Unified Namespace (UNS) er ikke et begreb, vi har hørt så meget til i vores del af verden, når vi snakker om digitalisering af produktionsvirksomheder, men det er et nyere begreb, der kommer fra USA. Bredt fortolket kan du betragte Unified Namespace som en måde at strukturere, organisere og udstille data på – data som typisk er en del af de gængse MES-systemer, men på tværs af systemer og på et helt andet niveau end vi kender det i dag.
Hvad er Unified Namespace?
Unified Namespace – også kaldet UNS – er en centraliseret datastruktur, hvor alle informationskilder i produktionen kan forbindes og dele ekstremt velstrukturerede data i realtid. UNS bygger på en publish-subscribe-model, hvor alle systemer i produktionen kan sende eller modtage data efter behov via samme platform. UNS gør i høj grad op med den traditionelle punkt til punkt-integration, hvilket gør det muligt at få et langt mere fleksibelt og dynamisk dataflow end traditionelle systemarkitekturer som f.eks. ISA 95.
Et Unified Namespace er typisk bygget på MQTT-protokollen (f.eks. via EMQX eller HiveMQ), der sikrer stabil og effektiv kommunikation mellem forskellige enheder og systemer. Ved at implementere UNS bliver alle enheder og systemer i produktionen knyttet sammen i én struktur, hvilket skaber et samlet og realtidsbaseret overblik over alle data. Lidt som du kender det fra MES, men på et højere forretningsmæssigt niveau.
Konkrete fordele ved Unified Namespace-strukturen
- Du får en single source of truth med alt data i hele din organisation
- Du får en ensartet struktur for alt data, der bliver genereret i hele din forretning
- Du får standardiseret data i langt højere grad, end det hidtil har været muligt
- Du får én HUB, hvor alle intelligente komponenter i din forretning kommunikerer igennem
- Du får et skalerbart fundament for din digitale infrastruktur og dine kommende digitaliseringsløsninger
Arkitekturen bag Unified Namespace
Arkitekturen i UNS er designet til at være åben, skalerbar og hierarkisk. Strukturen består typisk af forskellige “noder” eller lag, hvor hvert system eller sensorer placeres i sit eget lag og får sin egen rolle og adgang til den overordnede datainfrastruktur. Ved at organisere data på denne måde kan UNS fungere som én samlet informationshub.
Eksempel:
En UNS-struktur kan have en hierarkisk opdeling af data, hvor højere niveauer repræsenterer overordnede forretningsprocesser, mens lavere niveauer består af data fra specifikke maskiner og sensorer. Det sikrer et struktureret og let tilgængeligt data, hvor alle forretningens “forbrugere af data”, kan hente deres single source of truth-data.
Et andet eksempel kunne være en funktion, der bruger data fra fabriksgulvet til at lave nye beregninger – f.eks. beregninger af energiforbrug eller OEE KPI-beregninger. Her vil der være behov for at forbruge data fra din UNS struktur, foretage beregning og levere de berigede data tilbage til UNS.
Traditionel lineær arkitektur (ISA 95)
Traditionelt har produktionsvirksomheder fulgt ISA 95-standarden, hvor data bevæger sig lineært (punkt til punkt) fra niveau 0 (sensorer og maskiner) op gennem forskellige niveauer til forretningssystemet (ERP). Tilgangen stammer helt tilbage fra den tredje industrielle revolution, som blot er blevet videreudviklet.
Punkt til punkt-integrationer, som vi kender det fra automationstrekanten, betyder, at data flyder fra et lag til det næste. Det betyder i praksis, at det f.eks. kan være svært at gøre PLC-data tilgængeligt i dit Cloud-lag, hvis du ønsker det. Her skal dataen først gennem SCADA, MES og ERP-laget, før det lander i Cloud-laget. Det giver både risiko for forsinkelser og inkompatible dataformater.
UNS adskiller sig fra ISA 95-arkitekturen ved at tilbyde en meget mere dynamisk struktur. I stedet for at data kun flyder fra lag til lag, kan de forskellige systemer kommunikere direkte med hinanden via UNS, som vil fungere som en data-HUB. Det betyder, at du undgår flaskehalse og forsinkelser, og i stedet får realtidsdata, som kan bruges til hurtigere og mere præcise processer.
Eksempler på opbygning af Unified Namespace
- IIoT-data bliver opsamlet i produktionen via forskellige sensorer eller via PLC’erne som vi kender det i dag fra et konventionelt MES-system
- Data behandles, struktureres og udstilles via en datamodel. Typisk udstilles data via en central MQTT-broker, der således danner en datamodel. Lidt ligesom vi kender det fra S95-standarden, bare på et fil- eller explorer-lignende format.
- I MQTT-brokeren suppleres den eksisterende IIoT-data med andre relevante data fra f.eks. MES og ERP-systemet og andre eksterne systemer.
- Meningen er så, at denne UNS-model løbende bliver udvidet med de data, man opsamler eller danner baseret på shopfloor-data. OEE-KPI’er kunne være et passende eksempel på dette.
- Nu kan du anvende din UNS-data, når du f.eks. har brug for data til analyser, AI og Machine learning.
Herunder er et eksempel på, hvordan strukturen for UNS kan se ud:
Fordelene ved UNS
Der er flere konkrete forretningsmæssige fordele ved at implementere Unified Namespace i din produktionsvirksomhed:
Realtidsdata og beslutningstagning: Med UNS får du en single source of truth, da UNS gør det muligt at tilgå data på tværs af hele produktionen i realtid fra ét sted. Det gør det muligt for at træffe hurtigere og mere informerede beslutninger.
Øget fleksibilitet: Den publish-subscribe-model, som UNS benytter, giver mulighed for at tilføje og fjerne systemer og enheder uden omfattende ændringer i arkitekturen.
Bedre dataintegration: UNS gør det muligt at integrere data fra mange forskellige systemer, hvilket reducerer behovet for datatransformation og tilpasninger.
Skalerbarhed: Den semantiske hierarkiske struktur i UNS gør det muligt at udvide systemet, efterhånden som virksomheden vokser eller tilføjer nye produktionslinjer. Strukturen gør, at du nemmere kan bygge nye digitale løsninger oven på din eksisterende arkitektur.
Øget standardisering: Du vil få data, der er markant bedre struktureret og standardiseret end hidtil muligt. Også dine data i en traditionel SQL-database og i en tidsserie-database, der vil være tilgængelig til forskellige former for rapportering.
Sammenhængen mellem Unified Namespace, Industri 4.0, MES og Digitale Tvillinger
Dataopsamling og integration til en lang række forskellige systemer samt det at “gøre data tilgængelige” er noget, vi har arbejdet med i lang tid i form af f.eks. MES-systemer. At skabe data for at undersøge flaskehalse i produktionen, effektiviteten på de enkelte delprocesser og sporbarhed på tværs af produktionen er velkendt, og noget vi i branchen har gjort mange gange før.
Mange nye teknologier inden for Industri 4.0 stiller dog flere og flere krav til dataopsamlingen og datastrukturen. F.eks. digitale tvillinger, og rapportering på tværs af systemer og processer i produktionen.
Med UNS får vi en helt ny måde at anskue og strukturere data på, og det mener vi, er nødvendigt for at kunne realisere de mange nye teknologiers ideologier – f.eks. Digitale tvillinger, der kan give os nogle helt nye optimerings- og simuleringsmuligheder.
Efterhånden som vi bliver gode til at samle data op, øges kravene også til anvendelse. For at en digital tvilling skal fungere, skal vi have alle data organiseret og til rådighed i realtid. Samtidig bliver der større efterspørgsel på, at flere og flere kan få adgang til data. Også personer, der ikke nødvendigvis kender til komplekse datastrukturer og SQL-tabel-referencer.
Måden vi har valgt at anskue disse udfordringer på, er via Unified Namespace, som vi mener, er fremtidens arkitektur for produktionsdata og industriel IT.
Har du spørgsmål til UNS?
Vi håber, du er blevet klogere på de grundlæggende tanker bag Unified Namespace. Har du spørgsmål, er du altid velkommen til at tage fat i Senior MES Architect Poul Klemmensen på pkl@integra2r.com eller (+45) 9154 5445.