一個無縫和安全的互聯(lián)企業(yè)，能使信息在內(nèi)部部門及外部合作伙伴、供應商和客戶之間實現(xiàn)共享。正在互聯(lián)的企業(yè)需要全面了解制造的復雜性、新興技術、信息、控制和網(wǎng)絡技術的機會，以及人員角色和相關責任。
為了在競爭中保持領先，企業(yè)必須仔細評估，繪出一張路線圖;捕捉正確的數(shù)據(jù)，轉化為工作數(shù)據(jù)資本(WDC)?；谧陨淼慕?jīng)驗，羅克韋爾自動化明白兩者的復雜性和通過這個過程帶來的回報。
隨著生產(chǎn)設施和配套供應鏈的全球化，產(chǎn)品類型的庫存單位(SKU)超過了387,000種，包括庫存建立、訂單配置(CTO)和訂單工程(ETO)，一個產(chǎn)品訂單平均包括了200個不同的零件編號，羅克韋爾自動化也面臨著許多與客戶相同的壓力，如管理的復雜性和去除低效率。為客戶縮短響應時間、確保原材料供應、提高供應鏈的協(xié)調(diào)并使工程師們能更好的合作，這需要更多的戰(zhàn)略方針，在生產(chǎn)、企業(yè)系統(tǒng)和供應鏈之間信息共享。
信息創(chuàng)新正在蓬勃發(fā)展。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧端點、大數(shù)據(jù)和分析、虛擬化和移動性的發(fā)展是下一個進化步驟，可進一步實現(xiàn)互聯(lián)企業(yè)長達數(shù)十年的追求。這樣做時，企業(yè)應很好利用最強大的武器：自己的數(shù)據(jù)。這種無形商品能更好了解企業(yè)運營的績效，尤其在精細的水平上，這樣企業(yè)才可以改善運營，以更有效的方式生產(chǎn)更多更高質量的產(chǎn)品。
企業(yè)現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是：如何把探索和理論的互聯(lián)企業(yè)轉變成合理和現(xiàn)實的互聯(lián)企業(yè)?因為從概念到實現(xiàn)需要考慮很多的因素。這些因素涉及到企業(yè)的運營技術(OT)和信息技術(IT)的各個方面，本文將按照需求進行裁剪，針對工廠經(jīng)理，以及那些每天參與工廠運營的人員進行介紹。
部署
啟動互聯(lián)企業(yè)項目涉及到人員、決定和進程。羅克韋爾自動化公司設計了基于互聯(lián)企業(yè)成熟模型的五個關鍵階段：
第1階段：評估;
第2階段：安保和升級網(wǎng)絡和控制;
第3階段：定義并組織工作數(shù)據(jù)資本;
第4階段：分析;
第5階段：協(xié)作。
理想情況下，每個階段都應該進行評估、設計和實施。值得注意的是：各階段并不相互排斥，在某些方面，這些階段是互相依賴的，企業(yè)可以從最適合階段啟動這個過程，滿足企業(yè)的獨特需求。
本文描述了互聯(lián)企業(yè)成熟模型的每個階段，但主要集中于提供關鍵考慮因素，從羅克韋爾自動化互聯(lián)企業(yè)的部署實踐中，吸取寶貴的經(jīng)驗。
1.評估
進行基線評估是關鍵的第一步。留心企業(yè)運營當前和未來的狀態(tài)?？紤]企業(yè)的產(chǎn)品質量、停機時間、生產(chǎn)效率和整體設備效率(OEE)和其他目標。確定主要目標、問題和度量指標，并考慮在哪里提高效率。
評估中提出的一些關鍵問題??包括：
網(wǎng)絡基礎設施
● 企業(yè)目前是否使用多種不同的網(wǎng)絡?
● 企業(yè)的機器或設備與配套站點的整合是否很好?他們之間是否可以進行通信?
● 如果在四個車間出現(xiàn)同樣的問題，解決和支付是否要用四種不同的方式?
● 車間現(xiàn)場運行到企業(yè)和商業(yè)系統(tǒng)的連接是否很好?企業(yè)是否知道如何改進自己的流程?
生產(chǎn)環(huán)境
● 什么樣的環(huán)境挑戰(zhàn)企業(yè)車間的底層設備-- 溫度、濕度、振動、噪聲?
● 連接設備的要求是什么?不僅是生產(chǎn)區(qū)，也包括每個生產(chǎn)單元。
● 當新員工進入車間的流程時，需要什么樣的培訓?
● 自動化是否解決了勞動力不足的問題?
● 在什么地方可以消除過時的硬件和多余的應用程序?
● 企業(yè)是否為改善運營連接了所有的正確對象?
數(shù)據(jù)與報告
● 數(shù)據(jù)收集和報告生成多少是自動的(手動的)?
● 企業(yè)想收獲的指標，什么是今天還不能或現(xiàn)有系統(tǒng)還不能做到的?
● 企業(yè)車間性能與關鍵績效指標(KPI)的比較情況怎么樣?
● 企業(yè)是否看到自己車間與生產(chǎn)相同產(chǎn)品的其他車間之間的性能差異?
● 企業(yè)的報告是標準化的嗎?
● 數(shù)據(jù)語境是否針對角色，例如，能否讓操作員快速、清晰地讀出可操作的信息?
● 如果發(fā)現(xiàn)有不符合預期的地方，企業(yè)要多長時間做出反應?
● 沒有互聯(lián)的地方，企業(yè)如何發(fā)現(xiàn)不知道的事情?
安保
● 企業(yè)是否有現(xiàn)場的安保策略和規(guī)程，是強制執(zhí)行的嗎?
● 目前現(xiàn)場使用什么樣的網(wǎng)絡安保應用?
● 企業(yè)僅依靠單一的安保解決方案，還是使用多個安保層?
● 誰可以訪問數(shù)據(jù)?
● 企業(yè)可以審計設備、產(chǎn)品、人員的現(xiàn)場活動和創(chuàng)建審計日志嗎?
● 企業(yè)是否提供基于角色的信息訪問?還是不授權可以訪問一切?
對企業(yè)現(xiàn)在做什么和未來要做什么的評估是非常關鍵的。互聯(lián)企業(yè)模型可使企業(yè)更容易利用新技術的優(yōu)勢，其中包括：
● 無線/移動性;
● 虛擬化;
● 云計算;
● 視頻;
● 安保;
● 數(shù)據(jù)分析;
● 遠程服務。
網(wǎng)絡的物理布局很重要，但網(wǎng)絡可用性更加重要。
例如，多臺交換機和網(wǎng)絡路徑可避免關鍵過程的單點失效。類似地，理解實時通信的需求有助于確定特定的設計考慮因素，如網(wǎng)絡延遲和抖動，這可能會影響網(wǎng)絡性能和機械性能，然后影響運營績效。
對于每個制造商，互聯(lián)企業(yè)的樣子、行動和規(guī)模不盡相同，這取決于各自的獨特需求?？赡馨◣资_連接的設備，也可能連接數(shù)以萬計的設備。
一項完整的評估，不僅可以讓企業(yè)選擇合適的規(guī)模，滿足特定的需求，而且還可以為企業(yè)節(jié)省設備、部署、運行和維護方面的成本。
例如，羅克韋爾自動化在基線評估過程中，對發(fā)現(xiàn)的問題進行了改進，包括執(zhí)行更緊密集中的全球流程和供應鏈。制造商各自的工廠中會有很多變化，包括不同的企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和定制應用程序，因此很難建立準確的企業(yè)整體基準，如測量整個企業(yè)的生產(chǎn)效率和設備效率。
需要開發(fā)一個清晰藍圖，在過程之間保持一致性，在人才之間提高合作，優(yōu)化供應鏈。如果企業(yè)正在糾結如何訪問運營數(shù)據(jù)或采取什么方法達到想要的連接水平，請尋求這方面的專家。解決方案供應商可以利用他們的經(jīng)驗和與其他公司的合作關系，推薦其他領域的專家。
建立跨部門團隊
協(xié)同應該是在設計階段開始的目標，而不是事后再部署。開始涉及的人越多，得到的結果會越好。
羅克韋爾自動化的經(jīng)驗告訴企業(yè)：請盡可能多的人參與到項目，角色廣度的增加 -- 運營、IT、工程–對過程的理解和熟悉也增加。有更多人的參與，對每個角色建立和理解需要的連接類型、輸出目標和可操作信息是至關重要的。
在設計和部署方：工廠和/或MES管理者應是為企業(yè)設施定義需求的領導角色，建立一個規(guī)范性文件，并為部署指定要求。IT部門執(zhí)行大部分的系統(tǒng)開發(fā)和配置。
在車間級別：現(xiàn)場經(jīng)理顯然是非常重要的，從最初的項目引入、設計到部署，應確?；ヂ?lián)企業(yè)能幫助車間實現(xiàn)其目標。企業(yè)應該聘請工廠中的人擔任項目的現(xiàn)場經(jīng)理。他們將作為關鍵現(xiàn)場人員之間的管道-- 如質量經(jīng)理、控制工程師和運營技術(OT)人員-- 設計和部署團隊。
在項目部署的幾周內(nèi)，這些團隊成員應該在現(xiàn)場一起測試系統(tǒng)和試運行。人員培訓包括在模擬環(huán)境下測試系統(tǒng)，工人可以對系統(tǒng)的功能更加熟悉，使他們能用這些功能并了解新流程。
即使在部署之后，協(xié)同也非常重要，這能幫助互聯(lián)企業(yè)進行更長時間的運行。例如，與羅克韋爾自動化合作，建立一個由多個工廠頂尖工程師和工廠經(jīng)理組成的交流團隊，定期分享最佳實踐、經(jīng)驗教訓和最新發(fā)展。在流程不斷發(fā)展，持續(xù)改進的過程中，使工程師和工廠經(jīng)理能產(chǎn)生新想法或了解其他廠是如何運營的，并有可能成為最佳實踐。
2.安保和升級網(wǎng)絡和控制
互聯(lián)企業(yè)真正的“互聯(lián)”應該具有自動化系統(tǒng)和企業(yè)系統(tǒng)之間公共的網(wǎng)絡基礎設施。EtherNet/ IP有助于使用標準的以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)實現(xiàn)網(wǎng)絡技術融合。
EtherNet/ IP有以下優(yōu)勢：
● 融合多種應用，如離散、連續(xù)流程、批處理、驅動器、功能安全、運動控制、電力、時間同步、監(jiān)督信息、資產(chǎn)配置/診斷和能源管理。
● 基于標準IT技術面向未來的網(wǎng)絡設計，提高可持續(xù)性和降低部署風險。
● 通過公共網(wǎng)絡基礎設施，還可以支持更好的資產(chǎn)利用率。
● 通用工具集，如用于設計、部署和故障排除，以及人員所需技能的培訓。
● 標準和已建的IT安保技術、最佳實踐、策略和規(guī)程。
● 工廠和企業(yè)范圍內(nèi)的信息共享，由于IP的普及和信息可路由，數(shù)據(jù)可以跨越多個鏈路，如現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)和Wi-Fi。
一種公共的??網(wǎng)絡基礎設施能幫助企業(yè)整合商業(yè)系統(tǒng)與運營系統(tǒng)，提高性能、合規(guī)(包括產(chǎn)品系列的跟蹤和追蹤)和供應鏈管理。通過使用單一的網(wǎng)絡技術，商用設備也可以更多地連接自動化和控制系統(tǒng)設備，可以提高資產(chǎn)利用率、優(yōu)化和管理，并促進更好的協(xié)同。單一網(wǎng)絡技術能為公司支持更多的應用，如能源管理和可持續(xù)發(fā)展。提高了工業(yè)自動化和IT部門的協(xié)同，這在以前幾乎沒有交互，但現(xiàn)在能夠協(xié)作和共享標準、最佳實踐、創(chuàng)新和安保策略、規(guī)程和技術。
與企業(yè)的IT團隊一起工作將確保融合網(wǎng)絡的運行是最優(yōu)化的，無論從帶寬還是遠程訪問的安全性。例如，不同的網(wǎng)絡拓撲將對控制和信息數(shù)據(jù)形成不同的可用性和完整性級別。使用管理基礎設施的技術，如應用服務質量(QoS)能最小化敏感控制數(shù)據(jù)的延遲或抖動，幫助企業(yè)實現(xiàn)預期的生產(chǎn)目標。
此外，在企業(yè)的評估階段就要考慮未來的需求，確保老網(wǎng)絡能夠遷移到新的網(wǎng)絡架構中，如無線射頻識別(RFID)閱讀器、視頻和移動連接。
即使企業(yè)今天沒有看到數(shù)據(jù)生成傳感器和其它“智能”設備的需求，考慮一下從現(xiàn)在往后2到3年出現(xiàn)的情況，這些互聯(lián)設備將會陸續(xù)出現(xiàn)。
開放的網(wǎng)絡，如EtherNet / IP，還使企業(yè)更容易利用現(xiàn)代控制技術的優(yōu)勢。例如，可編程自動化控制器(PAC)可以通過網(wǎng)絡通信，支持信息日益增加的密集型應用，例如批處理，需要更多的存儲器。在網(wǎng)絡上，PAC能夠把變頻器和運動控制融合到一臺控制器中，提高了性能，維護更少的組件和備件。
多層次的安保：連接所有站點和生產(chǎn)資產(chǎn)帶來了收益，但也引入了風險，形成內(nèi)部和外部的威脅，如惡意件和意外事件-- 來自黑客、病毒、缺教的員工和無意的承包商，等等。
安保應該是多層的-- 同時使用物理和電子防御-- 確保威脅可在生產(chǎn)區(qū)中的多層多種保護中停止。單一技術或方法現(xiàn)在不足以對抗存在的多種威脅。
在這個問題上，羅克韋爾自動化在設計階段就融入了安保理念，而不是在系統(tǒng)安裝后再執(zhí)行。與工業(yè)安保專家和合作伙伴一起工作，包括思科，結合控制系統(tǒng)設計和最佳實踐，用技術和專業(yè)服務管理所有層，包括設備、控制器、流程和企業(yè)。該解決方案允許部署當前的防御方案，升級辦公室和工廠網(wǎng)絡。
這個最佳實踐包括了縱深防御策略，這是IEC62443標準系列推薦的方案，也是國家標準與技術研究所(NIST)特別報告800-82和美國國土安全部對外報告INL/ EXT-06-11478的內(nèi)容。多方位策略包括工廠中以下關鍵區(qū)域的安全性：
● 策略與規(guī)程：管理制造或工業(yè)運營與IT企業(yè)及其相關風險的差異，實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營目標。這不僅僅涉及技術，還需要策略、規(guī)程和行為，如一個強勁的密碼策略，要求密碼有過期和復位功能，以及基于角色的訪問控制策略。
● 物理安全：基于網(wǎng)絡的授權，使用防護裝置、防護門、RFID閱讀器和其他機制，限制人員(員工、供應商和其他訪客)進入辦公場所。這包括基于角色的訪問地點，如設施、控制室、盤柜，還有技術，如控制面板、設備和布線。物理安全也包括非網(wǎng)絡防護措施，如鎖定電氣柜和阻塞開放端口。
● 網(wǎng)絡安全：使用防火墻、入侵檢測 /入侵防御系統(tǒng)(IDS / IPS)、有安保功能的管理型交換機和路由器保護企業(yè)的網(wǎng)絡基礎設施。利用如虛擬專用網(wǎng)絡(VPN)、虛擬局域網(wǎng)(VLAN)、訪問控制列表(ACL)，以及其他的技術。
● 計算機加固：降低外部和內(nèi)部對工廠車間計算機的威脅，包括工業(yè)計算機和人機界面(HMI)，使用防病毒軟件、補丁管理，禁用自動更新、應用程序刪除，應用主機入侵檢測系統(tǒng)和阻塞未使用的端口。
● 應用安全：使用認證、授權和審計軟件(AAA)，把安全注入到工業(yè)控制系統(tǒng)的應用中。
● 設備加固：重新配置嵌入式設備的默認設置，使訪問具有更多的限制。使用符合工業(yè)標準的設備，使用強力密碼，在可能的情況下使用加密。
網(wǎng)絡安保和計算機加固的一個重要方面是工業(yè)隔離區(qū)(IDMZ)的執(zhí)行情況，這也是IEC62443系列標準和NIST的推薦做法。IDMZ應該放在制造和企業(yè)的區(qū)域之間，安全地管理兩者之間的信息流。兩個區(qū)域之間仍然可以通信，但兩邊的所有流量必須在DMZ終止。
縱深防御的戰(zhàn)略比較徹底地應對了安保問題，而且實施也不需要限制或者費力。建立一個協(xié)同團隊，負責互聯(lián)企業(yè)的安保設計、開發(fā)和部署，這會提高利益相關者的信心，確保員工能夠采用該安保策略。這個團隊也有助于企業(yè)平衡安保策略與關鍵制造目標，如降低平均修復時間(MTTR)和提高整體設備績效(OEE)。
最后，企業(yè)的安保策略應該是一種持續(xù)性過程，沒有最終目的。安保不應該簡單地看作是“一錘子”買賣，永遠也不會完結。就像互聯(lián)企業(yè)，運營和威脅形勢在不斷發(fā)展，所以應該使用多層的安保方法。
3.定義并組織工作數(shù)據(jù)資本
隨著企業(yè)使用運營數(shù)據(jù)的經(jīng)驗增加，這可幫助互聯(lián)企業(yè)解決很多問題。也許企業(yè)正在糾結是否能從“壞”數(shù)據(jù)中分離出“好”數(shù)據(jù)，或者如何將數(shù)據(jù)轉換成有意義的信息。企業(yè)可能仍然使用Excel電子表格開發(fā)的人工報告，這可能產(chǎn)生麻煩，容易出現(xiàn)人為錯誤和不是實時信息。企業(yè)應與其他工廠、供應商和客戶信息共享，分享最佳實踐，讓企業(yè)更深入地洞察供應商交貨情況，提高企業(yè)應對客戶需求變化的能力，縮短產(chǎn)品投放市場的時間。
隨著制造智能軟件的實施，面臨的挑戰(zhàn)可能是讓制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)收集不同的數(shù)據(jù)、進行過濾，并表示為有意義的信息。這些數(shù)據(jù)不僅來自生產(chǎn)設備也來自線上的“智能”設備，甚至來自整個供應鏈。把數(shù)據(jù)轉化為行動是最關鍵的環(huán)節(jié)。
羅克韋爾自動化公司集成了FactoryTalk?ProductionCentre?軟件(MES)與工廠車間和企業(yè)商業(yè)系統(tǒng)之間的通信，而不是由線上的每個站創(chuàng)建文檔。該軟件收集并以更系統(tǒng)的、更實用的方式排序數(shù)百萬個數(shù)據(jù)點。例如，如果一個特定的電路板，一直未能通過質量檢查，工廠管理人員現(xiàn)在可以利用這些數(shù)據(jù)來推動改進產(chǎn)品的設計和開發(fā)。該軟件對ERP系統(tǒng)的輸入和輸出有效供給信息，減少了工程時間，提高了制造盈利。
4.分析
基于數(shù)據(jù)的分析可被視為實時的KPI儀表板，可以與其他實時數(shù)據(jù)以及與歷史性能數(shù)據(jù)一起監(jiān)視。使用基于Web的報告，該數(shù)據(jù)可以用于表示，并安全地在整個組織中傳播。
除了提供關鍵信息的KPI，如質量、生產(chǎn)率、設備綜合效率(OEE)和停機時間，該數(shù)據(jù)也可以發(fā)送到ERP系統(tǒng)。對訂單的生產(chǎn)進行設置，例如，可以跟蹤對工單的勞動力成本，并把勞動數(shù)據(jù)備份到企業(yè)，調(diào)整訂單價格。在工廠級，這種數(shù)據(jù)也可以用于檢查，讓企業(yè)更好的理解直接和間接勞動時間，或者提供客戶變化的歷史數(shù)據(jù)。
羅克韋爾自動化公司已經(jīng)使用工作數(shù)據(jù)資本(WDC)實現(xiàn)了：
● 把庫存時間從120天降低到82天;
● 每年在資本回避中節(jié)省了30%;
● 供應鏈配送從85% 提高到96%;
● 減少了50%的交貨時間;
● 提高了客戶服務標準，包括時間，從82%到98%，并減少了50%的每百萬部件的質量問題;
● 每年的生產(chǎn)率從4%提高至5%。
另外請記住，這種數(shù)據(jù)可供更多的車間員工分享，使他們能夠更快地做出更明智決策。在移動設備上對技術員提供停機事件數(shù)據(jù)，例如，可以幫助他們更快速地發(fā)現(xiàn)哪里出了問題，識別模式能提供預測性維護的見解，需要解決什么問題，必要的工具在哪里或者備件在哪里。
5.協(xié)同
一個完全互聯(lián)企業(yè)的最大收益是具有超越人員、設備和機器共享有價值信息的能力。
如前所述，跨部門將人們聚集在一起對互聯(lián)企業(yè)的發(fā)展是至關重要的。但也必須考慮部署什么功能幫助企業(yè)走向協(xié)同，無論在某一車間，還是在車間和企業(yè)之間，或者是跨越多個設施和供應鏈。
這可以包括部署移動應用，讓現(xiàn)場生產(chǎn)的員工獲得實時信息，例如OEE。當停機事件發(fā)生時，移動設備也可以為維修人員提供有價值的診斷數(shù)據(jù)，使他們馬上知道哪里出了問題，什么樣的問題，在那里可以得到的工具來解決它。
云計算可以提高整個供應鏈的協(xié)同，這可以幫助企業(yè)改進需求的規(guī)劃和更好地管理庫存。企業(yè)可以使用遠程監(jiān)視和診斷技術作為產(chǎn)品交付的一部分，讓企業(yè)的技術人員與遠方的客戶連接，進行實時診斷。
部署之后
在一個完美的世界里，企業(yè)能夠識別所有數(shù)據(jù)，提供所有企業(yè)想要從運營中挖掘數(shù)據(jù)和信息，然后寫出企業(yè)的報告。這可以幫助企業(yè)追溯變化，在以后改進系統(tǒng)。
這是一個值得追求的目標，但要記住互聯(lián)企業(yè)是一個持續(xù)改進的過程。它會不斷進化，即使是具有最好制備的制造商。
通過簡單方法使企業(yè)獲得了新生，企業(yè)的運營已經(jīng)實現(xiàn)了巨大的飛躍-- 從工業(yè)時代進入了信息時代。
