现。

除了使得能够创建符合适合于不同类型的查看者(例如,操作者、OEM、工程师等)的BIDT数据的相应呈现的不同资产模型422之外,一些实施方式还可以使得能够在给定网关装置402上定义根据相应不同目的地平台定制的不同资产模型422。图17是描绘其上定义有用于传送给基于云的应用服务器系统502的第一资产模型422a以及用于将BIDT数据呈现给本地预置客户端装置1702的第二资产模型422b的网关装置402的图。

在该示例中,资产模型422a和422b均用于对来自工业装置302a-302c上定义的BIDT 322a-322c的数据进行分组和上下文化。资产模型422a被配置成用于传送给基于云的应用服务器系统502a,基于云的应用服务器系统502a在具有到网关装置402的远程通信通道的云平台1704上执行。基于云的应用服务器系统502a执行与上述应用服务器系统类似的功能;例如,从网关装置402接收资产模型422a以及相关联的BIDT数据和元数据,将资产模型422a集成到更大的工厂或企业模型(其可以包括来自多个地理上不同的网关装置402的资产模型),并且将符合聚合工厂模型的数据呈现1706呈现给有权访问云系统服务器的经授权的远程客户端装置1702。

资产模型422b被配置成用于传送给本地装置1708(例如,具有用于生成BIDT数据呈现的集成的应用服务器系统的本地客户端装置,或执行向多个客户端装置提供BIDT数据呈现的应用服务器系统的本地服务器装置)。每个模型422a和422b可以具有相关联的目的地元数据,这些目的地元数据定义模型被暴露给的应用服务器系统(其可以包括远程和本地系统中之一或二者)。网关装置402将把每个模型422a和422b暴露和/或传送给由元数据定义的应用服务器系统(例如,应用服务器系统502a或502b)。

图18是示出包括工业装置302、网关装置402和基于云的应用服务器系统502的示例网络架构的图。在该示例中,工业装置302是各自执行控制程序1814的工业控制器,其中每个控制器上配置有若干BIDT 322。工业装置302连接至利于工厂车间的工业装置之间的数据交换的工厂网络116(例如,通用工业协议网络、以太网/IP网络等)。工厂网络116可以是有线网络或无线网络。在示出的示例中,网关装置402驻留在(例如,通过路由器1816或其他网络基础设施装置)连接至工厂网络116的分开的办公网络108上。然而,在其他实现方式中,网关装置402也可以直接安装在工厂网络116上,或者可以通过分开的有线或无线连接连接至每个工业装置302。

如先前示例中所述,网关装置402可以配置有一个或更多个资产模型422,这些资产模型422定义BIDT 322在工厂、生产区域和/或工业资产的用户定义分层表示内的分组。工业装置302的BIDT发布部件310通过遍历工厂网络116和办公网络108的通信通道将BIDT322暴露给网关装置402(即,BIDT发布部件310使BIDT 322能够由网关装置402的发现部件406通信地访问)。

在该示例中,应用服务器系统502是基于云的系统,其驻留在云平台1806上并且作为能够由经授权的远程客户端装置1804以及网关装置402访问的基于云的服务来执行。云平台1806可以是使得共享计算服务(例如,应用服务器系统502)能够由具有云功能的装置访问和利用的任何基础设施。云平台1806可以是能够由具有因特网连接以及利用应用服务器系统502的适当授权的装置1804经由因特网来访问的公共云。在一些场景中,云平台1806可以被云提供商设置为平台即服务(PaaS),并且应用服务器系统502可以作为基于云的服务驻留在云平台1806上并且在云平台1806上执行。在一些这样的配置中,对云平台1806和相关联的应用服务器系统502的访问可以由应用服务器系统502的拥有者作为订阅服务提供给客户。替选地,云平台1806可以是由工业企业(工厂设施的拥有者)在内部运营的私有云。示例私有云平台可以包括托管应用服务器系统502并且驻留在由防火墙保护的公司网络上的一组服务器。

如果云平台1806是基于万维网(web)的云,则网关装置402的应用服务器接口部件410可以经由安全因特网连接与应用服务器系统502交互。在一些实施方式中,网关装置402还可以被实施为网络基础设施装置的集成部件,例如网络交换机、路由器或集线器。在这样的实施方式中,网络基础设施装置执行网络交换机、集线器或路由器的网络连接功能以及如上所述的网关装置402的功能。

在其中应用服务器系统502在云平台1806上执行的一个或更多个实施方式中,可以通过在云平台上执行的网关装置注册表来管理云平台1806上的应用服务器系统502与网关装置402之间的通信通道。图19是利用网关装置注册表来管理与客户的云平台1806的网关通信的示例架构的框图。在该示例中,预置网关装置注册表1904驻留在与客户云平台1806相同的云空间上,但是是在分开的注册表云上。注册表云和网关装置注册表1904可以由将对客户云平台的客户使用作为PaaS(平台即服务)来提供的服务提供商来管理。网关装置注册表1904可以强制实行对客户云平台1806的安全访问,并且确保仅由经认证的装置和用户访问云平台1806中客户的收集数据。当作为PaaS协议的一部分建立新的客户云平台时,可以将新的客户云平台订阅到网关装置注册表1904,使得可以通过注册表来调节与新的云平台的网关装置通信。

网关装置402可以是遍及客户的工业企业分布的若干网关装置402中之一。在图19中示出的示例中,网关装置402被标识为网关装置1,以将网关装置402与其他预置网关装置区分。网关装置402可以具有唯一地标识网关装置402的物理地址(例如,MAC地址或其他物理地址)。网关装置注册表1904与物理地址(在本示例中为99-03-71-4B-LO-F 1)相关联地存储网关装置402的记录,使得网关装置1和网关装置402执行的物理硬件平台在逻辑上链接。网关装置1与网关装置402的硬件平台的物理地址之间的该关联可以由在与云服务提供商相关联的支持设施处的系统管理器1902输入到网关装置注册表1904中。系统管理器1902还可以输入将由网关装置注册表1904使用来管理到客户的云平台1806的安全连接的其他配置参数。可以在注册表云上的注册表存储装置1906中保持用于管理网关装置到云平台1806的连接性的配置信息。

当网关装置402具有可用于发送到应用服务器系统502的BIDT数据时,网关装置402的应用服务器接口部件410可以向网关装置注册表1904发送创建将用作网关装置402与云平台1806之间的通信通道的云连接器端口的许可的请求。请求可以包括例如网关装置1的标识、网关装置402的物理地址以及请求与其的连接的特定客户专用云平台1806的标识。网关装置注册表1904将基于请求中提供的信息向网关装置402授予或拒绝建立通道的证书。例如,网关装置注册表1904可以引用注册表存储装置1906来确认从其接收请求的网关装置402的物理地址与请求通道的特定网关装置(网关装置1)相关联。通过确认已经从先前注册的网关装置404接收了对网关装置1的连接请求,网关装置注册表确保在不正确地移动网关装置1的情况下,或者在网关装置安装被复制到另一物理硬件平台的情况下,不能使用网关装置1来建立与云平台1806的连接。如果在未向网关装置注册表1904注册新装置的情况下网关装置配置被从网关装置402移动到不同计算装置,则注册表将代表网关装置402拒绝源自新装置的任何通信请求。

当网关装置注册表1904确定连接请求有效时(基于请求中接收的信息以及注册表存储装置1906中针对网关装置1的先前注册信息),网关装置注册表1904向网关装置402授予允许网关装置打开到客户云平台1806的临时通信通道的证书。因此,由网关装置402的应用服务器接口部件410管理的云应用编程接口(API)建立到云平台1806的通信通道,并且如以上在先前示例中所述将BIDT数据和相关联的元数据发送到云平台1806上的应用服务器系统502。在一些实施方式中,云API在通道被创建时将到期时间分配给通信通道。到期时间可以由服务提供商经由云装置注册表1904来定义,或者可以由最终用户经由客户端上的用户接口部件414来定义。通常,到期时间将被设置成超过发送BIDT数据和元数据所需的预期持续时间。如果网关装置402在通道的到期时间过去之前已经完成了将BIDT数据传输到云平台,则通道可以在数据传输完成时或者当经过到期时间时自动关闭。如果网关装置402在经过到期时间时尚未完成将BIDT数据和元数据传输到云平台,则网关装置402可以执行与网关装置注册表1904的请求重新启用通道以使得能够完成数据传输的另外的信号交换。

以上结合图19描述的用于确保通过经授权的注册网关装置对云平台1806的访问和安全通信的示例序列仅是示例性的,并且应当认识到,用于建立网关装置402与基于云的应用服务器系统502之间的安全的通信以及BIDT数据传输的任何合适的协议或架构在本公开内容的一个或更多个实施方式的范围内。

本文中描述的基本信息数据类型和相关联的服务可以使用简练、可适应和可扩展的架构来简化定制工业数据可视化呈现的创建。给定工业资产、资产集合或工业应用可以按照控制器级处的定制BIDT进行描述。可以创建按照这些BIDT的用户定义的分组来定义工业资产的资产模型,其中可以定义针对相应不同用户角色或视图定制的多个不同资产模型。使用这些资产模型以及与该BIDT相关联的数据和元数据来生成根据模型构造的资产数据的图形呈现。应用服务器系统可以使用合适的图形微件或其他图形元素将BIDT数据呈现在这些呈现上,所述合适的图形微件或其他图形元素可以包括特定于给定类型的BIDT(例如,状态、速率、里程表、事件等)的微件。在添加、移除或修改工业资产时,相关联的资产模型可以被重新配置成添加、移除、修改或重新定位节点,并且数据呈现将相应地被更新。保持资产模型的网关装置能够发现BIDT,使得可以容易地将在工业控制器或其他工业装置上实例化的新添加的BIDT集成到资产模型和相关联的图形数据呈现。

图20至图22示出根据主题申请的一个或更多个实施方式的各种方法。尽管出于简化说明的目的而将本文中示出的一个或更多个方法示出和描述为一系列动作,但是应当理解和认识到,主题创新不受动作的顺序的限制,因为一些动作可以据此以与本文中示出和描述的其他动作不同的顺序发生和/或同时发生。例如,本领域技术人员将理解和认识到,方法可以替选地被表示为例如在状态图中的一系列相互关联的状态或事件。此外,并不需要所有示出的动作来实现根据本创新的方法。此外,当不同实体实施方法的不同部分时,(一个或更多个)交互图可以表示根据本主题公开内容的方法或方式。进一步地,可以彼此组合地实现所公开的示例方法中的两个或更多个,以实现本文中描述的一个或更多个特征或优点。

图20示出了用于配置和利用工业控制器中的BIDT数据标签以将工业数据传送给可视化系统的示例方法2000。最初,在2002处,在工业装置上定义一个或更多个数据标签,其中数据标签符合一种或更多种基本信息数据类型(BIDT),并且BIDT包括速率BIDT、状态BIDT、里程表BIDT或事件BIDT中的至少之一。速率BIDT数据标签可以表示与工业资产或装置相关联的度量的测量速率的整数值或实数值。状态BIDT数据标签可以表示工业资产或装置(例如,机器、生产线、马达驱动等)的当前状态。里程表BIDT数据标签可以表示与工业资产相关联的累积量(例如,具有翻转值的累积量,或在定义的时间间隔期间的量)。事件BIDT数据类型可以表示与工业资产相关联的瞬时或持续性事件(例如,按钮事件、传感器事件、安全装置事件和警报事件等)。

在2004处,为在步骤2002处定义的相应BIDT标签配置元数据。元数据包括用于相应BIDT数据标签的用户定义的参数,其中用户定义的参数特定于每个BIDT数据标签的类型。例如,与速率BIDT数据标签相关联的用户可配置元数据可以包括但不限于:对应速率值的最大值和最小值的定义,其值被聚合(例如,求和、平均、积分等)以产生速率值的一个或更多个其他数据标签或输入地址的身份,与速率值相关联的测量单位,或其他这样的元数据。状态BIDT数据标签的元数据可以包括但不限于:被分配有数据标签的工业资产的可用状态的定义,其值确定状态的一个或更多个其他数据标签的身份,或其他这样的元数据。与里程表BIDT相关联的元数据可以包括但不限于:驱动里程表值的一个或更多个数据源的身份,其值要被聚合或求和以产生里程表值的两个或更多个数据标签的身份,与里程表值相关联的测量单位(例如,产品计数、消耗的兆瓦小时等),或其他这样的元数据。与事件BIDT数据标签相关联的元数据可以包括但不限于:其状态聚合确定要由事件BIDT数据标签表示的事件的装置输入地址或其他数据标签的身份,由事件BIDT数据标签表示的事件的名称,或其他这样的元数据。

在2006处,BIDT数据标签被暴露给联网到工业控制器的网关装置,其中网关装置存储引用BIDT数据标签的资产模型,并且资产模型定义BIDT数据标签的分层分组。在网关装置上定义的资产模型可以对应于可以用于生成资产数据的定制图形呈现的应用数据或者工业资产的期望分层组织。在2008处,将与BIDT数据标签相关联的数据以及针对BIDT数据标签定义的元数据发送到网关装置,在网关装置中,数据和元数据用于根据资产模型生成BIDT数据的图形呈现。

图21示出了用于根据资产模型发现BIDT数据标签和检索来自BIDT数据标签的数据的示例方法2100。最初,在2102处,在网关装置上定义资产模型,其中资产模型定义在一个或更多个工业装置上定义的BIDT数据标签的分层分组。资产模型可以定义工厂元素(例如,工厂设施、生产区域或生产线、工业资产、构成工业资产的工业设备或装置等)的分层布置,并且可以将所选BIDT数据标签映射到层级的相应元素。

在2104处,通过网关装置在一个或更多个工业装置上发现由在步骤2102处定义的资产模型所引用的BIDT标签。这可以涉及通过网络(例如,有线和/或无线工厂网络、诸如因特网的公共网络等)发现BIDT数据标签。在2106处,通过网关装置从一个或更多个工业装置检索来自BIDT数据标签的数据,以及与BIDT数据标签相关联的元数据。在2108处,基于资产模型和BIDT元数据生成步骤2106处检索的数据的图形表示。在一些实施方式中,呈现可以包括具有类似于资产模型所定义的分层结构的分层结构的可浏览导航菜单,其中从分层导航菜单选择元素(例如,生产线、资产、设备项、工业装置等)调用并且布置一个或更多个图形微件或其他图形元素,以显示与所选元素相关联的BIDT数据。

图22示出了用于聚合资产模型并且使用聚合的模型来生成工业数据的图形呈现的示例方法2200。最初,在2202处,从一个或更多个网关装置接收表示相应工业资产或资产组的多个资产模型。与先前示例一样,资产模型在工厂元素的分层组织中定义BIDT数据标签的分组。

在2204处,将资产模型集成(例如,在应用服务器系统处)以产生工厂模型,其定义包括多个工业资产的分层工厂或企业结构。在2206处,从在一个或更多个工业装置上定义的BIDT标签检索工业数据和相关联的元数据,其中从其检索数据的BIDT标签由构成工厂模型的资产模型引用。在一些实施方式中,可以从从其接收资产模型的网关装置接收BIDT数据和元数据。在2208处,基于工厂模型和元数据生成步骤2206处检索的数据的图形呈现。图形呈现可以根据由工厂模型定义的分层结构来组织数据。

由工业装置302提供的支持BIDT 322(智能标签)的能力,以及由网关装置402提供的支持对引用这些BIDT 322的资产模型422的创建的能力,可以用作基于云的工业数据服务(IDS)架构的基础。图23是示出由根据一个或更多个实施方式的这样的基于云的IDS平台2302提供的通用数据流和服务的图。通常,IDS平台2302可以利用上述BIDT 322、资产模型422和底层工业数据以利于作为组合的技术和商业平台的一部分的不同方(例如,OEM 2304和客户设施2306处的最终用户,如图23中描绘的示例所示)之间的上下文化工厂数据的交换以及安全交易。IDS平台2302可以支持将智能工业装置302的提供商(例如,OEM 2304)以及增值分析的提供商连接至这些装置302的最终用户(例如,客户设施2306处的用户)所拥有的商业系统和工厂车间的成组服务2308。

为了这些和其他目的,IDS平台2302可以使得网关装置402及其相关联的资产模型422能够与对应的资产提供商和最终用户相关联地向IDS平台2302注册。在示例场景中,OEM2304可以制造要在客户设施2306处安装和操作的工业机器。作为机器制造的一部分,表示机器的资产模型422可被创建并存储在要向该机器提供的网关装置402上。如先前示例所述,资产模型422可以引用BIDT 322或在构成机器的工业装置302上定义的其他类型的智能标签。资产模型422可以按照构成机器的装置(例如,控制器、驱动、传感器、安全装置等)的分层布置和/或由构成机器的装置302产生的数据的分层组织来表示机器。与先前示例类似地,网关装置402可以存储多个不同的资产模型422,这些资产模型422被定制成适合各种类型的信息消费者(例如,线路操作者、工程师、工厂经理等)的信息需求。

在网关装置402和相关联的资产模型422在IDS平台2302上注册的情况下,机器和相关联的网关装置402被运送到客户设施2306,其中机器拥有者可以使用包括在网关装置402上或以其他方式向网关装置402提供的数字凭证来访问注册的资产模型422,选择性地启用由IDS平台2302使得可用的应用和数据服务,控制外部各方对机器数据的所选项的访问,或利用由IDS平台2302支持的其他服务。借助于与机器相关联的机器特定或系统特定资产模型422,可以为最终用户的特定机器定制这些服务。在一些实施方式中,可以基于订阅向最终用户提供对客户特定资产模型422和相关联数据服务的访问。

由IDS平台2302支持的服务2308还可以包括认证服务,其唯一地识别由机器生成并且被发送到平台2302以用于分发到相关方的底层工业数据,验证数据的源,使得能够为所选数据项分配访问权等。IDS平台2302还可以利于将智能工业装置302以安全和透明的方式连接至基于云的预置商业或分析系统。下面更详细地描述由IDS平台2302的实施方式提供的这些和其他服务。

图24是根据本公开内容的一个或更多个实施方式的驻留在云平台上并在云平台上执行并且在工业资产拥有者与外部各方(例如,OEM、供应商、伙伴等)之间提供中介数据和服务连接的示例工业数据服务系统2402的框图。在本公开内容中说明的系统、设备或过程的各方面可以构成在(一个或更多个)机器内实施例如在与一个或更多个机器相关联的一个或更多个计算机可读介质(或媒介)中实施的机器可执行部件。这样的部件当由一个或更多个机器(例如,(一个或更多个)计算机、(一个或更多个)计算装置、(一个或更多个)自动化装置、(一个或更多个)虚拟机等)执行时可以使(一个或更多个)机器执行描述的操作。

工业数据服务(IDS)系统2402可以包括用户接口部件2404、网关接口部件2406、注册部件2408、应用传送部件2410、分析部件2412、认证部件2414、一个或更多个处理器2418和存储器2420。在各种实施方式中,用户接口部件2404、网关接口部件2406、注册部件2408、应用传送部件2410、分析部件2412、认证部件2414、一个或更多个处理器2418以及存储器2420中的一个或更多个可以彼此电耦接和/或通信地耦接以执行工业数据服务系统2402的功能中的一更或更多个。在一些实施方式中,部件2404、2406、2408、2410、2412和2414可以包括存储在存储器2420上并且由(一个或更多个)处理器2418执行的软件指令。IDS系统2402还可以与图24中未描绘的其他硬件和/或软件部件交互。例如,(一个或更多个)处理器2418可以与一个或更多个外部用户接口装置例如键盘、鼠标、显示监视器、触摸屏或其他这样的接口装置交互。

用户接口部件2404可以被配置成接收用户输入并以任何合适的格式(例如,视觉、音频、触觉等)向用户呈现输出。在一些实施方式中,用户接口部件2404可以被配置成与客户端装置(例如,膝上型计算机、平板计算机、智能电话等)通信地对接,该客户端装置经由与系统2402在其上执行的云平台的连接与IDS系统2302通信地对接。用户接口部件2404然后可以经由客户端装置接收用户输入数据并呈现输出数据。在其他实施方式中,用户接口部件2404可以被配置成生成合适的图形接口屏幕并将其提供给客户端装置,并且经由这些图形接口屏幕交换数据。

网关接口部件2406可以被配置成通过有线或无线网络与一个或更多个工厂设施处的一个或更多个网关装置402交换数据(类似于网关接口部件504)。网关接口部件2406可以通过公共网络(例如,因特网层)和私有网络(例如,工业设施处的工厂网络或办公网络)的组合与网关装置402交换数据。

注册部件2408可以被配置成管理存储器2420中的网关装置、资产模型、用户(或用户实体)和工业资产(例如,机器、工业装置、自动化系统等)的注册。应用传送部件2410可以被配置成向用户或用户实体传送或分配所选数据服务应用。分析部件2412可以被配置成根据由网关装置402和相关联的工业资产的拥有者选择的一个或更多个数据服务应用,对从网关装置402接收的工业数据(例如,BIDT数据)的所选集合执行分析。认证部件2414可以被配置成对从网关装置402接收的数据执行数据认证和验证服务。

一个或更多个处理器2418可以执行本文中参照所公开的系统和/或方法所描述的功能中的一个或更多个功能。存储器2420可以是存储用于执行本文中参考所公开的系统和/或方法描述的功能的计算机可执行指令和/或信息的计算机可读存储介质。

图25是示出根据一个或更多个实施方式的与IDS平台2402相关联的示例高级别数据流的图。通常,IDS平台2402创建可识别的、可发现的工业数据作为工业资产(例如,机器2502)的一部分,并且在数据生产者与消费者之间提供分层的服务架构。在OEM为工厂设施处的最终用户构建工业机器2502的示例场景中,OEM可以包括网关装置402(其被提供有用于机器2502的一个或更多个资产模型422)作为随机器的可交付物。该网关装置402可以用作与IDS系统2402及其相关联的中介数据服务的智能接口。网关装置402可以是机器2502中包括的专用接口装置,或者替选地可以是另一类型的工业装置(例如,工业控制器、马达驱动、安全继电器、HMI等),其上嵌入有使得工业装置还能够用作数据建模和IDS网关装置的逻辑网关构造。如下将描述的,基于云的IDS系统2402用作以下架构:OEM可以通过该架构向其最终用户客户提供其自己的应用和数据服务。

在该示例中,假设机器2502包括其上定义有BIDT 322或其他类型的数据标签的工业装置302(例如,工业控制器、驱动、遥测装置等)。如上所述,这些BIDT 322用作用于存储由装置302生成的工业数据和相关联的元数据的智能标签。作为机器构建过程的一部分,OEM可以利用这些BIDT 322为机器2502创建一个或更多个资产模型422,并且将这些资产模型422存储在网关装置402上。在一些实现方式中,OEM可以使用以上结合图10描述的过程为机器2502创建资产模型422,由此,网关配置应用1006被用于定义正在构建的工业机器2502的资产结构或模型。资产模型422定义机器的元素(例如,工业装置、工作站、生产线等)之间的分层关系,并将对应的BIDT数据标签分配给这些相应元素(例如,参见图11和图12中示出的示例资产模型配置)。在创建资产模型422时,OEM开发者可以使用网关配置应用1006定义机器或过程部件的层级,浏览机器的数据源(例如,诸如工业控制器、马达驱动等的工业装置)以得到诸如BIDT或智能标签之类的相关数据标签,并且将所选数据标签与分层模型422的对应部件相关联。在一些实例中,构成机器2502的一些工业装置可能已在其上存储了部分模型,这些部分模型表示由这些装置监测和/或控制的整个工业过程的一部分。这些装置级别模型也可以链接到网关装置402上的较大资产模型422。

在将机器2502运送到将要安装和操作机器2502的工厂设施之前,OEM可以访问基于云的IDS系统2402来注册机器2502、网关装置402及其相关联的资产模型422。图26是示出向IDS系统2402注册工业资产的图。在一些实施方式中,OEM可以使用客户端装置与IDS系统2402对接,该客户端装置经由IDS系统2402在其上作为一组服务执行的云平台远程地连接至用户接口部件2404。替选地,可以通过网关装置402本身将注册信息提交给IDS系统2402。IDS系统2402可以在与上述云平台1806类似的云平台上执行,并且可以使得IDS系统2402可被经授权的实体(例如,OEM、工厂人员、供应商等)访问。在一些实现方式中,可以由IDS系统2402的拥有者向客户提供对云平台和IDS系统2402的访问权限作为订阅服务。

一旦连接至IDS系统2402,OEM的客户端装置或网关装置402本身可以提交机器2502的注册信息(资产注册)及机器2502的相关联的网关装置和资产模型422的注册信息。IDS系统2402的注册部件2408可以将该信息存储为注册信息2608(例如,在存储器2420上)。另外,注册部件2408可以使得能够定义并注册用户账户作为注册信息2608的一部分。这些用户账户可以唯一地识别被允许与IDS系统2402交互的用户或实体,包括但不限于OEM、最终用户客户、工厂设施等。然后,可以将机器2502的资产、网关和模型注册信息与相关用户账户相关联地注册。例如,IDS系统2402可以将机器2502的注册信息与构建机器2502的OEM以及将操作机器2502的最终用户实体的用户注册信息相关联地存储。IDS系统2402可以使用这些关联将对机器的数据的访问仅限于被授权访问与机器2502有关的数据服务的那些实体。

作为该注册过程的一部分,IDS系统的认证部件2414可以为网关装置402及其资产模型422生成认证凭证信息。在一些实施方式中,这可以涉及创建包括唯一地标识网关装置402或其相关联的资产模型422的全局唯一标识符(GUID)的数字证书2514。在这点上,认证部件2414用作可信证书机构,其验证数据源、资产模型422及其底层工业数据的真实性。例如,在一些实施方式中,认证部件2414可以被配置成使用专有算法来创建可以用于唯一地识别网关装置402和信息模型422的公钥和私钥。用于确保装置及其对应的数据模型的真实性和安全性的其他协议也在一个或更多个实施方式的范围内。

根据示例注册过程,作为用于注册网关装置402及其对应模型422的过程的一部分,OEM可以从认证部件2414请求并接收要安全地存储在网关装置402上的唯一数字证书2514。该数字证书2514既可以验证源自网关装置402的数据的真实性,又可以通过仅允许具有对应数字证书(例如,公钥)的各方访问与资产模型422相关联的数据来保护网关的底层工业数据。在一些实施方式中,OEM(或最终地,机器的最终用户)可以将不同类型的访问许可分配给资产模型422的相应不同节点,从而使得能够以高粒度化方式控制对底层工业数据的访问。

认证部件2414还可以存储唯一地识别网关装置402及其对应的资产模型422的组合的信息,作为注册信息2608的一部分。该信息可以包括例如从网关装置402读取的唯一地识别网关装置402的信息(例如,装置的介质访问控制(MAC)地址)以及资产模型422的属性(例如,模型422的一个或更多个完全限定名称或FQN)。该附加注册信息还可以包括提供网关装置402的实体(例如,OEM)的属性。可以由IDS系统2402使用该收集的信息来唯一地识别网关装置402及其资产模型422并且验证网关装置402及其资产模型422的真实性。

暂时返回图25,OEM还可以选择提供基于定制模型的应用2504,其可以结合资产模型422以及由机器2502生成的底层工业数据一起操作,以提供对机器的操作的有用洞察。例如,OEM可以开发应用2504,其处理由机器2502生成的BIDT数据和相关联的元数据的所选集合,以生成关于机器的能量消耗、效率、制品或产品质量、总体设备效率(OEE)或者机器的操作或状态的其他属性的报告。一些可用的应用2504还可以被配置成监测和报告机器2502的警报状况,或监测机器的数据中的潜在维护问题并生成通知这些问题的报告。这些应用2504也可以在IDS系统2402上注册,并且使得这些应用2504可供最终用户客户购买和使用。也可以基于订阅以经常性的周期性成本使得应用2504可获得。

在完成机器构建并且注册了机器的网关装置402、资产模型422和OEM提供的任何应用2504之后,机器2502然后可以被运送到工业设施处的OEM的客户以进行安装和操作。如果需要,最终用户然后可以将网关装置402与IDS系统2402对接,以对网关装置402进行认证和设置。图27是示出最终用户的工厂设施处网关装置402的认证和准备的图。作为机器安装过程的一部分,网关装置402可以连接至互联网;例如,经由工厂设施中的本地网络(例如,如图18所描绘的工厂网络116和/或办公网络108)。一旦连接,网关装置402可以自动地连接至IDS系统2402在其上执行的云平台并且开始与系统2402交换数据。在使得能够与网关装置402交换数据之前,系统的认证部件2414可以首先验证网关装置402的真实性,并且仅在确定网关装置402有效的情况下才允许网关装置402连接至系统2402。为此目的,安装在网关装置402上(或以其他方式提供给用户并且与网关装置402唯一地关联)的数字证书2514可以用作向IDS系统2402认证网关装置402的唯一数字证书。通过将凭证信息2702(其可能包括数字证书2514)提交给IDS系统2402进行验证,用户可以被授权访问IDS系统2402。

在一些情况下,最终用户可能仅希望在不使用由基于云的IDS系统2402提供的数据服务(例如,OEM特定应用2504或由IDS系统2402提供的预打包数据服务)的情况下操作机器2502。在这样的场景中,用户可以在不将网关装置402连接至互联网或IDS系统2402的情况下操作机器2502,或者仍可以通过将网关装置402与IDS系统2402对接并且将机器的数据发送到系统2402来允许OEM从机器2502收集操作数据。在后一种情况下,最终用户不需要在IDS系统2402上创建用户账户。而是,将由机器2502生成的工业数据与OEM的账户相关联地匿名记录,其中,该数据可以由OEM与从其他用户收集的由其他类似机器生成的数据一起被挖掘。替选地,用户可以选择登录IDS系统2402(使用与最终用户的用户账户相关联的凭证,这些凭证被定义为注册信息2608的一部分),并且浏览可用于机器2502的数据服务和应用2504。在IDS系统2402中注册机器的网关装置402和相关联的资产模型422的情况下,IDS系统2402可以提供可以由用户结合机器2502的操作和维护来选择性地利用的应用和数据服务。在这点上,IDS系统2402利于中介方案,由此基于云的数据服务平台向客户呈现数据服务供应品,并且以中介身份安排在最终用户与外部各方(包括OEM)之间共享的安全和透明的数据。

一旦IDS系统2402验证了用户的访问凭证,用户就可以经由网关装置402(或使用通信地连接至网关装置402的客户端装置)访问和浏览可用的应用2504。为此目的,应用传送部件2410可以呈现标识允许用户从其中选择的可用应用2504的子集的信息。如上所述,应用2504可以包括由OEM开发的机器特定应用,以提供对出售或租赁给最终用户的机器2502的操作的洞察。通常,应用2504被配置成监测和处理由网关装置402提供的经建模且上下文化的BIDT数据(或其他类型的工业数据)的所选子集,并且生成与机器操作的特定类别有关的定制报告、通知或可视化。示例应用2504可以包括例如:报告机器的历史、当前和/或预测能量消耗的应用;计算机器的总体设备效率(OEE)的应用;提供对机器的输出质量的测量的应用;警报通知应用;生成检测到的操作问题的通知的维护应用;或其他这样的应用。

由于IDS系统2402充当向许多不同实体(例如,多个OEM、供应商、最终用户等)提供中介服务的公共平台,因此系统2402可以存储由若干不同的OEM开发的应用2504,包括仅与某些类型的机器相关或旨在供某些类型的最终用户使用的应用。因此,应用传送部件2410可以基于以下来限制可以由给定用户访问的应用2504的集合:例如,与网关装置402相关联的机器2502的类型、用户的身份、用户与OEM之间的关系(例如,使得只有由与用户具有商业关系的OEM开发的应用序才能被用户访问)或其他这样的标准。

应用传送部件2410可以部分地基于注册信息2608中定义的关系来确定要使得用户可访问的可用应用2504的适当子集。例如,凭证数据2702可以向IDS系统2402唯一地标识网关装置402,然后该IDS系统2402可以参考注册信息2608来确定与网关装置402唯一地相关联的资产(例如,机器2502)、与网关装置402相关联的用户账户、存储在网关装置402上的资产模型422等。应用传送部件2410可以使用这些关系来确定将被呈现给用户以供选择的应用2504的相关集合。用户接口部件2404可以经由在用户的客户端装置上(例如,经由网关装置402)呈现的合适的图形接口显示来呈现这些相关应用。除了OEM开发的应用之外,IDS系统2402的一些实施方式还可以提供一组全局应用,这些全局应用普遍地适用于不同类型的机器或用户。

通过与这些接口显示的交互,用户可以选择可用应用中的一个或更多个进行购买和使用。在各种实施方式中,应用传送部件2410可以使得用户能够以一次性付费购买所选应用,或者以经常性费用(例如,每月或每年的费用)订阅所选应用。当用户购买或订阅应用时,该应用可以被下载到网关装置402进行本地执行,也可以与网关装置402相关联地在IDS系统2402上注册以在云平台上执行。

图28是示出由网关装置402将由工业机器2502生成的建模的智能数据提交给IDS系统2402以供处理和安全分发的图。一旦网关装置402已经被设置成参与由OEM经由IDS系统2402(如果需要)提供的所选数据服务,则网关装置2504就可以开始将由机器2502生成的BIDT数据2802的所选子集提交给IDS系统2402(经由网关接口部件2406)。类似于以上结合图13描述的数据提交过程,构成机器组件的工业装置可以在运行时间期间监测和控制机器2502,并且每个工业装置的BIDT发布部件310可以将与每个配置的BIDT 322相关联的数据和元数据暴露给网关装置402,从而使BIDT数据和元数据能够由网关装置402的发现部件406访问和检索。对于在网关装置402上定义的每个模型422,网关装置402的模型配置部件408检索由模型422引用的每个BIDT的数据和元数据(由OEM在模型开发期间指定),并且基于存储在网关装置402上的模型422对数据进行建模,以产生建模的BIDT数据2802。建模的BIDT数据2802根据存储在网关装置402上的分层资产模型422被组织。如上所述,资产模型422定义构成机器2502的工业资产的分层组织和/或由机器2502执行的底层自动化过程。除了从BIDT(智能标签)检索的数据值之外,建模的BIDT数据2802还传达数据值与关于生成数据的上下文的其他元数据之间的关系。

如果购买的应用2504已经下载并安装在网关装置402上(作为本地存储的应用2504a),则可以根据本地存储的应用2504进一步过滤、组织或处理建模的BIDT数据2802。例如,如果应用2504a(例如,能量监测应用)仅要求监测可用BIDT数据的选定子集,则网关装置402可以仅发送建模的BIDT数据2802中的这些必要的数据值(与分层资产模型422的相关节点对应)。替选地,在购买的应用2504与用户账户相关联地注册在IDS系统2402上(作为注册的应用2504b)而没有本地地安装在网关装置402上的场景下,网关装置402可以向IDS系统2402提交资产模型422所引用的所有可用BIDT数据,IDS系统2402可以根据应用2504对所选数据集应用处理。

在IDS系统2402上,建模的BIDT数据2802可以由系统的分析部件2412根据一个或更多个购买的应用2504b进行基本实时的处理,一个或更多个购买的应用2504b定义要对建模的BIDT数据2802执行以产生对机器2502的操作(例如,能量消耗、警报、维护问题等)的期望洞察的分析过程。用户接口部件2404可以将这些基于应用的分析的结果作为数据呈现2508发送到经授权的客户端装置2806。客户端装置2806可以是任何合适类型的计算装置(例如,移动装置、便携式计算机、平板计算机、可穿戴计算机等),其可以经由云平台通信地连接至IDS系统2402并且包括用于呈现数据呈现2508的显示能力。

数据呈现2508可以符合用于传达关于机器的操作和状态的信息的基本上任何合适的格式,包括以上描述和描绘的示例格式(例如,图16中描绘的呈现1604)。数据呈现2508的格式以及其中呈现的信息是由最终用户购买的用于处理建模的BIDT数据2802的应用2504的类型的函数。图29是可以由用户接口部件2404生成和传送的数据呈现2508的另一示例类型。该示例数据呈现2502将关于机器的当前和历史操作的不同类型的信息聚合到公共呈现上。可以由该示例呈现来呈现的信息包括但不限于机器事件的列表(例如,低胶、进料未填装、出料传送机堵塞等),该列表包括每个事件的次数和持续时间、所选机器变量的值、机器的关键性能指标的值(例如,空闲率、平均率、平均循环时间)以及其他这样的信息。可以经由数据呈现2508将信息呈现为字母数字文本或作为图形指示(例如,条形图、饼图、线形图等)。

一些数据呈现2508(例如由维护应用生成的那些数据呈现)可以是主动的,使得对可能需要有资格人员注意的操作或维护问题的检测导致用户接口部件2404将通知信息传送给与这些人员相关联的一个或更多个客户端装置2806。

除了生成和传送数据呈现2508之外,IDS系统2402还可以将收集的建模的BIDT数据2802以及由分析部件2412应用于数据2802的分析的结果与适当的注册信息2608(例如,与数据2802有关的注册用户账户、网关装置、资产模型和/或工业资产)相关联地记录在基于云的存储装置上。结合对该客户数据的收集和摄取,认证部件2414可以生成数字证书数据并且与存储的数据相关联地存储数字证书数据。该数字证书数据可以验证存储的数据的真实性和源。这些物理数据存储服务可以根据由OEM和最终用户选择的存储服务的类型而不同。例如,根据所选数据存储服务,归档的BIDT数据2802或分析结果可以专门存储在云平台上直到被请求查看,或者可以存储在云存储装置或工厂设施处的预置存储装置二者上(例如,在网关装置402上或在联网到网关装置402的其他本地存储装置上)。

上述IDS系统2402提供了基于云的框架以及相关联的服务和工具,其使得OEM或其他实体能够在公共或私人市场中注册或发布其数据模型、数据和应用,并且为其内容定价。以此方式,大型OEM可以利用IDS系统2402通过基于云的架构来创建和传播复杂的应用(例如,报告应用、仪表板、分析应用等)。系统2402还使得最终用户能够发现并订阅这些模型、数据和应用,并且可以包括管理适当的源与目的地之间的订阅收入的计费和路由的计费服务。IDS系统2402还可以跨多个客户管理所有当前活动的数据服务订阅的生命期——包括生成对数据服务或应用的访问即将到期的通知——而不会损害最终用户的工业资产的操作。由于IDS系统2402利用上述智能标签(例如,BIDT)和资产模型,因此用于创建基于云的数据服务应用、将这些应用提供给最终用户以供出售或订阅、将这些应用实现为基于云的数据服务供应品的一部分、以及在各方之间共享信息的工作流可以使用数据和应用的简单的配置来实现,而不需要OEM或最终用户方面进行高级编程。

上述示例考虑具有存储在与机器2502一起交付的网关装置402上的对应的资产模型422的单个机器2502。然而,在最终用户将机器2502集成到工厂设施处的更大的工业自动化系统的场景中,用户可能希望将机器2502的资产模型422链接到针对构成更大的自动化系统的其他工业资产定义的其他现有数据模型。将机器特定资产模型422向较大系统模型的上下文中的该集成可以类似于以上结合图14描述的用于将资产模型422聚合到总体工厂模型522的过程。即,用于将分开的资产模型聚合到聚合工厂模型522中的上述功能——归因于结合图14描述的示例中的应用服务器系统502——可以由IDS系统2402实现。为此目的,网关装置402和IDS系统2402可以利于跨多个逻辑装置发现和链接信息模型或这样的模型的一部分,以产生聚合的系统模型。

图30是示例聚合系统模型3002的图示。在该示出的示例中,工业控制器3008具有存储在其上的分层数据模型3004a。该模型3004a表示由工业控制器3008(控制器1)监测和控制并且包括两个马达驱动3010和3012的机器。存储在工业控制器3008上的数据模型3004a的定义包括对存储在马达驱动3012(驱动1)上的第一部分模型SubE5的引用或链接,以及对存储在马达驱动3010(驱动2)上的第二部分模型SubE6的另一引用。存储在工业控制器3008上的这些链接(例如,链接数据)的定义可以包括例如其上驻留有引用的部分模型的逻辑装置(驱动1和驱动2)的身份,以及对这些部分模型连接以产生聚合模型3004a的在模型3004a内的点或节点的指示(例如,在图30中描绘的示例中,驱动模型SubE5和SubE6被指定为父机器节点下的子模型)。

另外,网关装置402包含资产模型422,该资产模型422包括到存储在马达驱动3012和3010上的部分模型的链接——SubE2和SubE3——以及到存储在工业控制器3008上的模型3004a的链接(元素2)。在该配置中,资产模型422的元素2表示由工业控制器3008控制的机器。因此,网关装置402上的模型定义包括对机器模型3004a的引用,从而指定资产模型422的元素2节点对应于机器模型3004a的机器节点。对模型3004a的该引用实质上将资产模型422扩展为包括机器模型3004a的实例3004b。

根据该示例配置,图30中描绘的网关装置402定义了到存储在工业控制器3008(元素2)、马达驱动3012(SubE2)和马达驱动3010(SubE3)上的部分模型的直接链接,以及借助于对机器模型3004a(其本身包括到马达驱动3012和3010上的部分模型的链接SubE5和SubE6)的引用经由工业控制器3008到存储在马达驱动3010和3012的部分模型的间接链接。

以此方式将网关装置的资产模型422链接到存储在其他逻辑装置上的其他数据模型产生表示机器2502在其中操作的较大工业系统上下文的分布式聚合系统模型。当网关装置402与IDS系统2402对接时,网关装置402将定义这些链接的模型引用信息传达到系统2402,并且注册部件2408将得到的聚合模型2808与资产拥有者的用户账户相关联地注册。通过定义这些链接,网关装置402可以向IDS系统2402提供不仅由其自己的机器生成的数据(即,由资产模型422建模的数据),而且还提供与连接至资产模型422的任何链接的模型(例如,模型3004a)相关联的数据。即使存储了系统模型2808的一部分的装置之一脱机或断开连接,也可以保持聚合系统模型2808的完整性。

以此方式链接或交叉引用跨不同工业装置存储的数据模型可以使得IDS系统2402能够管理底层自动化系统数据的生命周期,以及保持数据的一致命名和组织。在IDS系统2402上注册的聚合系统模型2808也可以由分析部件2412和用户接口部件2404结合对建模的BIDT数据2802进行分析和/或生成数据呈现2508并将其传送给经授权的客户端装置来引用(参见图28)。为了确保数据组织和命名在数据生产者与消费者之间的一致性,构成聚合系统模型2808的节点不在逻辑装置与IDS系统2402之间被复制。而是,系统模型2808的每个节点均具有在其主逻辑装置上托管的单个原始源,并且模型链接定义向其他装置和IDS系统2402暴露该节点的属性和底层数据。当聚合系统模型2808(例如,网关装置402的资产模型422以及对链接到资产模型422的其他数据模型的引用)由IDS系统2402注册,注册部件2408创建到驻留有引用的数据模型的任何源装置(例如,工业控制器3008、马达驱动3010和3012)的逻辑链接,并且注册将源装置与用户账户相关联的拥有权关系(例如,工业资产的拥有者的唯一标识符)。因此,IDS系统2402可以链接到源装置上的原始数据模型,而无需在IDS系统2402上本地复制这些数据模型。同样,网关装置402可以链接到其他装置上的模型(例如,模型3004a),而无需在网关装置402上本地复制这些模型。

在一些实施方式中,IDS系统2402可以使得给定系统模型2808的经授权的消费者(即,被授权查看与由模型2808表示的系统相关联的建模的数据的用户)能够根据其自己的命名偏好来重命名模型2808的节点或元素(例如,改变生产线、工厂设施、机器名称或可能在模型2808中具有对应节点的其他元素的名称)。如果以此方式改变模型2808的元素,则注册部件2408可以与对模型元素进行重命名的消费者相关联地注册新名称,同时保留原始名称的记录作为模型链接信息的一部分。这可以防止否则关于同级(sibling)模型元素可能出现的唯一命名冲突。

在一些实现方式中,同一模型或模型部分可以由多个其他模型(或模型部分)及其关联的逻辑装置引用,从而导致针对被引用的模型的多个拥有权。IDS系统2402可以独立地管理针对同一系统或资产模型的这些多重拥有权。从第二装置引用第一装置中的模型不妨碍网络拥有权的级别。例如,在图30中描绘的场景中,工业控制器3008可以在其I/O树中包括对网关装置402的引用,但是可能存在信息建模的方面,由此网关装置402拥有工业控制器3008中包含的模型或部分模型。

如果通过用户交互或通过诸如固件升级的自动化过程向存储在逻辑装置上的现有数据模型(或部分模型)添加数据点或者从存储在逻辑装置上的现有数据模型(或部分模型)移除数据点,则逻辑装置可以保持先前的数据呈现和连接性,同时将更新通知发送到修改的模型的所有相关拥有者,包括网关装置402、IDS系统2402以及包含链接到修改的模型的数据模型的任何工业装置。然后,这些被通知的实体可以相应地更新其对模型的引用。在部分模型的情况下,模型拥有者可以选择提供与修改之前模型的状态一致的信息,直到设置过程更新受修改影响的所有参与装置(即,引用部分模型的装置或系统)处的模型。由于模型内可能存在多个独立拥有权,因此可能需要针对每个拥有权独立地进行设置。

作为用于注册资产模型422以及通过引用链接到资产模型422的任何扩展的数据模型的注册过程的一部分,认证部件2414可以证实数据源装置(例如,工业控制器3002、马达驱动3010和3012等)及其相关联的数据模型(例如,模型3004a)。这可能涉及向装置及其相关联的模型分配数字证书2514。在一些实施方式中,认证部件2414可以针对模型(例如,资产模型422或资产模型422所链接到的其他数据模型)生成唯一数字证书2514并且将该唯一数字证书2514安全地存储在其上存储有模型的合适主装置上。分配给模型(或其元素,例如节点、数据点或组织实体)的数字证书2514可以包括充当来源证书(certificate oforigin)的全局唯一标识符。在链接的模型(如图30中描绘的示例所示)的情况下,IDS系统2402或其他工业装置可以通过经由网关装置402引用存储在那数据源装置上的数字证书2514来验证数据源装置及其相关联数据的真实性。

这些数字证书2514可以向数据的消费者(例如,客户端装置2806的拥有者)验证工业数据及其源装置的真实性。例如,当用户接口部件2404向客户端装置2806传送数据呈现2508时,呈现2508可以包括补充信息,该补充信息指示在呈现2508上呈现的或用于生成呈现2508的底层数据已经基于与资产模型422、系统模型2808或其节点相关联的数字证书2514被认证为来自预期的数据源装置。在另一示例场景中,经由客户端装置2804查看数据呈现2508的用户可以向IDS系统2402发送对所呈现的一个或更多个数据项的真实性进行验证的请求。这可以包括验证源装置、验证数据的拥有者(例如,工厂实体)或验证所呈现的信息的其他方面。作为响应,认证部件2414可以基于源装置处是否存在数字证书2514经由数据呈现2508来传送认证信息。认证信息可以包括定义到数据源的路径的分层路径信息,其可以部分地基于系统模型2808来确定。

除了数字证书2514之外或者作为数字证书2514的替选,认证部件2414的一些实施方式可以针对主装置及其相关联的数据模型创建唯一标识符,并且将该标识符安全地注册为公钥配置和私钥配置的一部分。在一些实施方式中,认证部件2414可以结合生成唯一标识符来利用其上存储有模型的源装置的属性。用于生成唯一装置标识符的属性可以包括但不限于装置的MAC地址、完全限定名称、固件版本或其他装置属性。

如果模型或其对应逻辑装置的用户拥有权改变,则认证部件2414还可以更新模型的数字证书2514的属性(例如,MAC地址、账户名称、完全限定名称等)。在一些实施方式中,该更新过程可能需要模型的拥有者的验证。例如,如在工业装置或其相关联的工业系统转移拥有权的场景中那样,具有对与工业装置相关联的模型的拥有权的账户拥有者可以将对模型/装置的访问权限转移到不同账户。在一些场景中,在自动化系统和相关联的数据模型已经将拥有权转移给新用户之后,一些指定的数据模型对于原始创建者可能仍然是唯一的(例如,如果某些数据元素被视为知识产权)。在相关方面,认证部件2414的一些实施方式可以被配置成针对所有模型和数据记录生成和保持不可变的拥有权链,使得模型及其底层数据的拥有权可以追溯到创始者(例如,如果需要验证真实性)。

IDS系统2402和网关装置402也可以使得工业资产的经授权的拥有者能够选择性地分配针对由这些资产生成的工业数据中的部分的访问权。通过使得用户能够在节点级别处定义访问特权,可以以高度粒度级别来控制这些访问权。以此方式,通过IDS系统2402、资产模型422和BIDT 322实现的工业数据服务生态系统可以使得设备拥有者能够定义如何与包括OEM、服务提供商(例如,维护实体)、设备供应商等在内的外部各方共享他们的专有数据。

为此目的,工业资产——例如,机器2502和相关工业资产,以及与这些资产相关联的工业装置(例如,工业控制器、马达驱动、HMI等)——的拥有者可以与在这些资产上定义的模型定义交互,以定义针对模型的所选部分或节点的数据访问许可。这可以包括配置可以由外部实体经由IDS平台访问资产模型422和相关模型的哪些区域或节点,以及允许哪些实体、用户或用户角色访问这些所选节点。图31是示出用于经由网关装置402配置数据访问许可的示例方法的图。在一些实施方式中,可以通过使用执行网关配置应用1006的客户端装置1004(参见图10)通信地连接至网关装置402来配置数据访问许可。在这样的实施方式中,网关配置应用1006可以包括配置工具,其使得能够针对资产模型422——或扩展的系统模型2808——定义访问特权定义3104,作为模型定义的一部分。访问特权定义3104可以应用于整个模型(例如,存储在网关装置402上的资产模型422或整个扩展的系统模型2808)、模型的所选部分(例如,存储在工业控制器3008上并且由资产模型422引用的模型3004或其一部分)、或模型的各个节点。在图31中描绘的示例中,访问许可3102a已经被应用于资产模型422的节点SubE2,并且定义了对与该节点相关联的数据值的访问许可,而访问许可3102b已经被应用于子模型3004b,并且定义了对与该子模型中定义的所有节点相关联的数据值的访问许可。访问许可3102可以指定向IDS系统2402注册的哪些实体(例如,OEM、供应方、服务提供商、伙伴、设备供应商等)被允许查看与模型的所指示部分或节点相关联的底层工业数据。

在IDS系统2402处,注册部件2408可以从网关装置402读取这些访问特权定义,并且与模型注册相关联地注册访问特权定义。随后,在工业资产的操作期间,认证部件2414可以引用这些注册的访问特权,以控制允许哪些注册实体接收包含调节的工业数据的数据呈现2508(参见图28)。即,当实体提交对包含与系统模型2808的已经定义了访问特权的部分相关联的建模的BIDT数据2802的数据呈现2508的请求时,如果请求实体的用户账户已经被授予对系统模型2808的这些部分的访问特权,则用户接口部件2404将仅将这样的呈现2508发送到请求实体。

除了在网关装置402处(或在托管系统模型2808的一部分的工业装置上)本地地配置这些访问特权之外,或者作为在网关装置402处(或在托管系统模型2808的一部分的工业装置上)本地地配置这些访问特权的替选,可以经由IDS系统2402针对系统模型2808的部分或节点定义访问特权。例如,用户接口部件2404可以提供以下工具(例如,配置显示接口):该工具使得经授权的用户能够经由客户端装置2506针对系统模型2808远程配置基于模型的数据访问特权。

在一些实施方式中,访问许可3102可以被定义为是上下文特定的,使得应用于数据项的数据安全程度取决于数据是在工厂设施处被本地访问(例如,经由网关装置402)还是经由IDS系统2402被远程访问。例如,网关装置402和IDS系统2402可以使得能够针对系统模型2808的同一节点或部分定义两组或更多组访问许可,其中第一许可定义被应用于工厂设施处的本地访问,并且第二许可定义被应用于经由IDS系统2402的远程访问。图32是示出示例架构的图,其中经由与网关装置402的直接——或本地联网——连接以及经由通过基于云的IDS系统2402的远程访问来访问由工业装置302生成的底层BIDT数据。在操作期间,对从工厂设施内的本地客户端装置2806b接收到的BIDT数据的所选子集(其可以经由与网关装置402的本地有线或无线连接被接收)的请求受制于针对数据的该子集定义的第一组访问许可(例如,应用于与请求的数据项对应的模型节点的访问许可3102)。仅当本地访问许可指示用户被允许查看数据时,网关装置402才经由合适的数据呈现2508d来传送该请求的数据。类似地,对经由IDS系统2402从远程装置2806a接收的所选的BIDT数据的请求受制于针对所选数据定义的第二组访问许可,使得如果第二组访问许可指示远程用户被允许访问数据,则IDS系统2402将仅传送请求的BIDT数据(例如,经由数据呈现2508c)。通过使得用户能够为相同的数据定义不同的成组的基于上下文的访问许可,IDS生态系统可以使得资产拥有者能够在数据经由云被远程访问时对数据应用更严格的访问控制,否则数据将更容易受到未经授权的外部实体的访问。

在OEM与从OEM购买机器2502的最终用户之间的关系的上下文中,上述IDS生态系统及其相关联的数据安全和共享功能可以在机器2502已经被部署在最终用户的工厂设施处之后促进两个实体之间的受控的正在进行的数据共享。该数据共享可以是在OEM与最终用户之间在使用的服务协议的一部分。例如,如上所述,在将OEM的机器2502运送到最终用户的设施并投入使用之后,最终用户可以选择购买或订阅由OEM提供的基于云的数据服务或应用2504。另外,出于远程评估机器的性能(作为OEM与最终用户之间的服务协议的一部分)的目的,最终用户可以定义访问许可3102,该访问许可3102使得OEM经由IDS系统2402访问机器的数据的所选子集。可以选择共享数据的子集,使得OEM接收评估性能所需的相关性能数据,同时禁止访问由机器2502生成的更敏感的专有操作数据。

暂时返回图25,如果用户还选择购买或订阅一组可用的数据服务应用2504(例如,能量消耗报告、OEE报告、质量报告、警报和维护监测和通知应用等),则用户也可以选择与OEM共享这些应用2504中的一个或更多个的输出。在图25中描绘的示例中,工厂设施处的用户已经选择与OEM共享由警报和维护应用生成的报告,从而使得OEM能够接收由这些应用生成的数据呈现2508b。最终用户可以设置数据访问许可3102,以也利于与其他外部实体的安全数据共享,其他外部实体包括但不限于设备供应商、系统集成商或其自己的客户。

IDS系统2402可以包括利于与上述工业数据服务和中介服务相关联的各种商业交互的货币化的交易架构。例如,基于订阅提供其资产模型422和数据应用2504的OEM可以向最终用户收取费用,以换取对其数据模型和基于应用的数据服务的使用。尽管上述示例场景假设最终用户购买了为其提供数据服务的机器2502,但是在一些场景中,可以结合机器即服务商业模式来实现该类型的基于订阅的数据服务,通过机器即服务商业模式,最终用户支付经常性的周期性订阅费用,以换取对OEM的机器2502的租用的预置使用。

IDS系统2402的实施方式可以提供迎合特定OEM、最终用户和/或这些实体之间的商业关系的独特需求的数据管理服务。例如,一些行业或地域通过模型和数据的保管规则来管理,保管规则包括针对数据完整性、安全性和传输的规则。对于在这样的行业和地域中操作的实体,IDS系统2402可以定制上述数据服务,以符合这些数据完整性、安全性和传输规则。在另一示例中,可能需要一些机器或工业资产来保持最小量的数据存储容量,以确保可靠的操作。因此,IDS系统2402可以实现用于跨装置自动分割模型和数据以符合操作条件、规定或其他限制的方法。

上述IDS系统2402可以用作中心市场,通过该中心市场,工业资产的拥有者可以发现由资产供应方提供的商业供应品——通过数据模型、数据、应用、硬件和服务实现。该市场可以为供应方提供私人和公共市场的选项。即,IDS系统2402的一些实施方式可以使得OEM或其他类型的工业服务提供商能够发布在私人市场的上下文中仅对所选客户可见的数据服务供应品,同时还提供其中应用和服务可以由任何第三方商业搜索引擎发现(受制于费用)的私人市场。

由于IDS市场是通过基于云的IDS系统2402的架构结合网关装置402及其相关联的资产模型422来实现的,因此数据服务生态系统可以被看作分布式市场,由此OEM或其他工业提供商实体可以在将其设备运送给最终用户之前在该设备上嵌入IDS供应品(例如,以资产模型422、应用2504等的形式)。这些分布式IDS市场供应品不需要仅限于OEM的内容。OEM可以基于可用的模型、数据、应用和服务来选择在该嵌入式市场中提供哪些服务。此外,在设备被安装在最终用户的设施处并且连接至IDS系统2402之后,OEM可以选择经由市场发布新的数据服务供应品。在这样的场景中,如果这些新的供应品适用于当前正由用户操作的特定工业资产,则IDS系统2402可以主动地向最终用户通知这些新的供应品。替选地,最终用户可以访问网关装置402(例如,通过浏览器或另一类型的接口应用)以查看可用于用户的设备的资产特定数据服务供应品,并且通过该接口订阅或购买所选服务。

图33至图35b示出了根据主题申请的一个或更多个实施方式的各种方法。尽管出于简化说明的目的而将本文中示出的一个或更多个方法示出和描述为一系列动作,但是应当理解和认识到,主题创新不受动作的顺序的限制,因为一些动作可以据此以与本文中示出和描述的顺序不同的顺序发生和/或与本文中示出和描述的其他动作同时发生。例如,本领域技术人员将理解和认识到,方法可以替选地被表示为例如在状态图中的一系列相互关联的状态或事件。此外,并不需要所有示出的动作来实现根据本创新的方法。此外,当不同实体充当方法的不同部分时,(一个或更多个)交互图可以表示根据主题公开内容的方法或方式。进一步地,可以彼此组合地实现所公开的示例方法中的两个或更多个,以实现本文中描述的一个或更多个特征或优点。

图33示出了用于经由基于云的工业数据服务平台提供和实现工业数据服务的示例方法3300。最初,在3302处,在基于云的工业数据服务(IDS)系统处接收关于由原始设备制造商(OEM)制造的工业资产以及由OEM提供的相关联的数据服务的注册信息。注册信息可以包括如工业资产的唯一标识符、工业资产的类型、将要操作资产的一个或更多个最终用户(例如,将要购买或租用该资产的最终用户)的身份的这样的信息,或其他这样的信息。关于可用的数据服务,注册信息还可以包括注册的数据服务应用,其可以应用于由工业资产生成的数据,以产生对资产的操作的洞察(例如,能量消耗应用、产品质量应用、总体设备效率(OEE)应用、警报检测和通知应用、维护应用等)。

在3304处,可以在基于云的IDS系统处接收标识网关装置以及与工业资产相关联的对应资产模型的另外的注册信息。资产模型可以定义在构成工业资产的一个或更多个工业装置(例如,工业控制器、马达驱动、安全继电器或其他安全装置、HMI等)上定义的数据标签(例如,BIDT或其他类型的智能标签)的分层分组,并且可以用于组织和/或上下文化数据(例如,通过将上下文化元数据附加至数据)来利于数据服务应用对数据进行有意义的分析和呈现。

在3306处,确定IDS系统是否检测到与在步骤3304处注册的网关装置的连接。在示例场景中,在工业资产已经被运送到最终用户之后,网关装置可以从最终用户的工厂设施被对接到基于云的IDS系统。如果检测到这样的连接(步骤3306处的是),则方法进行至步骤3308,在该步骤处,经由网关装置发送由OEM提供(并且在步骤3302处注册)的与工业资产相关的数据服务的指示。在示例实现方式中,最终用户可以直接地或者经由网络连接将客户端装置连接至网关装置,以查看可用的数据服务供应品。替选地,用户可以经由万维网(web)浏览器访问IDS系统并且在识别的用户账户下登录到系统以查看该用户可用的相关数据供应品(例如,基于确定哪些工业资产与用户账户相关联地注册以及哪些数据服务可用于这些资产)。

在3310处,确定是否已经接收到对可用数据服务中的一个或更多个的选择。在这点上,用户可以选择在不利用可用数据服务的情况下操作工业资产,或者可以选择数据服务中的一个或更多个以搜集对资产的操作的洞察,以配置资产的行为的自动远程通知,或以启动其他这样的服务。如果接收到对一个或更多个数据服务的选择(步骤3310处的是),则方法进行至步骤3312,在该步骤处,发起对由工业资产生成的工业数据的收集,并且根据在步骤3310处选择的数据服务来处理工业数据。由工业资产生成的工业数据可以由网关装置收集,该网关装置然后根据资产模型对数据进行建模或组织,并且将建模的数据传送给IDS系统以根据所选数据服务进行处理。

图34示出了用于定义数据模型和相关联的数据访问许可以供基于云的IDS系统消费和处理的示例方法3400。最初,在3402处,在与工业资产相关联的网关装置上接收工业资产的资产模型的提供。资产模型可以定义在构成工业资产的一个或更多个工业装置上定义的数据标签(例如,BIDT或其他类型的数据标签)的分层分组。在3404处,在网关装置处接收链接数据,该链接数据定义从资产模型到存储在构成自动化系统的其他工业装置上的其他数据模型的一个或更多个链接。链接数据可以指定例如存储有被引用的另一数据模型的工业装置的身份,以及资产模型上另一数据模型所连接的点。该连接通常将反映由资产模型和其他模型表示的工业资产、装置和/或数据的分层布置。根据链接数据对资产模型和其他数据模型的聚合产生表示更大自动化系统的部件之间关系的聚合系统模型定义。

在3406处,在网关装置处接收数据访问许可数据。数据访问许可数据定义要与整个聚合系统模型、聚合系统模型中的所选部分或聚合系统模型的各个节点相关联的数据访问许可。数据访问许可可以定义例如被允许远程访问与模型中的应用了数据许可的部分相关联的数据的外部实体、各个用户或用户角色。

在3408处,将资产模型、链接数据和数据访问许可数据发送到基于云的IDS系统,该基于云的IDS系统可以根据模型和许可数据来配置由自动化系统生成的底层工业数据的收集、处理和共享。在一些场景中,与网关装置相关联的资产模型可能已经在IDS系统上注册(例如,由工业资产的制造商),并且因此,网关装置可以仅将链接数据和数据访问许可数据发送到要与资产模型相关联地注册的IDS系统。

图35a示出了用于配置基于云的数据IDS系统以进行数据收集和共享的示例方法3500a的第一部分。最初,在3502处,在基于云的IDS系统处接收关于由原始设备制造商(OEM)制造的工业资产的注册信息。在示例场景中,该注册信息可以由OEM提交,并且可以唯一地标识工业资产并且还指示工业资产的类型(例如,由OEM提供以供出售或租赁的机器的类型)。注册信息还可以通过指定工业资产被出售或租赁给的最终用户实体来注册工业资产的拥有权。在3504处,在IDS系统处接收标识网关装置以及与工业资产相关联的对应资产模型的另外的注册信息。资产模型驻留在网关装置上,并且定义在工业资产的一个或更多个工业装置上定义的数据标签的分层分组,如前述示例所述。网关装置可以被安装作为工业资产的一部分,并且被配置成从构成资产的工业装置收集数据。特别地,网关装置被配置成从由资产模型定义的数据标签收集数据和任何相关联的元数据。

在3506处,在IDS系统处从网关装置接收定义从资产模型到在相应的一个或更多个工业装置上定义的一个或更多个其他数据模型的链接的链接数据。在示例场景中,可以在工业资产和相关联的网关装置已经被运送到将操作资产的最终用户设施之后接收该链接数据。链接数据可以指定例如存储引用的数据模型的工业装置的身份,以及引用的数据模型所连接的资产模型上的位置或点(例如,资产模型的父节点,在父节点下,引用的数据模型连接作为子模型)。该连接通常将反映构成工业资产在其中操作的较大工业自动化系统的工业资产、装置和/或数据的分层布置。根据链接数据对资产模型和其他数据模型的聚合产生表示较大自动化系统的部件之间关系的聚合系统模型定义。

在3508处,在IDS系统处从网关装置接收定义要与聚合系统模型、聚合系统模型中的所选部分或聚合系统模型的各个节点相关联的数据访问许可的数据访问许可数据。数据访问许可可以定义例如被允许远程访问与应用了数据许可的模型的部分相关联的数据的外部实体、各个用户或用户角色。可以由最终用户(例如,经由提交给网关装置的配置数据)将这些数据访问许可应用于聚合系统模型中的所选部分或节点。

方法从图35b中示出的第二部分3500b继续进行。在3510处,发起对由聚合系统模型定义的工业数据的收集。数据是经由网关装置在IDS系统处被收集的,该网关装置从构成工业资产以及资产在其中操作的较大工业系统的工业装置上的指定的数据标签收集数据。在3512处,在IDS系统处接收对工业数据的子集的请求。可以例如从与由IDS系统所识别的注册实体、用户角色、或用户相关联的远程客户端装置接收请求。如果接收到这样的请求(步骤3512处为“是”),则方法进行至步骤3514,在步骤3514中确定在步骤3508处接收的数据访问许可数据是否允许请求实体查看数据的子集。该确定可以通过以下操作来进行:识别与被请求的数据的子集对应的聚合系统模型的节点,并且引用针对这些节点定义的访问许可。如果数据访问许可数据允许请求实体访问请求的数据的子集(步骤3514处为“是”),则方法进行至步骤3516,在步骤3516将请求的工业数据的子集发送到请求实体。

本文中描述的实施方式、系统和部件以及其中可以执行本主题说明书中阐述的各个方面的控制系统和自动化环境可以包括能够跨网络交互的计算机或网络部件,例如服务器、客户端、可编程逻辑控制器(PLC)、自动化控制器、通信模块、移动计算机、移动车辆的车载计算机、无线部件、控制部件等。计算机和服务器包括一个或更多个处理器(采用电信号执行逻辑运算的电子集成电路),其被配置成执行存储在介质例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器以及可移除存储器装置中的指令,其中,可移除存储器装置可以包括存储棒、存储卡、闪存驱动器、外部硬盘驱动器等。

类似地,如本文所使用的术语PLC或自动化控制器可以包括可以跨多个部件、系统和/或网络共享的功能。作为示例,一个或更多个PLC或自动化控制器可以跨网络与各种网络装置进行通信和协作。这可以大致包括经由包括控制、自动化和/或公共网络的网络进行通信的任何类型的控制装置、通信模块、计算机、输入/输出(I/O)装置、传感器、致动器、以及人机接口(HMI)。PLC或自动化控制器还可以与各种其他装置进行通信并且控制各种其他装置,例如包括模拟、数字、编程/智能I/O模块的标准或安全额定I/O模块、其他可编程控制器、通信模块、传感器、致动器、输出装置等。

网络可以包括公共网络,例如因特网、内联网以及自动化网络,例如包括装置网(DeviceNet)、控制网(ControlNet)、安全网络以及以太网/IP的控制和信息协议(CIP)网络。其他网络包括以太网、DH/DH+、远程I/O、现场总线、Modbus、Profibus、CAN、无线网络、串行协议等。另外,网络装置可以包括各种可能性(硬件和/或软件部件)。这些包括以下部件:例如,具有虚拟局域网(VLAN)能力的交换机、LAN、WAN、代理、网关、路由器、防火墙、虚拟专用网络(VPN)装置、服务器、客户端、计算机、配置工具、监测工具和/或其他装置。

为了提供所公开主题的各个方面的上下文,图36和图37以及以下讨论旨在提供对可以实现所公开主题的各个方面的合适环境的简要的总体描述。尽管以上在可以在一个或更多个计算机上运行的计算机可执行指令的一般上下文中描述了实施方式,但是本领域技术人员将认识到,也可以组合其他程序模块和/或作为软件和硬件的组合来实现实施方式。

通常,程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、部件、数据结构等。此外,本领域技术人员将认识到,可以使用其他计算机系统配置来实践本发明的方法,其他计算机系统配置包括单处理器或多处理器计算机系统、小型计算机、大型计算机、物联网(IoT)装置、分布式计算系统,以及个人计算机、手持计算装置、基于微处理器的或可编程的消费电子产品等,上述中的每一个均可以操作地耦接至一个或更多个相关联的装置。

本文中示出的实施方式也可以在分布式计算环境中实践,其中某些任务由通过通信网络链接的远程处理装置执行。在分布式计算环境中,程序模块可以位于本地存储器存储装置或远程存储器存储装置二者中。

计算装置通常包括各种介质,各种介质可以包括计算机可读存储介质、机器可读存储介质和/或通信介质,这两个术语在本文中如下彼此不同地使用。计算机可读存储介质或机器可读存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用存储介质,并且包括易失性介质和非易失性介质、可移除介质和不可移除介质二者。作为示例而非限制,可以结合用于存储诸如计算机可读指令或机器可读指令、程序模块、结构化数据或非结构化数据的信息的任何方法或技术来实现计算机可读存储介质或机器可读存储介质。

计算机可读存储介质可以包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他存储技术、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、蓝光光盘(BD)或其他光盘存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置、固态驱动器或其他固态存储装置、或可用于存储期望信息的其他有形的和/或非暂态介质。在这点上,应当将本文应用于存储装置、存储器或计算机可读介质的术语“有形”或“非暂态”理解为仅排除传播暂态信号本身作为修饰语并且不放弃对不是仅传播暂态信号本身的所有标准存储装置、存储器或计算机可读介质的权利。

可以通过一个或更多个本地或远程计算装置(例如,经由访问请求、查询或其他数据检索协议)来访问计算机可读存储介质,以进行关于由媒介存储的信息的各种操作。

通信介质通常以数据信号例如调制数据信号(例如,载波或其他传输机制)实施计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他结构化或非结构化数据,并且包括任何信息传送或传输介质。术语“调制数据信号”或“信号”是指使得其特性中的一个或更多个特性以将信息以一个或更多个信号编码的方式被设置或改变的信号。作为示例而非限制,通信介质包括有线介质(例如,有线网络或直接有线连接)和无线介质(例如,声学、RF、红外以及其他无线介质)。

再次参照图36,用于实现本文中描述的各方面的各种实施方式的示例环境3600包括计算机3602,计算机3602包括处理单元3604、系统存储器3606和系统总线3608。系统总线3608将包括但不限于系统存储器3606的系统部件耦接至处理单元3604。处理单元3604可以是各种市场上可买到的处理器中的任何处理器。双微处理器和其他多处理器架构也可以用作处理单元3604。

系统总线3608可以是以下若干类型总线结构中的任一种:该总线结构还可以互连至存储器总线(具有或不具有存储器控制器)、外围总线以及使用各种市场上可买到的总线架构中的任一种的本地总线。系统存储器3606包括ROM 3610和RAM 3612。基本输入/输出系统(BIOS)可以存储在诸如ROM、可擦可编程只读存储器(EPROM)、EEPROM的非易失性存储器中,该BIOS包含有助于例如在启动期间在计算机3602内的元件之间传输信息的基本例程。RAM 3612还可以包括高速RAM例如用于缓存数据的静态RAM。

计算机3602还包括内部硬盘驱动器(HDD)3614(例如,EIDE、SATA)、一个或更多个外部存储装置3616(例如,磁盘驱动器(FDD)3616、存储棒或闪存驱动器读取器、存储卡读取器等)和光盘驱动器3620(例如,其可以从CD-ROM盘、DVD、BD等进行读或写)。虽然内部HDD3614被示出为位于计算机3602内,但是内部HDD 3614还可以被配置用于合适的机架(未示出)中的外部使用。另外,虽然在环境3600中未示出,但是除了HDD 3614之外或者代替HDD3614,还可以使用固态驱动器(SSD)。HDD 3614、(一个或更多个)外部存储装置3616和光盘驱动器3620可以分别通过HDD接口3624、外部存储接口3626和光盘驱动器接口3628连接至系统总线3608。用于外部驱动实现方式的接口3624可以包括通用串行总线(USB)和电气与电子工程师协会(IEEE)1394接口技术中的至少之一或二者。其他外部驱动连接技术在本文中描述的实施方式的构思内。

驱动器及其相关联的计算机可读存储介质提供数据、数据结构、计算机可执行指令等的非易失性存储。对于计算机3602,驱动和存储介质适应任何数据以合适的数字格式的存储。尽管上面对计算机可读存储介质的描述提及各种类型的存储装置,但是本领域技术人员应当认识到,计算机可读的其他类型的存储介质,无论是当前存在的还是将来开发的,也可以在示例操作环境中使用,并且此外,任何这样的存储介质可以包含用于执行本文中描述的方法的计算机可执行指令。

在驱动器和RAM 3612中可以存储多个程序模块,包括操作系统3630、一个或更多个应用程序3632、其他程序模块3634和程序数据3636。操作系统、应用、模块和/或数据的全部或部分也可以缓存在RAM 3612中。可以利用各种市场上可买到的操作系统或操作系统的组合来实现本文中描述的系统和方法。

计算机3602可以可选地包括仿真技术。例如,管理程序(hypervisor)(未示出)或其他中间物可以仿真用于操作系统3630的硬件环境,并且仿真的硬件可以可选地不同于图36中示出的硬件。在这样的实施方式中,操作系统3630可以包括在计算机3602上托管的多个虚拟机(VM)中的一个VM。此外,操作系统3630可以为应用程序3632提供运行时环境例如Java运行时环境或.NET框架。运行时环境是一致的执行环境,其使得应用程序3632能够在包括运行时环境的任何操作系统上运行。类似地,操作系统3630可以支持容器,并且应用程序3632可以是容器的形式,容器是轻量、独立、可执行的软件包,该软件包包括例如代码、运行时间、系统工具、系统库和应用的设置。

此外,可以利用诸如可信处理模块(TPM)的安全模块来启用计算机3602。例如,利用TPM,引导部件会及时散列(hash)下一引导部件,并且在加载下一引导部件之前等待结果与安全值的匹配。该过程可以发生在计算机3602的代码执行栈中的任何层处,例如应用在应用执行级别或在操作系统(OS)内核级别处,从而实现代码执行的任何级别处的安全。

用户可以通过一个或更多个有线/无线输入装置将命令和信息输入到计算机3602中,输入装置例如为键盘3638、触摸屏3640和诸如鼠标3642的定点装置。其他输入装置(未示出)可以包括麦克风、红外(IR)遥控器、射频(RF)遥控器或其他遥控器、操纵杆、虚拟现实控制器和/或虚拟现实头戴式耳机、游戏垫、触控笔、诸如(一个或更多个)摄像装置的图像输入装置、姿势传感器输入装置、视觉运动传感器输入装置、情绪或面部检测装置、诸如指纹或虹膜扫描仪的生物特征输入装置等。这些和其他输入装置通常通过可以耦接至系统总线3608的输入装置接口3644连接至处理单元3604,但是也可以通过其他接口例如并行端口、IEEE 1394串行端口、游戏端口、USB端口、IR接口、

监视器3644或其他类型的显示装置也可以经由接口例如视频适配器3646连接至系统总线3608。除了监视器3644之外,计算机通常还包括其他外围输出装置(未示出),例如扬声器、打印机等。

计算机3602可以使用逻辑连接经由与一个或更多个远程计算机(例如,(一个或更多个)远程计算机3648))的有线和/或无线通信在联网环境中操作。(一个或更多个)远程计算机3648可以是工作站、服务器计算机、路由器、个人计算机、便携式计算机、基于微处理器的娱乐电子产品、对等装置或其他常见网络节点,并且通常包括关于计算机3602所描述的许多或所有元件,但是为了简洁起见,仅示出了存储器/存储装置3650。所描绘的逻辑连接包括与局域网(LAN)3652和/或更大的网络(例如,广域网(WAN)3654)的有线/无线连接。这样的LAN和WAN联网环境在办公室和公司中很常见,并且利于企业范围的计算机网络例如内联网,所有这些计算机网络均可以连接至全球通信网络例如因特网。

当在LAN联网环境中使用时,计算机3602可以通过有线和/或无线通信网络接口或适配器3656连接至本地网络3652。适配器3656可以利于到LAN 3652的有线或无线通信,LAN3652还可以包括布置在其上的无线接入点(AP)以用于以无线模式与适配器3656进行通信。

当在WAN联网环境中使用时,计算机3602可以包括调制解调器3658,或者可以经由用于通过WAN 3654建立通信的其他装置(例如,通过因特网)连接至WAN 3654上的通信服务器。调制解调器3658可以是内置或外置以及有线或无线装置,其可以经由输入装置接口3642连接至系统总线3608。在联网环境中,相对于计算机3602或其部分描绘的程序模块可以被存储在远程存储器/存储装置3650中。将认识到,示出的网络连接是示例,并且可以使用在计算机之间建立通信链接的其他装置。

当在LAN或WAN联网环境中使用时,除了上述外部存储装置3616之外或代替上述外部存储装置3616,计算机3602可以访问云存储系统或者其他基于网络的存储系统。通常,可以例如分别通过适配器3656或调制解调器3658来通过LAN 3652或WAN 3654建立计算机3602与云存储系统之间的连接。在将计算机3602连接至相关联的云存储系统时,外部存储接口3626可以在适配器3656和/或调制解调器3658的帮助下对由云存储系统提供的存储如其是其他类型的外部存储那样进行管理。例如,外部存储接口3626可以被配置成提供对云存储源的访问,就好像这些源物理地连接至计算机3602一样。

计算机3602能够被操作成与操作地布置在无线通信中的任何无线装置或实体进行通信,无线装置或实体例如为打印机、扫描仪、台式计算机和/或便携式计算机、便携式数据助理、通信卫星、与无线可检测标签相关联的任何设备或位置(例如,亭、报摊、商店货架等)以及电话。这可以包括无线保真(Wi-Fi)和

图37是可以与所公开主题交互的样本计算环境3700的示意性框图。样本计算环境3700包括(一个或更多个)客户端3702。(一个或更多个)客户端3702可以是硬件和/或软件(例如,线程、进程、计算装置)。样本计算环境3700还包括一个或更多个服务器3704。(一个或更多个)服务器3704也可以是硬件和/或软件(例如,线程、进程、计算装置)。例如,服务器3704可以容纳线程,以通过采用如本文所描述的一个或更多个实施方式来执行变换。客户端3702与服务器3704之间的一种可能的通信可以是适于在两个或更多个计算机进程之间发送的数据包的形式。样本计算环境3700包括通信框架3706,通信框架3706可以用于利于(一个或更多个)客户端3702与(一个或更多个)服务器3704之间的通信。(一个或更多个)客户端3702可操作地连接至一个或更多个客户端数据存储器3708,客户端数据存储器3708可以用来存储(一个或更多个)客户端3702本地的信息。类似地,(一个或更多个)服务器3704可操作地连接至一个或更多个服务器数据存储器1610,服务器数据存储器1610可以用来存储服务器3704本地的信息。

上面已经描述的内容包括主题创新的示例。出于描述所公开的主题的目的,当然不可能描述部件或方法的每个可想到的组合,但是本领域普通技术人员可以认识到,主题创新的许多另外的组合和排列是可能的。因此,所公开的主题旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的更改、修改和变化。

特别地,并且对于由上述部件、装置、电路和系统等执行的各个功能,除非另有指示,否则用于描述这样的部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在与执行所描述的部件的指定功能(例如,功能等同物)的任何部件对应,即使在结构上不等同于执行本文中示出的所公开主题的示例性方面的功能的所公开结构。在这点上,还将认识到,所公开主题包括系统以及具有计算机可执行指令的计算机可读介质,这些计算机可执行指令用于执行所公开主题的各种方法的动作和/或事件。

另外,虽然可能已经针对若干实现方式中的仅一个实现方式公开了所公开主题的特定特征,但是这样的特征可以与其他实现方式中的一个或更多个其他特征进行组合,这对于任何给定或特定应用来说可能是期望的和有利的。此外,就在具体实施方式或权利要求中使用了术语“含有”和“包含”及其变体而言,这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式为包含性的。

在本申请中,词语“示例性”用于意指用作示例、实例或说明。在本文中被描述为“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为比其他方面或设计优选或有利。而是,词语“示例性”的使用旨在以具体的方式呈现概念。

本文中描述的各个方面或特征可以实现为方法、设备或使用标准编程和/或工程技术的制品。如本文所使用的术语“制品”旨在包含能够从任何计算机可读装置、载体或介质访问的计算机程序。例如,计算机可读介质可以包括但不限于磁存储装置(例如,硬盘、软盘、磁条…)、光盘(例如,致密盘(CD)、数字通用盘(DVD)…)、智能卡和闪存存储装置(例如,卡、棒、键驱动器…)。

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