【儀表網(wǎng) 行業(yè)聚焦點】從人類的視角，20/20被認為是的；那么，到2020年，自動化、控制和儀表的實現(xiàn)途徑會接近嗎？來自于CONTROL ENGINEERING 2015年度系統(tǒng)集成商——Maverick技術(shù)公司、Polytron公司和Malisko工程公司的技術(shù)專家們，分享了他們對于2020年自動化、控制和儀表的技術(shù)展望。
Malisko工程公司的總裁和執(zhí)行官Stephen J.Malyzsko，對2020年的自動化趨勢提出了6個方面的展望：互聯(lián)性、模塊化生產(chǎn)、系統(tǒng)支持、內(nèi)置安全性、技術(shù)更替以及合作。他的解釋如下：
1.通用互聯(lián)性。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及移動性都會推動工業(yè)領(lǐng)域使用通用的互聯(lián)標(biāo)準；這將會協(xié)調(diào)客戶和商業(yè)市場。工業(yè)領(lǐng)域?qū)?ldquo;通用互聯(lián)”的需求將迫使供應(yīng)商考慮提供對專有產(chǎn)品的接入。
移動應(yīng)用和無線將會成為標(biāo)準。隨著傳統(tǒng)臺式機和移動設(shè)備（比如微軟的Continuum，包括在微軟Windows 10中）功能的趨同，計算也隨之發(fā)生改變。功能的趨同以及隨處可見的超快無線接入，將會創(chuàng)造更多的基于云的應(yīng)用。微軟的HoloLens將大大增強HMI和PLC編程功能以及可視化程度。
2.模塊化生產(chǎn)。由于希望盡快投入市場，供應(yīng)商會持續(xù)不斷的升級轉(zhuǎn)型，為生產(chǎn)客戶提供即插即用的過程單元和工作單元。模塊化生產(chǎn)將系統(tǒng)集成商轉(zhuǎn)變?yōu)槭占瘮?shù)據(jù)、實施整體監(jiān)視控制策略的角色。
3.系統(tǒng)支持，98%預(yù)測，2%校正。生產(chǎn)制造自動化系統(tǒng)將會利用標(biāo)準的運行監(jiān)控模塊來監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)。供應(yīng)商將提供基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的強制性算法模塊，并推薦服務(wù)和重新校驗的頻率。
4.內(nèi)置系統(tǒng)安全性（基于行業(yè)要求）。與通用連接性一起成為通用安全的標(biāo)準，并和IT及商業(yè)市場保持一致。
5.系統(tǒng)集成技術(shù)角色的轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)集成商的首要角色，將會轉(zhuǎn)變?yōu)槟K集成商。先進的可視化、控制器的發(fā)展以及測試工具，將會縮短低水平控制和可視化任務(wù)的實施所需要的時間，并且使得系統(tǒng)集成商可以將更多的時間精力用來提供無縫集成。
6.成為用戶的自動化伙伴。在涉及自動化的項目上，生產(chǎn)制造商將依賴控制系統(tǒng)集成商來提供幫助和認證。
生產(chǎn)制造的數(shù)字化時代
Polytron公司的副總裁Brent Stromwall認為，到2020年，生產(chǎn)制造將進入到一個真正的數(shù)字化時代。一方面，“這是一種必然的趨勢，生產(chǎn)制造商必須提供更準確和更先進的獲取技術(shù)和參考資料的方式，這樣運行人員和技術(shù)人員才可以更好的實施運行及維護的準備工作，無論是對現(xiàn)有技術(shù)還是新技術(shù)，都應(yīng)如此。”Stromwall說到，“沒有觸手可及的維護能力及技術(shù)知識，年輕一代的工人，對當(dāng)今工廠車間的系統(tǒng)進行的運行和維護將無法勝任。”
2020年對當(dāng)下提出的要求
在近幾年，行業(yè)探討中已經(jīng)包括了諸如“智能制造”、“工業(yè)4.0”、“工業(yè)互聯(lián)”、“先進生產(chǎn)制造”等等詞匯。在這個數(shù)字化生產(chǎn)制造時代，我們可以使用技術(shù)手段來交付3D可視化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析以及多層次的協(xié)作工作來優(yōu)化和管理生產(chǎn)制造過程——從工廠車間到企業(yè)管理層。
為了更好地迎接2020年數(shù)字化時代對生產(chǎn)制造技術(shù)提出的需求，我們正在從如下5個方面著手準備：
1）從供應(yīng)鏈到配送，制造系統(tǒng)的完整集成；
2）為了達到高水平的運行效率，在全廠范圍系統(tǒng)內(nèi)引入可視化；
3）為了實現(xiàn)設(shè)備的穩(wěn)定運行和提升系統(tǒng)運行時間，需要預(yù)測性維護系統(tǒng)；
4）快速獲取實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的能力；
5）新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實現(xiàn)更高的帶寬、無線網(wǎng)絡(luò)以及更好的安全性能。
2020年關(guān)于制造業(yè)的8個預(yù)測
1.可持續(xù)性：生產(chǎn)制造商需要能夠獲取大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，以便在關(guān)于能源監(jiān)視、運行效率、勞動力和運行人員的安全、預(yù)測維護等方面做決策時使用。正確的工廠數(shù)據(jù)應(yīng)該是實時的，能在正確的時間傳遞給正確的人。
2.與人和設(shè)備更廣泛地互聯(lián)：不斷變化的制造環(huán)境需要能夠無縫溝通，并將先進的技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、云計算、移動性等，與自動化工作流程集成在一起，以適應(yīng)更快、更智能的生產(chǎn)環(huán)境。
3.更嚴格的網(wǎng)絡(luò)安全：隨著數(shù)據(jù)流以及獲取權(quán)限遍及全廠，在用戶端多層次、多層面的集成，網(wǎng)絡(luò)安全正在逐步從簡單的周邊防御向更嚴格的縱深防御發(fā)展。
4.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)升級：智能數(shù)據(jù)需要一個安全、可擴展并且穩(wěn)定的生產(chǎn)制造骨干網(wǎng)。強大的網(wǎng)絡(luò)能夠支持更多軟/硬件的升級，以便提升自動化水平和數(shù)據(jù)獲取的效率。新的網(wǎng)絡(luò)混合使用光纖和新一代銅導(dǎo)線，采用開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)技術(shù)，軟件具有更高的魯棒性，并允許計算機網(wǎng)絡(luò)接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)到整個工廠車間的機器上甚至企業(yè)管理層。
5.更直觀的HMI：自帶記分卡和培訓(xùn)工具，以便優(yōu)化勞動力。勞動力老齡化以及缺乏合格的工人來填補空缺，是對生產(chǎn)制造商大的挑戰(zhàn)。正式的內(nèi)部培訓(xùn)工具，比如基于計算機的學(xué)習(xí)模塊、基于HMI的工作支持模塊，這都是必須的。直觀的HMI和記分卡十分關(guān)鍵。
6.機器安全：升級機器安全技術(shù)，使舊機器滿足安全標(biāo)準的要求，是生產(chǎn)制造商隨后幾年的首要任務(wù)。集成的機器安全技術(shù)幫助保護年輕的勞動力，減少工人事故，降低由此引起的非計劃停機時間，從而提高整體生產(chǎn)效率，這在競爭激烈的市場十分關(guān)鍵。
7.預(yù)測數(shù)據(jù)分析：主動管理，可以確保生產(chǎn)制造設(shè)備運行，保持工廠的靈活性和穩(wěn)定性。更快地響應(yīng)消費者的需求，同時保證安全和可靠的產(chǎn)量，就可以使生產(chǎn)制造企業(yè)立于不敗之地。對不斷增長的可追溯性和質(zhì)量數(shù)據(jù)的需求日益快速增加。需要利用柔性制造技術(shù)來管理成本。
8.淘汰與升級：硬件和落后技術(shù)的淘汰是不斷老化工廠的一個主要議題。據(jù)估計，美國75%的工廠都運營超過20年了。硬件和技術(shù)都需要更換為智能控制器和驅(qū)動技術(shù)，以便實現(xiàn)端到端的運行效率提升。
自動化的價值在于更多的連接、協(xié)作和安全
“在每天和客戶一起工作時，無論大客戶還是小客戶，只要是我們所涉及的是工業(yè)領(lǐng)域，我們都希望和他們探討5個比較實際的領(lǐng)域：自動化的價值、網(wǎng)絡(luò)、新人類、協(xié)作以及網(wǎng)絡(luò)安全。”Maverick技術(shù)公司的CEOPaulGaleski認為，“盡管改變已經(jīng)開始，但是到2020年，實現(xiàn)這5個領(lǐng)域的途徑仍然可能會有所差異。”
1.自動化創(chuàng)造價值：用戶必須明白，自動化是如何通過降低成本、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)量等來為其公司創(chuàng)造價值的。自動化供應(yīng)商和服務(wù)提供商非常擅長談?wù)摷夹g(shù)，但是客戶早已厭倦了喋喋不休的討論技術(shù)，他們希望知道某些新設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)功能是如何對其盈利水平帶來正面影響的。
如果換一種思路，我們用自動化技術(shù)來解決問題，而不是僅僅因為某種新技術(shù)而使用自動化，那么我們就可以基于鐵的事實和運營環(huán)境的改善，比較容易的給予工程效果以恰當(dāng)?shù)拿枋?。我們必須改變描述問題的方式，利用管理層能夠聽明白的詞匯來描述工程，這就是財務(wù)數(shù)據(jù)。這種情況已經(jīng)開始發(fā)生，但是要運用得當(dāng)，還得至少需要5年的時間。
2.更開放的網(wǎng)絡(luò)，無線：網(wǎng)絡(luò)將會更加開放，只有非常少的設(shè)備需要通過電纜連接。區(qū)分不同通信協(xié)議的壁壘將倒塌，在2020年有可能會不復(fù)存在。新的控制器比以往的控制器都將具有更多的語言版本。對于現(xiàn)代的可編程邏輯控制器（PLC）來講，同時使用多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進行通信是非常普遍的事情?？赡苄枰褂肞rofinet通訊協(xié)議和一組設(shè)備通訊，使用EtherNet/IP和另外一組設(shè)備通訊，Modbus和第三組設(shè)備通訊。
更強大的計算能力使得這一切變得非常簡單，可以快速完成通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。同時，無線設(shè)備的數(shù)量和種類也會不斷增加。不管是WiFi、ISA100、WirelessHART，還是某些新協(xié)議，無線網(wǎng)關(guān)將會使用多種通訊協(xié)議進行通訊，用戶不會察覺到其中的差別。如果信息能夠到達需要它的地方，很少人會關(guān)心如何實現(xiàn)的。正如蜂窩網(wǎng)絡(luò)一樣，用戶只關(guān)心性能，而不是底層的處理機制。
3.年輕員工的新特點：將來，會由年輕的新員工來管理工廠。到2020年，嬰兒潮一代出生的勞動力人員數(shù)量將會下降，并持續(xù)快速降低。千禧年出生的一代人將會逐步取代他們的位置，但是并不具有相關(guān)技術(shù)，更不要說去使用了。當(dāng)然，這也有例外，但是總體來講，千禧年出生的一代需要信息來幫助他們解決問題，他們并不像他們的前輩那樣關(guān)注技術(shù)基礎(chǔ)。
4.更多的協(xié)作：相比老一代的工人，新時代的工人需要更多、不同類型的信息，以及用不同的表格和形式呈現(xiàn)的信息。千禧年出生的一代相信技術(shù)，也相信技術(shù)所帶給他們的信息。嬰兒潮出生的一代則一般對技術(shù)抱有一種與生俱來的懷疑態(tài)度。
從天性上來講，千禧年出生的一代更具有合作精神，他們更習(xí)慣這種觀點：合作并不需要每個人都在同一個地點。正如幾個人可以在不同的區(qū)域，所有的人都在播放同一個視頻游戲一樣，運行人員可以在不同的區(qū)域，控制同一個工廠。完成該項工作，依賴于將所有的信息收集并傳送給所有實時需要這些信息的人。到2020年，這種通訊是每天都會發(fā)生的事情。
5.內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)安全特性：網(wǎng)絡(luò)安全將會被內(nèi)置到所有新建基礎(chǔ)設(shè)施，并被“綁定”到現(xiàn)有系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)上。我們總是聽說新的網(wǎng)絡(luò)攻擊載體和方法，但是用戶和自動化供應(yīng)商的防御措施和對這種境況的整體意識則在緩慢的提高。
我們還沒有到達那種需要將網(wǎng)絡(luò)安全置于高的優(yōu)先級關(guān)鍵時刻，也許需要一個重大的事件來獲得更多人的關(guān)注，但是意識和前瞻性防范措施將會持續(xù)增長。沒有任何防護措施是滴水不漏的，但是新工具正在出現(xiàn)，可以檢測到入侵者。到2020年，網(wǎng)絡(luò)犯罪分子如果想在我們的網(wǎng)絡(luò)周圍游蕩而不被發(fā)現(xiàn)，將會更加困難。
