制造連接與數(shù)據(jù)集成

　　雖然很多企業(yè)，主要是規(guī)模較大的企業(yè)，已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展：把工廠現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)連接到公司網(wǎng)絡(luò)，但互聯(lián)企業(yè)的很多收益在很大程度上仍未得到體現(xiàn)。其原因是：把工廠現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)集成到企業(yè)系統(tǒng) -- 更不要說(shuō)把互聯(lián)網(wǎng)連接到生產(chǎn)運(yùn)行 -- 提出了很大的挑戰(zhàn)。其中最重要的是成本，來(lái)自不同廠商產(chǎn)品集成的復(fù)雜性，以及安全問(wèn)題。

　　盡管存在這些障礙，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)信息和企業(yè)級(jí)系統(tǒng)之間的缺口彌補(bǔ)已經(jīng)為愿意克服障礙的制造商創(chuàng)造了顯著的商業(yè)價(jià)值。其中潛在的回報(bào)是更快的上市時(shí)間、降低的總體成本、提高的資產(chǎn)利用率，和更有效的企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理。

　　企業(yè)信息化利用新技術(shù)：如移動(dòng)設(shè)備、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)，以無(wú)縫、安全的方式連接工廠現(xiàn)場(chǎng)與企業(yè)系統(tǒng)，從寬廣的視野來(lái)看僅收獲較少的收益。

　　但要獲得互聯(lián)企業(yè)和的快速新興“物聯(lián)網(wǎng)”(IOT)的全部?jī)?yōu)勢(shì)，制造商仍有很長(zhǎng)的路要走。在2015年1月，《工業(yè)周刊》調(diào)查了581家制造商的管理人員和經(jīng)理，不到三分之一的(28%)人員稱，他們的工廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)能夠上互聯(lián)網(wǎng);銷售額十億美元以上的大公司，也是同樣的講述;只有8%的人員說(shuō)他們的公司的基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)“完全準(zhǔn)備好”，從基于新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如數(shù)據(jù)移動(dòng)性、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)中獲益。

　　雖然較大的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)取得了顯著進(jìn)步，能使企業(yè)決策者完全訪問(wèn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，做出更明智的決策，許多中型和小型制造商還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。事實(shí)上，調(diào)查結(jié)果告訴了我們有關(guān)技術(shù)“富人與窮人”的故事：銷售額在十億美元以上的大公司，相比于中型和小型制造廠商，往往在內(nèi)部和Web中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與工廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的更大連接。

　　更大連接的優(yōu)勢(shì)

　　業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合生產(chǎn)信息的工業(yè)企業(yè)有很多的收益。從現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)的客戶訂單運(yùn)輸和交貨日期不必返回總部，銷售代表可以使用移動(dòng)設(shè)備來(lái)檢查工廠的生產(chǎn)進(jìn)度。同樣，供應(yīng)商可實(shí)時(shí)訪問(wèn)制造商的即時(shí)生產(chǎn)安排，可確保零部件在精益制造環(huán)境中的平滑暢通。

　　制造商把為工廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)連接看作對(duì)供應(yīng)鏈效率具有價(jià)值，也可用于驅(qū)動(dòng)六西格瑪效率的改進(jìn)。將近一半(45%)的公司對(duì)《工業(yè)周刊》的調(diào)查表示：可以上互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備對(duì)供應(yīng)鏈效率是寶貴的，同時(shí)有40%的人員表示這種連接能使六西格瑪獲得價(jià)值。此外，一半的受訪者說(shuō)：他們發(fā)現(xiàn)了上互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在預(yù)測(cè)性維護(hù)方面的價(jià)值。同樣，59%的人員認(rèn)為質(zhì)量和庫(kù)存控制方面有價(jià)值，56%的人員認(rèn)為在正常運(yùn)行時(shí)間方面有價(jià)值。

　　企業(yè)范圍內(nèi)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可視化，通常能為決策者對(duì)整個(gè)企業(yè)提供更好的信息。更多的收益是庫(kù)存管理更智能，能量消耗更減少，生產(chǎn)吞吐量更增加。

　　例如，一家全球領(lǐng)先的化妝品制造商安裝了羅克韋爾自動(dòng)化的FactoryTalk?Metrics軟件，在達(dá)拉斯的工廠監(jiān)測(cè)、收集和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)。新增加的生產(chǎn)線，由于令人失望的產(chǎn)量和頻繁的生產(chǎn)線停工，對(duì)用戶造成了很大的困擾。為了提高對(duì)整體設(shè)備效率(OEE)的測(cè)量，并新生產(chǎn)線(得克薩斯州，路易斯維爾)的效率和質(zhì)量獲得更大的控制，普賴姆控制公司(Prime Controls)在本地服務(wù)器上安裝了FactoryTalk Metrics，程序直接連接到工廠的網(wǎng)絡(luò)。

　　把現(xiàn)有的應(yīng)用遷移到FactoryTalk數(shù)據(jù)庫(kù)之后，工程師們可以在運(yùn)行方式分析生產(chǎn)線。他們發(fā)現(xiàn)：具有最高OEE評(píng)級(jí)的機(jī)器以最大等級(jí)運(yùn)行時(shí)，其他機(jī)器要么沒(méi)事干要么受阻 – 這種情況對(duì)人的眼睛是不可見(jiàn)的。

　　工程師們執(zhí)行必要的改進(jìn)，提高了產(chǎn)量，同時(shí)消除了在過(guò)程中造成停機(jī)的故障。為了監(jiān)視設(shè)備，F(xiàn)actoryTalk軟件配置成能進(jìn)行OEE計(jì)算和可視化?，F(xiàn)在的結(jié)果是：當(dāng)操作員收到報(bào)警，他們可以快速了解停工或低效的根源，并獲得必要的數(shù)據(jù)，確定解決該問(wèn)題所需的行動(dòng)。

　　提高連通性帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)

　　工業(yè)企業(yè)尋求在組織內(nèi)部以及與供應(yīng)商和客戶挖掘更廣泛連接的收益，必須要解決潛在風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，還要考慮升級(jí)現(xiàn)有設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施的成本。

　　在許多情況下，工業(yè)控制系統(tǒng)已經(jīng)包含增強(qiáng)安全性和可靠性的邏輯和機(jī)械的設(shè)計(jì)。這些系統(tǒng)通常包括了隨時(shí)間演變新老組件的混合。因此，一個(gè)通常的工廠現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境由老設(shè)備和新系統(tǒng)組成，其中的一些設(shè)備可能與今天較新的技術(shù)兼容，有一些不兼容。通常，在打開(kāi)至更大的連接和數(shù)據(jù)可訪問(wèn)時(shí)，這些異構(gòu)的控制環(huán)境不可避免導(dǎo)致在新網(wǎng)絡(luò)中更大的曝光風(fēng)險(xiǎn)。

　　使用以太網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP / IP)時(shí)，能在不同的系統(tǒng)和應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)互操作，在整個(gè)業(yè)務(wù)中，在工廠層設(shè)計(jì)成融合運(yùn)營(yíng)技術(shù)與信息技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)效果最好。EtherNet / IP是全球領(lǐng)先開(kāi)放的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，為跨接系統(tǒng)和子系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，可從最終客戶的IT基礎(chǔ)設(shè)施連接到儀表級(jí)。 EtherNet / IP的使用相同的以太網(wǎng)和TCP / IP協(xié)議族，這些協(xié)議已經(jīng)用于電子郵件、因特網(wǎng)和其他商業(yè)應(yīng)用，提供了性能、彈性和傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案的安全性。

　　雖然這種開(kāi)放性和互操作性增加了相當(dāng)好的收益，但也打開(kāi)了來(lái)自企業(yè)外部潛在的網(wǎng)絡(luò)威脅。事實(shí)上，比起與工廠現(xiàn)場(chǎng)更大的連通性，銷售額在十億以上較大的工業(yè)企業(yè)往往更關(guān)心安全問(wèn)題。根據(jù)《工業(yè)周刊》調(diào)查：大型廠家約有43%的人員認(rèn)為安全是機(jī)器擁有互聯(lián)網(wǎng)連接的一個(gè)障礙，而所有制造商的比例為32%。

　　出于這個(gè)原因，在內(nèi)部和外部擁抱更大連接性的工業(yè)企業(yè)必須制定一種安全策略，涵蓋工廠和更廣泛的企業(yè)。安全的設(shè)計(jì)必須納入各級(jí)IT架構(gòu)，包括在工廠現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備、控制系統(tǒng)，以及工廠現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。公司需要采用整體的觀點(diǎn)來(lái)看待工業(yè)安全、針對(duì)人員、流程和技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，保持運(yùn)營(yíng)的完整性并保護(hù)工業(yè)的資產(chǎn)。

　　在大多數(shù)情況下，這意味著遵從“防御縱深”的戰(zhàn)略，解決內(nèi)部和外部的安全威脅。這是基于這樣的前提：任何保護(hù)的單點(diǎn)或各個(gè)防火墻有可能，而且很可能被持續(xù)攻擊者隨時(shí)間而滲透。最有效的防御解決方案是架設(shè)多層防御，包括物理的、電子的和程序的。在這種方式下：

　　● 安全內(nèi)置于基礎(chǔ)設(shè)施，并成為整體網(wǎng)絡(luò)安全內(nèi)一組層;

　　● 攻擊者必須先穿透或繞過(guò)每個(gè)安全層未被發(fā)現(xiàn);并且

　　● 任何單點(diǎn)穿透可以通過(guò)其他層提供的不同功能變量來(lái)阻擋。

　　在工廠層包含的數(shù)據(jù)爆炸 – 在生產(chǎn)中的驅(qū)動(dòng)器，伺服系統(tǒng)，可編程邏輯控制器(PLC)-- 保證較高的安全水平，以確保產(chǎn)品和流程信息得到充分的保護(hù)。普遍接受的觀點(diǎn)是：PLC是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息中心點(diǎn)，已超過(guò)了各種功能更強(qiáng)大的設(shè)備，在今天的生產(chǎn)設(shè)施中構(gòu)成了自動(dòng)化環(huán)境。通過(guò)互聯(lián)企業(yè)，今天很多的工廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)智能手機(jī)和其他設(shè)備獲取 – 實(shí)際上，作為使用和需求，這些信息在機(jī)械區(qū)中進(jìn)出移動(dòng)??。

　　盡管通過(guò)Web使雇員、客戶和供應(yīng)商得到了制造生產(chǎn)的數(shù)據(jù)并獲得收益，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)涉及到廠級(jí)信息，許多制造商仍然猶豫不決。而使生產(chǎn)機(jī)械上互聯(lián)網(wǎng)的最大擔(dān)憂是成本 -- 銷售額在十億美元以上企業(yè)的50%人員表示：這是工廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上互聯(lián)網(wǎng)的主要障礙，緊隨其后是安全性令人擔(dān)憂(43%)。

　　制定移動(dòng)設(shè)備策略

　　安全問(wèn)題在工業(yè)企業(yè)中也顯得尤為突出，需要部署物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略進(jìn)行解決。盡管每個(gè)消費(fèi)者擁有或使用智能手機(jī)的事實(shí)，員工使用這些設(shè)備訪問(wèn)生產(chǎn)信息仍然相對(duì)有限。只有四分之一的制造商回應(yīng)《工業(yè)周刊》的調(diào)查，已對(duì)員工的移動(dòng)設(shè)備提供工廠現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，并且他們僅為上級(jí)管理者或其他選擇員工這樣做而已。僅有5%的制造商為所有員工提供移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)工廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

　　大型制造商的大部分(51%)報(bào)告關(guān)心外部移動(dòng)設(shè)備的安全問(wèn)題。很多企業(yè)都通過(guò)建立明確的政策處理這個(gè)問(wèn)題，讓員工自己管理對(duì)公司數(shù)據(jù)的訪問(wèn) – 基于企業(yè)和工廠 -- 同時(shí)使用公司配發(fā)的智能手機(jī)以及員工自有的移動(dòng)設(shè)備。

　　安全問(wèn)題也影響著制造商的計(jì)劃，以利用云進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。而大型企業(yè)的21%報(bào)告，在私有云中存儲(chǔ)工廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，只有5%正使用公共云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。總體而言，16%的制造商在私有云中存儲(chǔ)工廠現(xiàn)場(chǎng)信息，但只有3%使用公共云。

　　互聯(lián)企業(yè)在行動(dòng)：交付成果

　　互聯(lián)企業(yè)最有力的收益之一是運(yùn)營(yíng)性能的可視化能力，并在問(wèn)題發(fā)生前或發(fā)展的早期采取迅速行動(dòng)解決生產(chǎn)問(wèn)題。工廠通常需要根據(jù)操作員的角色或監(jiān)管等級(jí)不同觀看不同的畫(huà)面。例如，不同的組，如工程、維護(hù)和操作，所有都需要定制的??可視化圖形，滿足在工廠中角色的需要。

　　羅克韋爾自動(dòng)化的FactoryTalk VantagePoint?EMI軟件提供了儀表盤(pán)、趨勢(shì)顯示、分析和報(bào)告功能。它繪制來(lái)自不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，并把它一起放入名為統(tǒng)一生產(chǎn)模型(UPM)的單一格式。

　　一家使用統(tǒng)一生產(chǎn)模型(UPM)的公司是賽博創(chuàng)工程(Cyber??trol Engineering)，他們使用UPM為管道公司建立一個(gè)過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)范圍的可視化。管道公司操作150座泵站，每座泵站使用一臺(tái)Allen-Bradley的ControlLogix PLC。UPM用來(lái)表示從每個(gè)遠(yuǎn)端站發(fā)來(lái)的巨大歷史數(shù)據(jù)，使工程師可以利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行決策。靈活性、現(xiàn)成的解決方案為每個(gè)泵站使用UPM啟用了管道操作員檢查排放壓力。該公司發(fā)現(xiàn)UPM作為診斷和分析各種條件的工具非常有效。

　　另一家需要更好可視化操作的公司是赫優(yōu)社(Hillshire)，該公司每年船運(yùn)1.5億磅吉米迪安早餐腸。該公司需要控制和維護(hù)每個(gè)包中產(chǎn)品精確的數(shù)量。評(píng)估整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程后，該公司考慮不同的解決方案，最后決定用三個(gè)儀表盤(pán)來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)。其結(jié)果使公司能夠收集關(guān)鍵可執(zhí)行數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)趨勢(shì)，并做出更好的決策。

　　用羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu)與所有Allen-Bradley控制標(biāo)準(zhǔn)化的工廠基礎(chǔ)架構(gòu)，使國(guó)王夏威夷面包店的15萬(wàn)平方英尺的亞特蘭大工廠提供了高品質(zhì)產(chǎn)品，同時(shí)，由于非常友好的人機(jī)界面(HMI)，最小化了新員工的學(xué)習(xí)時(shí)間。工廠員工使用羅克韋爾自動(dòng)化的FactoryTalk VantagePoint能看到生產(chǎn)歷史以及發(fā)展趨勢(shì)。如果一臺(tái)設(shè)備開(kāi)始失效，操作員可以預(yù)先確定問(wèn)題并采取糾正措施。

　　在另一起案例中，一家加拿大水/污水運(yùn)營(yíng)六個(gè)污水處理廠，希望通過(guò)實(shí)施制造智能戰(zhàn)略升級(jí)運(yùn)營(yíng)管理。其目標(biāo)是減少停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)并且優(yōu)化運(yùn)營(yíng)。該公司的系統(tǒng)集成商，格蘭泰克(Grantek)，提供一種基于羅克韋爾自動(dòng)化FactoryTalk VantagePoint軟件的解決方案。該應(yīng)用提供了生產(chǎn)的可視化，把公司所有的歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)基于Web的報(bào)表工具集成在一起，使用戶了解經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)的全面情況。

　　因?yàn)镕actoryTalk VantagePoint的用戶體驗(yàn)非常直觀，公司操作員現(xiàn)在可以通過(guò)基于Web系統(tǒng)的簡(jiǎn)單點(diǎn)擊，就能按照角色訪問(wèn)相應(yīng)的信息。操作員需要對(duì)每個(gè)水/污水處理廠特定的生產(chǎn)信息做出快速?zèng)Q策，而管理者往往需要更高級(jí)別的儀表盤(pán)顯示，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行快速評(píng)估。

　　其結(jié)果是：水/污水運(yùn)營(yíng)的信息收集和報(bào)告過(guò)程從兩到四人四天的工作量減少為一人半小時(shí)的工作量。在生成合規(guī)和特別報(bào)告中公司估計(jì)每年可節(jié)約720小時(shí)。

　　到互聯(lián)企業(yè)的路線圖

　　因?yàn)檫B接變得更加普及，并且物聯(lián)網(wǎng)成為工業(yè)、制造商和工業(yè)運(yùn)營(yíng)商的現(xiàn)實(shí)，采用這些新技術(shù)才能構(gòu)建新的完全互聯(lián)的世界。實(shí)現(xiàn)連接的高水平，需要鍛造信息技術(shù)和運(yùn)營(yíng)技術(shù)間的無(wú)縫結(jié)合。

　　顯然，今天的制造企業(yè)還有很多工作要做。只有5%的公司回應(yīng)《工業(yè)周刊》調(diào)查時(shí)稱：他們目前正在開(kāi)始智能制造計(jì)劃 -- 定義基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和信息的集成，提供實(shí)時(shí)了解和決策制定。然而，通過(guò)智能制造承諾吸引的制造商，48%的公司 “非常感興趣”或“有點(diǎn)興趣?！?/FONT>