制造业中的统一命名空间：运营数据的单一事实来源

研究与最佳实践

7 分钟 |博客 |工业技术

统一命名空间 (UNS) 是代表整个制造企业的单一、结构化、实时数据模型。在实践中，它充当运营数据的单一事实来源。 

信息按资产、流程和业务环境进行组织，使团队和管理人员能够在需要时快速找到所需的数据。 使用 UNS 还可以将数据生产者与数据消费者分离，从而实现公正的收集、管理和使用。 

随着制造数据量和种类的迅速增加，统一的命名空间对于确保完整的可见性和一致性至关重要。  

仍在使用不同的数据方法？请继续阅读，了解有关构建、实施和管理 UNS 的更多信息。 

为什么制造数据需要新架构

制造业存在双重数据管理问题：大量信息与手动机器数据收集相结合。 根据制造业领导委员会的数据，44% 的公司现在收集的数据量是两年前的两倍，但 70% 的公司仍然依赖手动数据收集。 

这些数据来自多个来源，例如始终连接的 IIoT 传感器和设备、可编程逻辑控制器 (PLC)、制造执行系统 (MES)、计算机化维护管理系统 (CMMS) 和企业资源规划 (ERP) 工具。 

与此同时，手动流程通常源于数据孤岛的持续使用以及脆弱的运营集成。例如，维护和生产线团队利用类似的数据来提供最佳实践，但通常使用不同的系统来实现这一目标。为了帮助这些系统进行通信，团队可能会使用无法处理大量数据吞吐量的通用集成。当这些集成失败时，团队别无选择，只能手动收集和处理数据。 

克服这些挑战需要实时、一致的企业范围内的数据访问。 

为什么传统制造数据架构存在不足

传统的制造数据架构依赖于点对点集成：系统直接连接以交换信息。虽然这为互联应用程序提供了数据访问和洞察力，但它自然限制了可扩展性，进而减慢了制造业的数字化转型。随着工业 4.0 框架现在成为组织的首要任务（92% 的领导者表示智能制造计划对于保持竞争力至关重要），点对点模型根本无法跟上步伐。 

传统制造数据架构的其他问题包括：

• 系统之间紧密耦合

• 添加新应用的成本高昂

• 数据定义不一致

• 延迟和可靠性问题

• 自定义集成的维护负担

统一命名空间如何工作

制造业中的UNS是什么？ 这个想法很简单：创建单一的数据访问源和真实数据源。 

在实践中，有四个部分至关重要：

• 事件驱动架构 (EDA)： 使用 EDA，应用程序可以在发生更改或事件时进行通信。这确保了数据的及时性和相关性。 

• 发布/订阅模型： 在发布/订阅模型中，数据生产者将数据推送到 UNS 中的主题通道，而数据消费者则订阅他们选择的模型。 

• 分层主题结构： 通过将信息组织为嵌套格式，UNS 使用户可以轻松地按需访问所需的数据。 

• 实时数据流： 最后，UNS 数据从数据生产者处实时传输，使消费者能够快速识别模式变化或趋势。 

其结果是数据生产者和消费者的脱钩。例如，维护团队不是直接与商店经理或运营负责人共享资产数据，而是将数据发布到 UNS，所有订阅者都会收到更新。这使得业务部门可以选择最适合其需求的数据组合。

统一命名空间背后的关键技术

统一命名空间还需要特定的技术来提供数据访问和准确性。 它们包括：

• MQTT 代理： 消息队列遥测传输 (MQTT) 代理构成了发布/订阅模型的基础。 

• 边缘网关： 边缘网关支持在制造网络边缘而不是在云端存储和处理数据，从而减少整体延迟。 

• OPC UA 集成： 开放平台通信统一架构 (OPC UA) 是一种安全的开源协议，可实现机器对机器通信。 

• 云和本地混合架构： 云架构支持大规模数据存储和深入分析，而本地解决方案则为快速响应已发布的事件奠定了基础。 

• API 和微服务： 应用程序编程接口 (API) 和微服务通过标准化系统交换数据的方式来帮助连接旧版和现代应用程序。   

哪些数据存在于统一的命名空间中？

制造商可以完全控制其 UNS 中的数据类型。因此，这种数据组合将根据企业的生产、质量、产量和客户需求而有所不同。 

然而，鉴于制造业的标准化性质，有几个数据源是常见的。首先是机器状态和传感器数据。这些信息可让操作员和技术人员跟踪当前操作并发现潜在问题。 维护事件和警报也列在其中。 有了这些数据，团队就可以在小问题变成大问题之前采取行动解决它们。 

生产计数和质量数据通常也会与流程变量和 KPI 一起发布到 UNS。 这使得能够对不断变化的资产状况做出预防性和主动的响应，而不是依赖于仅在资产出现故障时才开始的被动维护。 

最后，统一的命名空间通常包括资产层次结构和元数据。这有助于为制造运营添加背景信息，让团队能够查看设备和流程在生产环境中的交互位置。

统一命名空间在制造业中的好处

构建统一的命名空间可以为组织带来多种好处，例如：

• 访问单一事实来源： 通过集中和标准化 UNS 数据，制造商可以增强数据信心。 

• 实时企业可见性： 资产和设备的问题可能随时随地发生。统一命名空间提供操作的实时可见性。 

• 更快的应用部署： 应用程序部署的一个关键组成部分是了解应用程序对其环境的影响。 UNS 的实施增强了可见性，从而提高了应用部署速度。 

• 降低集成复杂性： 多个制造系统之间的集成可能非常复杂且耗时，特别是当应用程序使用不同的数据格式或基于旧框架时。 UNS 的数据标准化降低了这种复杂性。 

• 可扩展的数字架构： 随着数字化转型成为制造业的首要任务，可扩展的数字架构至关重要。在云的支持下，UNS 环境为可扩展性奠定了基础。 

• 智能制造的坚实基础： 最后，使用 UNS 有助于为人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 等智能制造技术奠定坚实的基础，这两者都需要访问完整且一致的数据源。 

统一命名空间和预测性维护

被动维护使维修团队处于不利地位。由于直到资产和设备出现故障才开始工作，技术人员面临着查找、诊断和修复问题的巨大压力 - 寻找答案所花费的每一分钟都意味着代价高昂的计划外停机。 

与此同时，UNS 系统可以实现预测性维护操作，从而提高机器的正常运行时间和可用性。这从集中的资产健康数据开始。工业数据操作团队可以订阅相关的 UNS 频道并将数据自动推送到他们的设备，而不是使用多个不同的系统来查找和跟踪维护数据。 

此外，UNS 促进传感器和分析的集成，以实现持续监控和更快地检测异常，从而改善 CMMS、MES 和分析工具之间的协调。最后，UNS 框架支持闭环维护工作流程，支持自动化和预测性维护分析。 

对于维护团队来说，结果是可以获取准确、相关且及时的设备数据。 

构建统一命名空间的最佳实践

 五种最佳实践可以帮助制造商构建统一的命名空间架构：

1. 从资产层次结构开始  

映射资产层次结构为高效数据分发和事件渠道创建了一个框架。 

2.定义一致的命名标准  

标准化命名约定可降低数据源重叠或丢失的风险。 在推出 UNS 之前定义统一命名和统一编号系统。 

3.增量构建  

首次部署 UNS 时，小型构建更容易调整和适应。随着系统的改进，公司可以开始快速扩展。 

4. 协调 IT 和 OT 团队  

为了充分利用 UNS 架构，IT 和 OT 团队需要协同工作。两者都需要操作资产、维护、传感器和报告数据。 

5. 可扩展性和安全性的设计  

如上所述，UNS 的可扩展性至关重要。安全性同样重要，系统的设计必须能够检测潜在威胁、加密关键数据并管理用户访问权限。 

为什么统一命名空间是一项战略资产

UNS 既提供即时效益，又提供长期优势。在短期内，统一命名空间有助于创建核心数字骨干网，从而提高可靠性、正常运行时间和运营效率。 随着工业物联网趋势和制造 4.0 的加速采用，UNS 为人工智能驱动和无人值守制造奠定了基础，同时还开发了企业数字孪生和面向未来的工业数据架构。 

UNS 集成为互联制造数据奠定了基础，但为了最大限度地提高结果，关注数据的使用方式也很重要。 ATS 帮助制造商使用来自 UNS 系统的标准化数据来告知维护和可靠性实践以及策略，从而提高机器正常运行时间和可用性。 

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