118金博宝appLNS研究院长期以来一直遵循开放和互操作系统的运动，首先是在IT组件和系统，现在通过过程工业自动化技术国际用户协会(NAMUR)和开放过程自动化论坛(OPAF)的倡议在自动化系统中，LNS研究院是其中的开放小组成员。这两个组织都提出了利用现有标准来加快和简化采用的标准。这篇博客的目的并不是争论两个团体合作的计划的利弊。相反，我们假设:
开放的、可互操作的系统的价值主张远远超出了控制系统层，延伸到制造管理和执行系统，为客户提供价值，为为他们服务的运营公司提供收入。
产业转型(IX)领导者比IX追随者更接受这些系统。他们了解这些系统在制造中的作用，并在更大的制造生态系统中更好地组织和专注于架构、交付和支持它们。
什么是系统?
首先，它有助于后退一步并定义一个系统。大多数定义都非常相似……“系统是高度集成以实现总体目标的部分(或子系统)的有组织的集合。”系统有各种输入，这些输入经过一定的过程产生一定的输出，共同完成系统的总体预期目标。所以，一个系统通常是由许多更小的系统或子系统组成的。我们知道有很多类型的系统，从简单到复杂。这个定义意味着系统组件不仅交换数据，而且彼此交互，理想情况下，“左手知道右手在做什么”。值得注意的是，我们不仅仅是在谈论控制系统，而是涉及人员、流程、技术和网络物理关系的所有级别的系统。
图1 -性能最大化
让我们以连续大p为例、行业。上面的图1显示了用于驱动工厂的一组通用应用程序之间的关系。这些应用程序通过级联数据流连接，该数据流从计划和调度开始，在与实际工厂交互后返回。这些组件是一个系统吗?人们可以认为软件应用程序是一个系统，其中一些组件一旦实现，本质上就是自己运行。但我们t我想答案是否定的。协调并将它们结合在一起的驱动力是人。其次，从每个组件获取数据并对其进行分析以了解总体性能以及软件系统与物理操作(更不用说人类操作)之间的动态交互有多容易?答案就是现在;这几乎是不可能的。
我们说过，图1中的组件不构成一个系统……事实上，唯一的组件是一个系统是过程控制系统。我们如何将这些组件系统化?那么，哪些系统管理这些系统呢?118金博宝appLNS研究表明，这些问题不仅仅是流程和过程控制工程师和IT来回答的，尽管他们在这方面发挥着至关重要的作用。
现在，我们必须在更大的范围内考虑系统、组织理论和设计，以及它们不仅对运营的影响，而且对管理系统本身的影响。这些问题应该引起高级管理层的注意，因为他们正在建立一个卓越制造的新时代的愿景，不受人数的限制，而是受现有人才和系统的丰富程度的限制，这些都完全由数字技术实现。这些问题的答案说明了一家公司业务模式的核心，以及他们将如何在不断变化的环境中维持自己。118金博宝app
图2 -系统的系统概念
什么是开放、可互操作的系统?
一个开放的，可互操作的系统是一个组合Ents和协议遵循独立于特定供应商的标准。在控制系统级别，有两种主要方法，第一种是NAMUR开放体系结构(NOA)，第二种是开放过程自动化标准(O-PAS)™）.
NOA围绕并扩展了现有的过程控制系统，实现了新数字技术的集成。现有的控制系统仍然是专有的，但开放以支持OPC UATM协议。这允许数据单向地从核心专有系统流向it端系统。
图3 - NAMUR开放架构
［图片由德国工业自动化技术联合会。］
NOA NE175规定，NOA应是开放的、非专有的和可互操作的(即独立于单个提供商)，这将通过使用现有的开放标准来实现。为了实现跨供应商、互操作的监控和优化(M+O)应用，需要在OPC UA内定义和实现一个标准化的信息模型，该模型具有标准化的参数和语义。预计将在NE176发表。然而，实现OPC UA接口并不能保证访问M+O的所有数据和功能。这将取决于私有系统的哪些元素被暴露给OPC UA接口(如果可能的话)。对于遗留的专有系统，这可能是一个限制因素。不是所有的传统系统都能容纳OPC UA服务器。
O-PAS更进一步。它从根本上重构了专有系统的主要组件。其思想是，人们可以混合、匹配、重用和升级来自不同供应商的组件，同时仍然保持一个功能良好、可靠和设计安全的系统。它避免了仅仅为了获得升级和新功能而批量更换系统。O-PAS定义了边界，其互操作性仅限于符合要求的组件。它利用OPC UA作为其通信协议的选择，像NOA一样，建立在现有标准的基础上。
图4 - O-PAS架构[图片由Open Group提供]
虽然开放系统是一个具有外部交互的系统，但LNS研究认为，一个真正开放和可互操作的系统不仅可以交换数据，而且一个系统可以操纵其他系统118金博宝app，包括操纵其他系统的子系统。在我们实现制造系统现代化并从自动化转向自主的过程中，访问系统数据和操作能力是一个至关重要的概念。
而遗留软件系统可以呈现”开放”在过去的几年中，他们不断升级和现代化，特别是那些ISA95 3级．与此同时,控制系统和其他专门的控制组件(其中一些我们现在称为Edge设备)通常不会持续20-30年。因此，专有控制系统的不可移动性是真正开放和互操作性的最后障碍。IT在几年前就遇到了这一挑战，因为它采用了标准，学会了大规模部署和支持，并看到其计算成本下降，即使功能和功能增强了。
开放、互操作系统的价值是什么?
OPAF发布了许多文件，强调了运营公司采用开放、互操作系统的五个技术和成本驱动因素:
必须通过降低资本支出和降低生命周期成本来提高资本效率
不断增加运营利润的压力
解决集成新功能的高成本问题
降低维护和升级的高额运营成本
提高安全性，特别是网络安全，通常是附加的，不是设计固有的
LNS认为，行业面临着更大的业务目标，这值得高级管理层的关注。因此，我们要在这个清单上加上:
制造灵活性、敏捷性和实现价值的时间
例如，研发部门用Python编写了一个新的反应堆转换模型。今天，这必须转换为过程控制语言，部署在多个工厂的多个系统中，这些系统不都具有相同的控制系统或相同的系统版本。使用符合O-PAS标准的系统，该模型可以快速部署到一个或多个O-PAS组件上，无需重新编码，消除了代码错误的可能性和代码管理的需要。
特种化工和医药制造业也是如此，新产品或新配方可以灵活地部署在一组批量反应器中进行大规模定制。
人才短缺和技能提升
随着新的、更年轻的人才加入到设施的设计和运营中，他们不再迷恋于在今天的数字世界中被他们视为恐龙的旧系统。什么千禧一代或GenZer想用CL代码编程?人才挑战本身就会推动升级，那么为什么要延长现有系统的寿命，或者升级到另一个没有人愿意支持的封闭专有系统呢?
卓越运营4.0
LNS写了大量关于重新定义卓越运营的必要性，并从传统的持续改进与反应性的、基于合规的方法相结合，转向以集成系统为基础的主动的、创新的方法，而不是我们在大多数工厂中发现的5或6个部门的竖井系统。有人可能会问，这和控制系统有什么关系?答案在于操作风险管理(ORM)。例如，如果有人问有多少控制回路是手动的，为什么它们是手动的(或被留在手动)，以及这对工厂有什么影响?操作风险?这个答案容易得到吗?我们不这么认为。我们对这一点有扎实的理解吗?如果我们不能相对实时地访问数据并在操作环境中分析它，就不会。
远程操作和自主工厂
COVID-19大流行的后果之一是，人们对远程操作和自主工厂的兴趣加快了。虽然这些都不是新概念，而且在一定程度上已经在许多行业应用了近40年，但新的是我们能够应用数字技术来增强我们更好地管理系统的能力。LNS的研究表明，如果没有开放的互操作性，我们就无法拥有成功的自治系统。此外，工业转型(IX)将是实现自主运营的必要条件。请记住，自主性不仅仅局限于控制系统。
为什么这种开放的、可互操作的系统的理由常常是困难的
开放的、可互操作的系统的理由常常难以获得高级管理人员的支持，原因有很多。原因包括但不限于:
如果它没有坏，为什么要修它?
啊，但它很可能坏了。你可能不知道，但你的员工正在做一项伟大的“MacGyvering”工作，以保持它的运行。这样做的成本正在上升。管理层不必接受这些既定的遗留成本。没有必要骑着马从悬崖上下来，然后在下来的时候，希望它变成飞马。
一个必然的结果是，OT人员经常通过多年的使用而对技术产生个人依恋。他们还拥有任务关键系统的独特知识，因此可以发挥足够的影响力来影响关于更换和更换还是延长寿命的管理决策。
我们没有OPAF成员那样的问题。
对于一些行业和公司来说确实如此，但在某些情况下，包装和扩展解决方案是不够的。旧的系统将不得不消失，然后你会做什么?什么时候“足够好”对你的生意来说就不是“足够好”了?如果有新的选择，你会重蹈覆辙吗?
重要的是不要将标准化系统与开放的、可互操作的系统混淆。正如在IT方面所发现的那样，制造系统的标准化可以节省20%到50%的总拥有成本，但只能达到一定程度。一些运营公司擅长自动化系统标准化，获得了许多好处，但当需要添加新的功能以提高制造灵活性或简单地升级组件时，他们遇到了专有的障碍。他们是撕扯和替换，还是容忍现状——见原因1。IT通过对开放的、可互操作的组件进行标准化，使摩尔定律和市场竞争都对他们有利，从而解决了这个难题。IT供应商也学会了如何在这种新环境中蓬勃发展。118金博宝app
我们不把这些数字产品当作我们业务的救世主。
尽管仍有一些人持怀疑态度，但他们很可能最终会成为卢德分子(Luddites)，后者很快被证明是错误的，并在19世纪初消失了。还记得DEC的肯·奥尔森在1977年说过的话吗:“没有理由有人想在家里放一台电脑。”现在我们到处都有。要么你懂，要么你不懂。那些不这样做的人将会看到他们的企业承受后果。
我们没有动力考虑未来几个季度以外的事情，更不用说将当前的支出用于未来尚未确定的资本支出。
这是一个非常现实的问题，特别是对于面对不断变化的环境的上市公司来说，可持续发展和ESG对企业生存至关重要。118金博宝app管理层必须意识到，整个制造企业的开放性和互操作性将是可持续发展的推动者，而不是可持续发展的障碍，也不是为了技术而追求技术的资本浪费。
我们的IT和OT人员意见不一致，很难重新想象一个更加开放和融合的制造环境，所以我们最好保留专有系统。118金博宝app
这是几乎所有公司都面临的挑战。但这并不是拒绝新技术或开放、可互操作系统的理由。相反，这既是领导力挑战，也是变革管理挑战。LNS的研究表明，IX领导者在IX和支持遗留系统方面拥有融合IT/OT团队的可能性几乎是IX追随者的两倍。工程也在其中。LNS认为新的组织基本状态方程为:IT + OT +(工程师)= T
图5 - IT/OT收敛今天我们无法购买开放的、可互操作的系统。
是的，那是真的。但它们的可用性越来越近。在撰写本文时，OPAF正在推进其标准的v2.1。118金博宝appLNS Research预计，3.0的初步版本将在2022年第三季度上市，最终版本将在2023年第二季度上市。符合标准的系统应该很快跟上，然后在这个十年的剩余时间里成熟起来。一旦成熟，本世纪30年代将是一个重大转型时期。
行动的号召
你需要的是管理层的承诺，让你的公司参与进来，让你的团队在帐篷里，为他们的成果和成功做出贡献，然后当准备好了，投入你的公司和资本。要认识到，保持现状比建设性地接受变革更有风险。每个人都会受益。IT部门做到了，OT部门也能做到，也会做到……而且这次是一起工作。
长期乐观的观点
总之，重要的是将开放的、可互操作的自动化系统置于开放系统的大背景中，以及它们在不断变化的过程制造环境中的功能。118金博宝app现在是时候从ISA 95标准的刚性层(包括气隙和数据接口)过渡到新的开放制造生态系统了，该生态系统将ISA 95的层封装为集成环境的一部分。118金博宝app在这个环境中，所有组件118金博宝app的数据都可以访问运算组件可以按照运营公司需要的任何方式排列——真正的制造灵活性和敏捷性。这将允许比以前更快地检测和纠正计划性能的偏差，转化为更低的操作风险和更好的底线。因此，虽然NOA是朝着正确方向迈出的一步，但它最终并不能解决问题。O-PAS是真正需要的转变。
简而言之，我们正处于自动化历史上的一个拐点——与我们在20世纪70年代末首次引入DCS时看到的拐点是一样的，经过多年的成熟，今天变得非常强大。所有这些都不会在明天发生，但考虑到我们新的数字能力和软件与硬件的分离，我们现在可以从愿景发展到实际构建下一代制造系统。118金博宝appLNS研究认为，这种情况发生的速度比上一个拐点要快。我们相信，技术的发展将跟上步伐。但真正的问题是，“我们人类能跟上吗?”我们是否已经为网络物理系统做好了准备，让系统来指导我们?”这才是即将到来的真正革命。
