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无界自动化架构:解锁自动化的新未来

作者:Nathan Pettus2024.01.24阅读 23888

 

图片来源:Emerson
  工业4.0技术为构建新的工业架构提供了基础,该架构可以整合运营,推动从现场到边缘到云端的数据传输,创建无界自动化的新未来。
  安全性、可靠性和产量的提高,仍然是工业过程制造商的关键驱动因素。然而,企业目标和公众舆论的转变,使人们越来越关注可持续性和提高能源利用率,这为优化工作增添了新的制约因素。为了最大限度地满足所有这些要求www.cechina.cn,寻找最佳运行状态需要比以往更多的跨领域信息。
  制造商发现将运营技术(OT)与互联网隔离的传统架构已不再是实现卓越运营的可行途径。不过,与工业4.0一起不断发展的网络安全,可为用户提供两全其美的增强功能:在不损害系统的情况下提高连接能力。
  即便如此,要实现这些目标,仍需要集成多个运营区域,以便将数据从现场跨越多个数据孤岛,无缝地转移到边缘和云端,从而创建一个无界自动化(Boundless Automation)架构。这种自动化愿景的核心是在统一数据模型内运行的本机集成操作和应用,以及与下一代自动化技术之间的安全连接,而无论数据或应用位于何处。
  未来几年,具有前瞻性思维的自动化供应商将整合各领域的技术和软件。他们将打破数据孤岛,实现数据的民主化,将可靠性、可持续性、能源使用、质量和其它关键运营数据与实时控制结合起来CONTROL ENGINEERING China版权所有,创建一个可互操作、可扩展的统一数据模型。这种自动化模式的转变将使各领域的运营团队都能够提高绩效,同时满足组织和公众的需求和目标(图1)。

▲图1:在一个无界自动化架构中,一个有凝聚力的软件平台将统一边缘、云和智能现场,
以更好地满足过程制造商不断变化的需求。
  01  从边缘到企业范围
  在当今的全球市场竞争加剧、预算紧缩的大背景下,优化运营的需求并不新鲜。因此,如今很少有组织寻求通过建造新工厂来提高产量。相反CONTROL ENGINEERING China版权所有,运营团队专注于优化(或者更有可能是改造)现有资产,以提高灵活性、可扩展性、吞吐量和效率。然而多年来,大多数团队一直在优化工厂,并且已经达到了局部行动带来收益递减的临界点。
  下一步是通过利用可用的软件和技术来优化多个工厂和生产线之间的运营和交互,从而改善企业层面的运营。例如,基于多年来采用经济实惠的传感技术的仪表设施,实时操作的可见性达到了前所未有的水平。运营团队可以监控整个企业中的几乎每台设备,以实现车队级性能和可靠性的可见性。
  来自该设备的数据(如果可以在企业的各个层面自由移动)可以发送给身处远方的领域专家,甚至发送给人工智能和机器学习工具进行深度分析。分析结果可以清楚地反映过程健康状况。它们还可以提供可操作的信息,帮助组织提高所有工厂的计划、可靠性和性能,同时减少能源消耗和浪费。
  其它团队也在使用仿真软件和数字孪生技术来复制过程CONTROL ENGINEERING China版权所有,甚至整个设施,以测试过程变化、培训人员和优化运营。在数字孪生上操作的运营人员,也可以对过程进行更改,就像他们使用实际设备一样,但对运营没有风险。运行仿真时,他们可以实时甚至更快地看到所做的变更,是如何引起运营的一系列变化的。运营人员不仅可以看到变更如何影响工厂或过程,还可以看到依赖于其输出的工厂和过程。
  这些工具都依赖于跨领域、超越典型数据边界的可靠情境数据流。面向未来的制造企业不会为了解决特定问题而安装孤立的、有针对性的应用程序。相反CONTROL ENGINEERING China版权所有,他们可以在正确的时间将正确的数据交付到正确的地点,以利用现有的所有数据来维护灵活、可扩展的运营(图2)。

▲图2:无界自动化构建了一个架构以支持工业4.0技术与当今市场需求的融合。
  02  开启自动化的新未来
  无界自动化愿景为组织迎接过程制造的未来做了最好的架构准备。一个无界自动化架构集成了工业软件、工业4.0技术和下一代自动化架构,可以在每个运营领域实现数据的民主化。
  当今的高绩效运营团队希望并依赖于对关键信息的即时访问和持续可见性。通过让正确的人访问正确的信息,企业可以促进创新,从而不断改进,并通过适合的技术和协作实现设施的自我优化。
  这种访问意味着传统运营模式的改变控制工程网版权所有,去中心化模型,消除数据孤岛,使情境化数据能够在整个企业中流动。这种持续、直观、标准化的数据访问模型,看起来很像当前高度集成的业务解决方案,比如企业资源规划软件。所有运营领域(智能现场设备、下一代控制系统、边缘解决方案、云技术等)都将整合到一个有凝聚力的软件生态系统中。
  该系统将把数据标准化为统一的数据结构,整合所有其它来源所提供的情境信息,并通过本地集成的工业软件平台中的诸多工具,提供给整个企业的跨职能团队。
  新的、更现代化的技术结构将提供运营团队所依赖的关键技术,如分析、仿真、能源管理工具、基于现场的洞察应用程序等。以太网高级物理层(Ethernet-APL)、5G通信、OPC UA、超融合基础设施和容器化等技术和协议正在成为基础技术,通过这些技术将简化系统之间的连接并使数据流更顺畅。
  新技术将提供一个具有适用应用程序的集成生态系统,为OT和IT之间提供更直观的体验,而不是将解决方案作为自动化之上的边缘层。无论内容来自云、现场设备还是内部超融合基础设施,都将如此。
  03  加强整个企业层面的连接
  许多工厂已经存在了几十年,逐个领域分步优化的运营模式不再有效。大多数简单的修复和优化策略都已经被发现并实现,在自己的一亩三分地,每个领域都运行良好,但这些数据孤岛会阻碍整体发展。
  如果团队需要知道哪里浪费能源,但在孤立系统的可靠性数据中发现了关键原因,则可能需要公开关键见解。无界自动化架构通过专注于更广泛的战略并将这些领域相互联系起来,以提供持续的、企业范围的优化来解决这个问题。
  在无界自动化的集成生态系统中,数据是情境化、民主化和集中化的,因此可以立即安全地提供给组织任何层级的适当人员。许多非运营关键型的应用程序可以迁移到云,并具有与IT系统和技术同样的优势:外包的基础设施、客户端设备无需安装软件、通用访问、弹性可扩展性、即用即付的消费模式等等。这些系统将与企业云系统集成,如企业资源规划(ERP)、人工智能和机器学习分析和仿真系统等。
  目前只有部分解决方案适用于推进无界自动化架构的发展,但许多技术已经存在或即将出现。当今可用的广泛的工业4.0工具正在帮助团队奠定基础,以利用未来5到10年内即将推出的下一代自动化解决方案。今天的优化决策应该考虑到未来,着眼于建立必要的灵活性、标准化和可见性,以提高整个企业的性能和效率。
  关键概念: 
  ■ 了解打破数据孤岛如何提高系统和整个企业的效率。
  ■ 了解在企业范围内实现实时连接的技术进步。
  思考一下: 
  通过专注于整个系统范围的优化,企业可以实现哪些效率提升?
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