系统1用例:诊断式人机界面
面对全球化、劳动力流动和日益加剧的网络安全威胁，流程密集型工业运营商正越来越多地投身于数字化转型革命，以简化生产。如果不明智地采用技术，并且文化上接受长期存在的流程的变化，在保持相对于同行的竞争优势的同时，提供安全、可靠和环保的操作几乎是不可能实现的。
Bently Nevada一直在与客户合作，帮助解决这些挑战。通过对20个国家400多个终端用户的用户研究，我们研究了客户的团队动态、现场流程和技术套件，以确定System 1如何最好地支持整个工厂的机械管理。最终的平台满足11个独特的客户用例，每个用例利用系统1的一个子集连接,分析,可视化功能。这篇Orbit文章探讨了诊断功能用例和系统1的实时和反应性机器监控的应用。
- 在过程密集型工业中，控制和保护系统是关键机械管理的基础。这些系统在作业团队的支持下，通过实时控制和关闭，有助于减轻环境、安全和生产力的影响。
- 边缘监测系统收集并用于关键机械管理的丰富数据集可以进一步用于实时监测机器和传感器的健康状况，同时也形成了基础无功当机器出现故障时进行调查。有了这些丰富的数据，机械工程师就有了潜在的在整个工厂实现全面的机械管理。如果是这样，那么是什么抑制了这种潜力的实现呢?
- 对于流程密集型行业，全面机械管理的主要障碍是数据和能力在多个技术平台上的分散。这迫使机械工程师在控制系统工业历史学家HMI,振动监测系统全面了解机械健康状况，每种情况都对机械综合管理提出限制。
数据在不同数据库之间的分散也加剧了工业物联网已经面临的巨大挑战——当数据分布在具有不同机器上下文的不同数据库时，工业运营商如何实现用于机器学习和分析的全面数据湖?
在开发下一代系统1平台(即，系统1进化)，产品团队专注于通过构建一个全面的产品提供来克服这个多平台障碍，该产品可能是机械管理的一个系统(又名系统1)。用户参与推动了许多关键的平台功能，这些功能开始将System 1的关注点扩展到以前狭隘的“仅振动”视图之外，包括用于导入流程和控制系统数据的外部接口、用于以每秒一次的速度记录所有数据的高速数据存储以及用于访问业务网络上丰富数据集的数据复制。同时，对用户工作流程的理解确保了原始System 1提供的深度可视化功能得到了维护，并增强了构建工厂、单元和机器级HMIs的内置功能。
对于我们的客户来说，实现诊断HMI用例的功能和系统1作为综合机械管理平台的愿景有许多好处。它使机械工程师能够在一个平台上监控整个工厂的健康状况，并访问所有数据以及丰富的可视化和诊断工具。此外，管理和OT/IT可以限制维护和维持多个技术套件的支出。最后，通过将机械管理集中到一个平台中，该平台结合了振动、过程和控制系统数据(所有数据都标有操作上下文)，工业运营商已经为其数据湖建立了主要渠道。
结合连接，分析,可视化支持诊断HMI用例的功能将在以下部分中详细介绍。
System 1平台可全面连接边缘上的所有机器数据源，并收集高分辨率的振动、过程和控制系统数据。此数据可以从Bently Nevada设备收集，如3500、Orbit 60、Ranger Pro和/或Scout，并导入趋势、波形和设备生成的警报。
反过来，过程标签可以从可编程逻辑控制器(PLC)或另一个历史记录收集。每台服务器最多支持12,000个OPC标签，允许客户添加所有流程、先出和许可数据，以增强其机器管理程序。20.1中增加了modbus协议，增强了数据导入System 1的灵活性。
工业历史学家和系统1经典使用变更过滤进行数据摘要。这种方法需要专业知识来为每次测量设置存储速率阈值，定期优化数据库存储，并可能导致不与时间相关的稀疏数据。
在系统1的演进中，输入的趋势数据最多每秒存储一次，这些数据保留在短期趋势存储中。这保证了在需要深入调查机械问题时，可以获得高密度、时间相关的数据。
当这些高分辨率数据流入系统1时，将在长期趋势存储中对其进行评估和汇总。层是通过存储每个测量值来创建的先进的价值，最小值,最大的价值。长期层旨在随着时间的推移保持测量曲线的性质，同时增强绘图性能。
除了趋势数据之外，在报警或启动/关机事件的情况下，还可以捕获更高分辨率的数据。当这些事件发生时，从映射到机器序列的任何标签上收集高分辨率数据，一些Bently设备支持高达100ms的静态数据收集。这些集合存储在从不分层的单独数据存储中。
当可视化系统1中的数据时，来自趋势、警报和启动/关闭存储区的样本被组合起来，以提供机器行为的丰富表示。
对于许多机械工程师来说，访问实时和反应性机械管理所必需的数据可能是一个挑战。对控制系统HMI的访问可能会受到限制，因为用户可能会意外中断工业流程。振动监测系统虽然不便于过程控制，但由于它们与保护设备(如3500)的接口，通常被降级为更受保护的工厂网络。这种不可访问性通常意味着用户不能利用这些工具进行实时监控。
系统1将振动、过程和控制数据结合在一个平台上，无需直接与控制系统HMI接口，即可实现深度实时机械监测。此外，将系统1数据从流程网络复制到业务网络的能力允许机械工程师方便地从许多位置执行监控:与操作团队一起，从他们的办公室，或从集中监控中心。
在System 1中，可以根据机器的运行状态配置阈值告警，并可对时间延迟、锁存和抑制进行可调设置。每次测量可以配置四个级别的报警设定值，而不管数据的来源(例如，Bently设备，OPC)。
此外，用户还可以配置表示外部系统设定值的OPC导入标记，每个system 1服务器最多支持48,000个标记。这些标记会随着源系统(如PLC、DCS)自动更新，确保利用系统1进行整体机械监控的用户总是看到与操作相同的设定值。
热力学性能监测有助于通过将测量数据与理想运行条件进行比较来识别机器退化。这些计算可以通过PLC或热力性能包进行计算。
Bently Performance是Bently Nevada提供的与系统1完全集成的热力学监控包。Bently Performance进一步扩展了System 1平台的分析能力，并提供了全面的机械和热力学机器条件信息。
无论计算是在外部包中计算还是通过Bently Performance计算，结果都可以集成到System 1数据库中。当性能映射可用时，可以将这些配置添加到System 1并与绘图工作区中的数据叠加。
HMI构建器工作空间使客户能够在其姐妹机器和支持子系统的上下上下可视化地表示整个设施中的机器健康状况。一个广泛的HMI符号集包含在组件库中，包括机器、固定设备、管道、阀门和设备。测量状态可以与HMI视图中的组件相关联，导航链接可以添加到企业中的任何机器或设备视图中。高级用户可以选择从基于HMI的屏幕直接跳转到诊断图，而高级用户可以选择跳转到子HMI视图或趋势。
系统1事件列表记录所有设备生成的事件，以及系统1中配置的设定值触发的任何告警。这些设定值可以在应用程序中的任何测量上配置，包括振动、过程和控制数据。设定值可以与外部系统同步，以确保操作和机械团队的协调视图。
当告警触发时，可以向一个或多个涉众发送电子邮件或移动通知，其中包含支持信息，如标签名称、配置的设定值和测量触发值。在System 1中，工作区可视化更新以反映告警事件的存在，并在层次结构和状态视图中使用颜色进行传播。此外，事件列表显示已记录的警报事件，并允许机械工程师快速导航到绘图工作区，以查看事件触发前后的支持数据。
系统1允许用户在一个绘图工作区中查看所有振动、过程和控制数据，并提供多种可用的绘图格式。由于所有数据以1秒的速率存储，测量值可以很容易地相互关联。这使用户能够混合和匹配数据表示，以获得机器行为的完整图像。
这种全面的数据集为机械工程师提供了新的实时监控机会，这在以前使用不同的系统时是不可能的。这使得机械团队可以与作业一起工作，进行浪涌测试、流量调整和泄漏识别。
通过结合其连接、分析和可视化功能，系统1被定位为所有工业运营商的首要边缘历史学家和状态监测平台。
回顾一下:
系统1从设施内的任何资产收集数据。在稳态操作期间可实现高达1/秒的收集速率，而在报警和启动/关机事件期间(当从设备上可用时)可存储次秒数据。
存储的数据可以通过一组丰富的工具进行分析，以获得见解。核心S1应用程序可以配置基于阈值的报警，而决策支持和Bently性能层具有额外的分析功能，可以更早地发现问题。
复制将数据从工厂网络的安全限制中解放出来，允许用户轻松访问S1。在业务网络上，最多可以将8个发射机数据库复制到1个接收机数据库。
一旦进入业务网络，用户就可以访问S1广泛的可视化功能，从而有效地调查机器状况。
最后，接口(即OPC UA)将丰富的系统1数据提供给外部系统，填充数据湖并为机器学习算法提供支持。
系统1 v19.2于2019年11月8日发布。v19.2版本为系统1提供的OT/IT系统集成、诊断HMI和通用机械监控用例提供了主要的新功能。下面是包含的功能的完整列表。
功能的视频(需要有效的M&S协议)
系统1平台的深层功能将在即将发布的《轨道》杂志中进行探讨。计划文章包括:
Q1 2020系统1热力学性能监测
2020年Q2从边缘到湖泊-与系统1集成的OT/IT系统
2020年第三季度(重新)引入系统1决策支持
Q4 2020系统1 -叶轮机械监控
未来还会有更多……