基于對獲得更快、更高投資回報(bào)的期望，工業(yè)組織正在大力投資于數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施。這些組織依賴于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)來推動(dòng)運(yùn)營效率、業(yè)務(wù)管理和安全方面的創(chuàng)新，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)萬億美元的商業(yè)價(jià)值。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，將需要新型解決方案來集成智能工業(yè)設(shè)備，實(shí)施有效管理，優(yōu)化相關(guān)運(yùn)營。該解決方案的其中一部分就是提供一款全新的控制器，這是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的主要自動(dòng)化組件。與傳統(tǒng)可編程邏輯控制器(PLC)一樣，該控制器將提供邊緣技術(shù)來控制所連接的資產(chǎn)，但它可以通過以太網(wǎng)連接、內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)安全和處理能力擴(kuò)大功能，從而處理大數(shù)據(jù)分析并防御新的漏洞。各企業(yè)已開始應(yīng)用適用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的控制器來提高上市速度、生產(chǎn)能力、能效、數(shù)據(jù)可見性和安全性。

1、不要將盈利的機(jī)會埋沒在工廠車間
目前關(guān)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的討論十分熱烈。對于這些只是紙上談兵，還是可以轉(zhuǎn)化為工廠的實(shí)際利潤，各行業(yè)高管說法不一。但是很快，第二種觀點(diǎn)將勝出。例如，埃森哲咨詢公司(Accenture)預(yù)測，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)帶來的業(yè)務(wù)效率及相關(guān)業(yè)務(wù)模式，可能會為全球經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)14萬億美元的價(jià)值。

普華永道公司(PricewaterhouseCoopers，簡稱PwC)對26個(gè)國家9個(gè)主要工業(yè)領(lǐng)域的2000多名參與者進(jìn)行了調(diào)查。The Manufacturing Connection網(wǎng)站創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Gary Mintchell認(rèn)為這次調(diào)查提供了以下主要見解：工業(yè)4.0和數(shù)字制造等話題是否過于宣傳和炒作？普華永道公司最近調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，企業(yè)高管預(yù)測可在兩年內(nèi)從“數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施”中獲得投資回報(bào)。工業(yè)4.0以及物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字制造背后的戰(zhàn)略和技術(shù)實(shí)際上可能將幫助我們跨越制造業(yè)的下一次分水嶺。

2、利潤率規(guī)劃
Mintchell總結(jié)的其他重點(diǎn)調(diào)查結(jié)論包括以下幾點(diǎn)：
①工業(yè)制造公司計(jì)劃在未來5年內(nèi)將年收入的5%投資于數(shù)字運(yùn)營解決方案領(lǐng)域。
②許多公司已開始投入機(jī)器生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)工廠的愿景，即利用互聯(lián)網(wǎng)功能來連接機(jī)器、傳感器、計(jì)算機(jī)和人類，將信息監(jiān)控、采集、處理和分析提高到新的水平。這就擴(kuò)大了公司可提供給客戶的產(chǎn)品和服務(wù)范圍，幫助他們以協(xié)作的方式來設(shè)計(jì)未來機(jī)器和數(shù)字化環(huán)境，從而提高業(yè)務(wù)性能。
③機(jī)器人、人機(jī)協(xié)作、3D打印和納米等許多技術(shù)可直接應(yīng)用于各種工業(yè)制造應(yīng)用，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)則能幫助制造商為客戶提供實(shí)時(shí)信息和培訓(xùn)。

調(diào)研機(jī)構(gòu)對超過2500名業(yè)務(wù)決策者的全球調(diào)查3顯示，受訪者對可盈利工業(yè)創(chuàng)新的期望不謀而合，越來越多的人達(dá)成共識，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)前景十分廣闊：

如今的全新自動(dòng)化技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)其運(yùn)營效率目標(biāo)？這主要取決于這些技術(shù)如何在快速變化的全球經(jīng)濟(jì)中，通過現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型來幫助提高生產(chǎn)價(jià)值并降低運(yùn)營費(fèi)用，特別是原材料、能源和安全成本。

3、保持控制
過去，當(dāng)需要在工業(yè)運(yùn)營中平衡多個(gè)元素時(shí)，一般會轉(zhuǎn)向自動(dòng)化技術(shù)，包括邊緣控制(在“邊緣”中，本地實(shí)時(shí)決策能滿足更高的控制功能)以及高級分析軟件。

連續(xù)流程行業(yè)(包括石油和天然氣、化學(xué)生產(chǎn)和發(fā)電)已通過使用分布式控制系統(tǒng)(DCS)將更多的企業(yè)流程置于控制范圍之內(nèi)。離散式制造業(yè)已成功使用可編程邏輯控制器(PLC)多年，得以控制產(chǎn)品資產(chǎn)，消除運(yùn)營中的低效率現(xiàn)象。而混合行業(yè)則結(jié)合了食品和飲料、水處理和其他市政運(yùn)營中連續(xù)和離散式運(yùn)營作業(yè)，專注于實(shí)現(xiàn)批量和連續(xù)運(yùn)營的自動(dòng)化。

4、加速變革
所有這些方面的挑戰(zhàn)在于如何實(shí)施自動(dòng)化的同時(shí)，確保提高利潤。目前所采用的大多數(shù)控制策略是為了應(yīng)對在一定程度上保持靜態(tài)的業(yè)務(wù)環(huán)境。但是，在當(dāng)前制造業(yè)運(yùn)營環(huán)境中，人們越來越多地期望以較低的成本獲得較高的收益，同時(shí)不會出現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷現(xiàn)象。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是這些變化的產(chǎn)物，同時(shí)也是其中一個(gè)影響因素，并將繼續(xù)作為一個(gè)重要的考慮因素。

生產(chǎn)運(yùn)營的復(fù)雜性已與日俱增。如果將未來可能處于互聯(lián)狀態(tài)的大量智能設(shè)備以及隨之產(chǎn)生的所有大數(shù)據(jù)納入考慮范圍，則實(shí)施控制方案將變得至關(guān)重要。DCS技術(shù)可以處理這一控制范圍，但對于支持這一操作所需的編程和流程工程方面的成本將越來越難以合理化。

對于在這些條件下證明為更加可行的自動(dòng)化模式，控制邏輯和流程控制的問題則應(yīng)從在整個(gè)流程級別中解決轉(zhuǎn)變?yōu)樵谫Y產(chǎn)級別進(jìn)行解決。然后對每個(gè)設(shè)備的流程進(jìn)行處理和優(yōu)化，并通過通信連接到其他資產(chǎn)。這是在分層結(jié)構(gòu)分析環(huán)境下執(zhí)行的，類似于Tom DeMarco在其行業(yè)經(jīng)典文章《結(jié)構(gòu)分析和系統(tǒng)規(guī)格》4中所提出的觀點(diǎn)。

5、全新控制器需求
以資產(chǎn)為中心的方法非常類似于PLC操作方法，PLC是由Modicon在50年前引市場的。盡管這些設(shè)備已在工業(yè)領(lǐng)域流行多年，傳統(tǒng)PLC及其最近的替代產(chǎn)品可編程自動(dòng)化控制器(PAC)是否可繼續(xù)作為資產(chǎn)級別的控制裝置？這些控制器在很大程度上保留了控制基礎(chǔ)設(shè)施方面的現(xiàn)有投資，但仍需要一些其他的功能以應(yīng)對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)帶來以及在未來15到20年內(nèi)將繼續(xù)推動(dòng)的變化。

其中最重要的要求是通過以太網(wǎng)連接來提取企業(yè)生產(chǎn)力應(yīng)用程序中所使用的數(shù)據(jù)；提高處理能力來處理日益增加的復(fù)雜性；提供網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)來安全獲取開放式計(jì)算的優(yōu)勢；以及提供面向?qū)ο蟮母呒壒こ汰h(huán)境來降低工程成本，縮短工程時(shí)間。

6、控制工業(yè)資產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)
最新控制器標(biāo)志著一個(gè)新類別的產(chǎn)生：適用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的PAC。從控制的角度而言，可將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)看做工業(yè)資產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。這些新的高級PAC用于提供管理人員所需的所有資產(chǎn)信息。其面向未來的優(yōu)勢包括預(yù)編程應(yīng)用程序庫以及開放式編程環(huán)境；設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)安全；全嵌入式以太網(wǎng)；以及容錯(cuò)設(shè)計(jì)。

工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成商RASTER創(chuàng)始人Jan Dekker表示：“對于高管來說，合適的PAC將使您能夠保留最近25年所做出的大量控制基礎(chǔ)設(shè)施投資。但您也將獲得未來25年所需的適用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。”

值得一提的是，在混合行業(yè)中，能夠?qū)嶋H體現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢的最新PAC已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。而如果不進(jìn)行升級，企業(yè)會將所有隱性的收入埋沒在工廠車間。

7、促進(jìn)實(shí)際商業(yè)價(jià)值的提升
特別是在面向?qū)ο蟮募森h(huán)境中使用時(shí)，高級PAC可大幅提高商業(yè)價(jià)值。即使從短期來看，監(jiān)管棕色地帶或綠色地帶現(xiàn)代自動(dòng)化項(xiàng)目的高管也可在數(shù)月內(nèi)在這些PAC開支中看到投資回報(bào)，而不需要數(shù)年的時(shí)間。而從長期來看，以合適PAC設(shè)備為核心的自動(dòng)化項(xiàng)目應(yīng)從資產(chǎn)中獲得更高的投資回報(bào)。這些項(xiàng)目提高了全球工廠的運(yùn)營利潤率和安全性，同時(shí)直接影響到整個(gè)組織的利潤。

支持工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能的PAC可產(chǎn)生以下影響：
①提高生產(chǎn)率。例如，通過采用這種高級PAC，越南的一家飼料加工廠已將飼料生產(chǎn)速度提高了3倍。此外，通過采用標(biāo)準(zhǔn)化單一控制產(chǎn)品系列，該工廠還大幅削減了布線成本。整體上，該飼料加工廠將生產(chǎn)率提高了3%，同時(shí)將成本降低了30%。
②提高運(yùn)營可見性。如果缺少精確的資產(chǎn)位置、流程狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)，將可能導(dǎo)致每年收入增加3%，而且通常會造成離散/混合制造工廠的利潤下降，嚴(yán)重影響整個(gè)企業(yè)的凈收益。具有透明性和開放性的本地網(wǎng)絡(luò)的PAC自動(dòng)化項(xiàng)目可帶來重要的運(yùn)營可見性。
③經(jīng)濟(jì)高效的能源管理。計(jì)算顯示，通過提高能源使用數(shù)據(jù)的效率和透明度，可將中等規(guī)模設(shè)施的年度能源消耗從600萬美元減少至480萬美元。
④加快上市。在面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境中實(shí)施現(xiàn)代控制器，可節(jié)省數(shù)百萬項(xiàng)目啟動(dòng)成本，將上市時(shí)間縮短至少25%，并可從生產(chǎn)提前上線中獲得額外生產(chǎn)優(yōu)勢。
⑤網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)。在任何特定年份，制造商現(xiàn)在遭遇敵對網(wǎng)絡(luò)事件或網(wǎng)絡(luò)攻擊的概率為32%。在當(dāng)前世界中，數(shù)據(jù)違規(guī)總成本平均達(dá)到370萬美元以上，而全面的工廠范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全策略可大幅降低網(wǎng)絡(luò)攻擊的可能性，這在當(dāng)前形勢下尤為重要。
新一代控制器可以提高商業(yè)價(jià)值，因此便于簡化升級操作，即使資金成本持續(xù)面臨下行壓力。

8、概覽
不同個(gè)體對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的優(yōu)勢具有不同的評估。工廠經(jīng)理主要考慮運(yùn)營效率和員工安全；控制工程師考慮便捷的設(shè)計(jì)和出色的技術(shù)；維護(hù)經(jīng)理可能最重視快速識別問題和輕松排除故障的能力。而綜合考慮所有這些問題的高管，則必須更加關(guān)注利潤率、股東價(jià)值和公司成長等問題。

利用最先進(jìn)的PAC技術(shù)獲得工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，已經(jīng)證實(shí)這可在所有上述方面帶來巨大的收益。這些控制器可幫助制造商更快速地獲得投資回報(bào)，更重要的是可以激發(fā)全新的商業(yè)模式，幫助他們在未來幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)整體利潤的大幅提升。
作者：Peter G.Martin博士
Peter G. Martin博士是自動(dòng)化和控制領(lǐng)域的著名領(lǐng)導(dǎo)和創(chuàng)新人物。他已在該領(lǐng)域耕耘超過37年之久；著作三本書籍，合著兩本書籍，還是另外三本書籍的叢書作者；在這些學(xué)科出版過幾十篇文章和論文。他在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)衡量和控制領(lǐng)域已經(jīng)（或即將）持有多項(xiàng)專利。他被財(cái)富雜志評為“美國制造業(yè)的英雄人物”(Hero of U.S. Manufacturing)，被InTech雜志評為“控制領(lǐng)域50位最具影響力的創(chuàng)新人物”(Fifty Most Influential Innovators in Control)，并被Control雜志評為“自動(dòng)化名人堂”(Automation Hall of Fame)成員；另外還榮獲ISA的“終生成就獎(jiǎng)”(Life Achievement Award)。Martin獲得數(shù)學(xué)專業(yè)理科學(xué)士和理科碩士學(xué)位、行政和管理專業(yè)文學(xué)碩士學(xué)位、工業(yè)工程專業(yè)博士學(xué)位以及圣經(jīng)研究專業(yè)碩士和博士學(xué)位。