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從人(ren)類的(de)視角，20/20被認為(wei)是完(wan)美的(de);那(nei)么，到2020年(nian)，自(zi)動化、控制(zhi)和儀表的(de)實現途徑(jing)會接(jie)近完(wan)美嗎(ma)?來自(zi)于(yu)CONTROL ENGINEERING 2015年(nian)度(du)系(xi)統集(ji)成商——Maverick技術公(gong)司(si)、Polytron公(gong)司(si)和Malisko工(gong)程公(gong)司(si)的(de)技術專家們，分享了他們對于(yu)2020年(nian)自(zi)動化、控制(zhi)和儀表的(de)技術展望。

互聯性(xing)、模(mo)塊化和預測(ce)支持

Malisko工程公(gong)司的(de)(de)總裁和首席執行官(guan)Stephen J.Malyzsko，對2020年的(de)(de)自動化(hua)趨勢提出了6個方面的(de)(de)展望：互聯性(xing)、模(mo)塊化(hua)生產、系統支(zhi)持、內置安全性(xing)、技(ji)術更(geng)替以及合作。他的(de)(de)解釋如下：

1.通用互(hu)聯(lian)(lian)(lian)性。大數據、物(wu)聯(lian)(lian)(lian)網以及移(yi)動(dong)性都會(hui)推動(dong)工業(ye)領域使用通用的(de)互(hu)聯(lian)(lian)(lian)標準;這將(jiang)會(hui)協調(diao)客戶和商業(ye)市(shi)場。工業(ye)領域對“通用互(hu)聯(lian)(lian)(lian)”的(de)需(xu)求將(jiang)迫使供(gong)應商考慮提供(gong)對專有產品的(de)接(jie)入。

移動應(ying)用(yong)和無線(xian)將會(hui)(hui)成為(wei)標準。隨(sui)著傳(chuan)統臺(tai)式機和移動設備(比如微軟(ruan)的(de)(de)Continuum，包括在(zai)微軟(ruan)Windows 10中)功(gong)能的(de)(de)趨同，計算也隨(sui)之發生改(gai)變。功(gong)能的(de)(de)趨同以(yi)及(ji)隨(sui)處可(ke)見的(de)(de)超快無線(xian)接入，將會(hui)(hui)創造(zao)更多(duo)的(de)(de)基于(yu)云的(de)(de)應(ying)用(yong)。微軟(ruan)的(de)(de)HoloLens將大(da)大(da)增強HMI和PLC編程功(gong)能以(yi)及(ji)可(ke)視(shi)化程度。

2.模塊(kuai)(kuai)化生產。由于希望盡快投入市場，供(gong)(gong)應商會持(chi)續不斷(duan)的升(sheng)級轉(zhuan)型，為生產客戶(hu)提供(gong)(gong)即插即用的過程單(dan)元(yuan)和(he)工作(zuo)單(dan)元(yuan)。模塊(kuai)(kuai)化生產將系統集成(cheng)商轉(zhuan)變為收集數據、實施整體監視控制策略的角色。

3.系統(tong)(tong)(tong)支(zhi)持，98%預測，2%校正(zheng)。生產制造自動化系統(tong)(tong)(tong)將會利用標準的(de)(de)運行監控(kong)模(mo)塊(kuai)來監視設備狀(zhuang)態。供應(ying)商將提供基于(yu)統(tong)(tong)(tong)計(ji)數據的(de)(de)強制性算法模(mo)塊(kuai)，并推薦服務和(he)重新校驗的(de)(de)頻率。

4.內置系統(tong)安(an)全(quan)性(基(ji)于行業要求)。與通用(yong)連(lian)接(jie)性一起成為(wei)通用(yong)安(an)全(quan)的標準，并和IT及商業市(shi)場保持一致(zhi)。

5.系(xi)統集成(cheng)技術角(jiao)色的(de)轉變(bian)。系(xi)統集成(cheng)商的(de)首要角(jiao)色，將會轉變(bian)為模塊集成(cheng)商。先進(jin)的(de)可視化、控制器的(de)發展以及測試工(gong)具，將會縮短低水平控制和可視化任務的(de)實施(shi)所需(xu)要的(de)時間，并且使得系(xi)統集成(cheng)商可以將更(geng)多(duo)的(de)時間精力用來提供無縫(feng)集成(cheng)。

6.成為用戶的(de)自(zi)動化伙(huo)伴。在涉及自(zi)動化的(de)項目上，生產制(zhi)造商將依賴控(kong)制(zhi)系統集(ji)成商來提(ti)供幫助和(he)認證(zheng)。

生產制造的(de)數字化(hua)時代

Polytron公司(si)的(de)副總裁Brent Stromwall認(ren)為，到2020年，生產制造(zao)將(jiang)進入到一(yi)個真正的(de)數(shu)字化(hua)時代。一(yi)方面，“這(zhe)是一(yi)種必然的(de)趨勢，生產制造(zao)商必須提供更準確和更先進的(de)獲取技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)和參考資(zi)料(liao)的(de)方式，這(zhe)樣(yang)運(yun)行(xing)(xing)人(ren)員和技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)人(ren)員才可(ke)以(yi)更好的(de)實施運(yun)行(xing)(xing)及(ji)維護的(de)準備(bei)工(gong)作，無論是對現有技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)還是新(xin)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)，都應如此(ci)。”Stromwall說到，“沒有觸手可(ke)及(ji)的(de)維護能力及(ji)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)知識，年輕(qing)一(yi)代的(de)工(gong)人(ren)，對當今工(gong)廠車間的(de)系統進行(xing)(xing)的(de)運(yun)行(xing)(xing)和維護將(jiang)無法勝任。”

2020年對當(dang)下(xia)提出的要(yao)求

在(zai)最近幾年，行業探(tan)討中已經(jing)包括了諸如“智(zhi)能制造”、“工(gong)業4.0”、“工(gong)業互(hu)聯”、“先進生產(chan)制造”等等詞(ci)匯。在(zai)這個(ge)數(shu)字化(hua)生產(chan)制造時(shi)代(dai)，我們可以使用(yong)技術手段來交付(fu)3D可視(shi)化(hua)系統、數(shu)據分析以及多層次的協作工(gong)作來優化(hua)和管理生產(chan)制造過程(cheng)——從工(gong)廠車(che)間到(dao)企業管理層。

為(wei)了更(geng)好地迎接2020年數字(zi)化時代對生產制造技術提出的(de)需求(qiu)，我們正在從如下(xia)5個方面著手準(zhun)備：

1)從(cong)供(gong)應鏈到配送，制(zhi)造系統的(de)完整集成;

2)為了達到最高水平的運行(xing)效率，在全廠范圍系統內引入可視化;

3)為了實現設備的穩定運行和(he)提升系統運行時間，需要預測性(xing)維護系統;

4)快速獲取實時生產數據(ju)的能力;

5)最新的網(wang)絡技(ji)術，可以實現(xian)更高的帶寬、無線網(wang)絡以及更好的安全(quan)性能。

2020年關于制造業的8個預測

1.可持續性(xing)：生產制造商需要能(neng)夠獲取大數據(ju)的(de)應(ying)用(yong)，以便在(zai)關于能(neng)源監視、運(yun)行效率(lv)、勞動(dong)力和運(yun)行人(ren)員的(de)安全、預測維(wei)護等(deng)方(fang)面做決(jue)策時(shi)使用(yong)。正確的(de)工(gong)廠數據(ju)應(ying)該是實時(shi)的(de)，能(neng)在(zai)正確的(de)時(shi)間傳遞(di)給正確的(de)人(ren)。

2.與人和設(she)備更(geng)(geng)廣(guang)泛地互聯：不斷變(bian)化的制造(zao)環境(jing)需要能夠(gou)無縫溝通，并將先(xian)進(jin)的技術，如物(wu)聯網(IoT)、云計算、移動(dong)(dong)性(xing)等(deng)，與自動(dong)(dong)化工作流程集(ji)成在一起，以適(shi)應更(geng)(geng)快(kuai)、更(geng)(geng)智能的生產環境(jing)。

3.更嚴格的(de)(de)網絡(luo)安(an)全(quan)：隨著數據流以(yi)及獲(huo)取權限遍(bian)及全(quan)廠，在(zai)用戶端(duan)多(duo)層(ceng)次、多(duo)層(ceng)面的(de)(de)集(ji)成，網絡(luo)安(an)全(quan)正在(zai)逐步從簡單的(de)(de)周邊防御(yu)向更嚴格的(de)(de)縱(zong)深(shen)防御(yu)發展(zhan)。

4.工業(ye)網(wang)絡升級(ji)：智(zhi)能數(shu)據需要一個安全、可擴展并且(qie)穩定的(de)(de)(de)生產制造骨干網(wang)。強大的(de)(de)(de)網(wang)絡能夠支持(chi)更多軟/硬件的(de)(de)(de)升級(ji)，以(yi)便提升自動化水平和(he)數(shu)據獲取的(de)(de)(de)效率。新的(de)(de)(de)網(wang)絡混合使(shi)用光纖和(he)新一代銅(tong)導(dao)線(xian)，采用開(kai)放式的(de)(de)(de)網(wang)絡結(jie)構技術(shu)，軟件具有(you)更高的(de)(de)(de)魯(lu)棒性，并允許計算(suan)機(ji)網(wang)絡接(jie)收(shou)或者發送數(shu)據到整個工廠車間的(de)(de)(de)機(ji)器上甚至企業(ye)管理(li)層。

5.更直觀的(de)(de)(de)HMI：自帶記分(fen)卡和(he)培(pei)訓(xun)工具，以便優(you)化(hua)勞動力。勞動力老齡化(hua)以及(ji)缺乏(fa)合格的(de)(de)(de)工人來(lai)填(tian)補空缺，是(shi)(shi)對生產制造商最大的(de)(de)(de)挑戰。正式的(de)(de)(de)內部培(pei)訓(xun)工具，比如基于(yu)計算機(ji)的(de)(de)(de)學(xue)習(xi)模(mo)塊(kuai)、基于(yu)HMI的(de)(de)(de)工作(zuo)支持模(mo)塊(kuai)，這都是(shi)(shi)必須的(de)(de)(de)。直觀的(de)(de)(de)HMI和(he)記分(fen)卡十分(fen)關鍵。

6.機器安全(quan)：升級機器安全(quan)技術，使舊(jiu)機器滿足安全(quan)標準(zhun)的(de)(de)要(yao)求，是生(sheng)產(chan)制造商隨(sui)后(hou)幾年的(de)(de)首要(yao)任務。集(ji)成的(de)(de)機器安全(quan)技術幫助保(bao)護年輕的(de)(de)勞動力，減少工人(ren)事故(gu)，降低(di)由此(ci)引(yin)起的(de)(de)非計劃停機時間，從而提(ti)高整體生(sheng)產(chan)效率，這在(zai)競爭激烈的(de)(de)市(shi)場十分關鍵。

7.預測(ce)數(shu)據(ju)分析：主動(dong)管理，可以確保生產制造設備(bei)高效運行，保持工(gong)廠的靈活性(xing)和穩定性(xing)。更快地響應消費者的需(xu)求，同時保證安全和可靠的產量，就可以使(shi)生產制造企業立(li)于不敗(bai)之(zhi)地。對(dui)不斷增長的可追(zhui)溯性(xing)和質量數(shu)據(ju)的需(xu)求日(ri)益快速增加。需(xu)要(yao)利(li)用(yong)柔(rou)性(xing)制造技(ji)術來(lai)管理成(cheng)本。

8.淘汰與升(sheng)(sheng)級：硬件和落(luo)后技術的淘汰是不斷老化(hua)工廠的一(yi)個主要(yao)議題。據(ju)估計，美(mei)國75%的工廠都運營(ying)超過20年(nian)了。硬件和技術都需要(yao)更換為智能控(kong)制(zhi)器(qi)和驅動(dong)技術，以(yi)便實(shi)現(xian)端(duan)到端(duan)的運行效率(lv)提升(sheng)(sheng)。

自動化的價(jia)值(zhi)在于更多的連接、協作和安全(quan)

“在(zai)每天和客(ke)(ke)戶(hu)一起工作時，無論大客(ke)(ke)戶(hu)還(huan)是小(xiao)客(ke)(ke)戶(hu)，只要是我們所涉(she)及的(de)(de)是工業(ye)領域(yu)，我們都(dou)希望和他們探討5個比較實(shi)際的(de)(de)領域(yu)：自動化的(de)(de)價值、網絡、新(xin)人類、協作以及網絡安(an)全。”Maverick技術公司(si)的(de)(de)CEOPaulGaleski認(ren)為(wei)，“盡管改變已經開始，但是到(dao)2020年，實(shi)現(xian)這5個領域(yu)的(de)(de)途徑仍然可能(neng)會有所差異。”

1.自動化(hua)創造價值：用戶必須(xu)明(ming)白，自動化(hua)是如何通過降低成(cheng)本(ben)、改善產(chan)品質量(liang)、提高產(chan)量(liang)等來(lai)為其公司創造價值的。自動化(hua)供應(ying)商和(he)服務(wu)提供商非常擅長談論技術，但是客戶早已厭(yan)倦(juan)了喋(die)(die)喋(die)(die)不休的討論技術，他們(men)希望知道某些新(xin)設備或網絡功(gong)能是如何對其盈利(li)水(shui)平(ping)帶來(lai)正面影(ying)響的。

如果換一種思路，我們(men)用(yong)自動(dong)化技(ji)術(shu)來解決問(wen)(wen)題(ti)，而不(bu)是僅(jin)僅(jin)因(yin)為某種新技(ji)術(shu)而使(shi)用(yong)自動(dong)化，那么(me)我們(men)就(jiu)可(ke)以基于(yu)鐵的(de)(de)事實(shi)和(he)運營環境的(de)(de)改善，比較容易的(de)(de)給予工程效果以恰當的(de)(de)描述。我們(men)必須改變描述問(wen)(wen)題(ti)的(de)(de)方式，利用(yong)管理(li)層能夠聽明白的(de)(de)詞匯來描述工程，這就(jiu)是財務數據。這種情(qing)況已經開始發生(sheng)，但是要(yao)運用(yong)得(de)當，還得(de)至少需要(yao)5年的(de)(de)時間。

2.更開放(fang)的(de)(de)網絡，無線：網絡將(jiang)(jiang)會(hui)更加開放(fang)，只有非(fei)常少(shao)的(de)(de)設(she)備(bei)需(xu)要通(tong)(tong)過(guo)電纜連(lian)接(jie)。區分不同通(tong)(tong)信(xin)協議(yi)的(de)(de)壁壘將(jiang)(jiang)倒塌(ta)，在(zai)2020年(nian)有可能會(hui)不復存(cun)在(zai)。新的(de)(de)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)比以往的(de)(de)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)都將(jiang)(jiang)具有更多(duo)(duo)的(de)(de)語言版本。對于現代的(de)(de)可編程邏輯控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(PLC)來講，同時使用(yong)多(duo)(duo)種(zhong)網絡通(tong)(tong)信(xin)協議(yi)進行通(tong)(tong)信(xin)是非(fei)常普遍(bian)的(de)(de)事情。可能需(xu)要使用(yong)Profinet通(tong)(tong)訊(xun)協議(yi)和一組設(she)備(bei)通(tong)(tong)訊(xun)，使用(yong)EtherNet/IP和另外一組設(she)備(bei)通(tong)(tong)訊(xun)，Modbus和第(di)三組設(she)備(bei)通(tong)(tong)訊(xun)。

更強大的計算能力使得(de)這(zhe)一切(qie)變(bian)得(de)非常(chang)簡(jian)單(dan)，可以快速(su)完成通(tong)訊協(xie)議的轉(zhuan)換。同(tong)時(shi)，無(wu)線設備的數量和種類(lei)也會(hui)(hui)(hui)不(bu)斷增加。不(bu)管是(shi)(shi)WiFi、ISA100、WirelessHART，還是(shi)(shi)某(mou)些新協(xie)議，無(wu)線網關將會(hui)(hui)(hui)使用(yong)(yong)多種通(tong)訊協(xie)議進(jin)行通(tong)訊，用(yong)(yong)戶不(bu)會(hui)(hui)(hui)察覺到(dao)其(qi)中的差別(bie)。如(ru)果信息能夠到(dao)達(da)需要它(ta)的地方，很少人會(hui)(hui)(hui)關心如(ru)何實現的。正(zheng)如(ru)蜂窩網絡一樣(yang)，用(yong)(yong)戶只(zhi)關心性能，而不(bu)是(shi)(shi)底層的處理機制。

3.年輕員工的新特(te)點：將來，會由年輕的新員工來管理工廠。到2020年，嬰兒(er)潮(chao)一代(dai)出(chu)生的勞動力人員數量將會下降，并持續快速(su)降低。千禧年出(chu)生的一代(dai)人將會逐步(bu)取代(dai)他(ta)們的位(wei)置(zhi)，但是并不具有(you)相(xiang)關(guan)技術(shu)，更不要(yao)說去使用(yong)了。當(dang)然，這也有(you)例(li)外，但是總體來講(jiang)，千禧年出(chu)生的一代(dai)需要(yao)信息來幫助他(ta)們解決問題，他(ta)們并不像他(ta)們的前(qian)輩那(nei)樣關(guan)注技術(shu)基礎。

4.更多(duo)的(de)(de)協作：相(xiang)比老一代的(de)(de)工人，新時代的(de)(de)工人需要更多(duo)、不同類型的(de)(de)信息，以及(ji)用不同的(de)(de)表格和形(xing)式呈現的(de)(de)信息。千禧年出生的(de)(de)一代相(xiang)信技術，也相(xiang)信技術所(suo)帶給他(ta)們(men)的(de)(de)信息。嬰(ying)兒潮出生的(de)(de)一代則一般(ban)對(dui)技術抱有一種(zhong)與生俱來的(de)(de)懷疑態度。

從(cong)天性上來講(jiang)，千(qian)禧年出(chu)生(sheng)的(de)一(yi)代更具(ju)有(you)合作(zuo)精神，他們(men)更習慣這(zhe)種觀點(dian)：合作(zuo)并不需要每(mei)(mei)個人都(dou)在同(tong)(tong)一(yi)個地點(dian)。正(zheng)如幾個人可以在不同(tong)(tong)的(de)區(qu)域(yu)，所(suo)有(you)的(de)人都(dou)在播放同(tong)(tong)一(yi)個視頻游戲一(yi)樣，運行人員可以在不同(tong)(tong)的(de)區(qu)域(yu)，控(kong)制同(tong)(tong)一(yi)個工廠。完(wan)成該項工作(zuo)，依賴于(yu)將所(suo)有(you)的(de)信(xin)息(xi)收(shou)集并傳送給所(suo)有(you)實(shi)時需要這(zhe)些信(xin)息(xi)的(de)人。到2020年，這(zhe)種通訊是每(mei)(mei)天都(dou)會發生(sheng)的(de)事情。

5.內置網(wang)絡安(an)全(quan)特性：網(wang)絡安(an)全(quan)將(jiang)會(hui)被(bei)內置到所(suo)有新(xin)建基礎(chu)設施(shi)，并被(bei)“綁定”到現(xian)有系統和網(wang)絡上。我們總是聽說新(xin)的(de)網(wang)絡攻(gong)擊載體(ti)和方法，但(dan)是用(yong)戶和自動化(hua)供應商的(de)防御措施(shi)和對這種境況(kuang)的(de)整體(ti)意(yi)識(shi)則在(zai)緩(huan)慢的(de)提高。