为企业搭建桥梁
发布时间：2006-10-12 作者：Frank O. Smith
现今，在企业范畴内运用工厂自动化数据系统是极具战略意义的。虽然这并非容易之事，但却可以做到，而且正在完成。
各方面的商业压力的聚集正在酝酿着一场完美风暴，它将转变控制工程在工厂中所扮演的角色。为了确保工厂生产的安全性和操作的有效性，控制工程历来都是自成一块，独立于其他工程。自动化设备和系统及其所产生的数据首先都是供自动化方面的专业人士使用,而管理人员需要这些数据只能致电询问或从报告中收集。
别无他法。
“（利用）信息是使你的企业变得与众不同的最好的手段”Ventana Research副总裁兼研究小组领导人，Eric Rogge如是说。产品的差异不再是竞争的主要内容，个体运作流程信息已逐渐成为竞争的关键因素。由于受到越来越多的规章限制，面临越来越激烈的全球竞争，利润不断被瓜分，运营周期不断被压缩，企业级管理需要实时获取自动化数据以便做出实时战略决策。企业需要掌握关键诱因，以确保利润，加速资金流转、寻求最大市场机遇和资产收益率。
企业资源规划系统（ERP）的应用无法对产品前景做出预见性的判断，这为自动化在企业的应用创造了十分有利的机会，这也为长期低靡的制造执行系统（MES）市场注入了强心剂。MES系统是一种实现企业自动化的解决方案，2005年它的销量超过10亿美元。其他一些整合方案供应商同样洞悉了生产领域所带来的新的竞争、新的挑战和机遇。
根据Control Engineering最近一份关于企业整合调查报告显示，目前通过PLC连接更高级系统实现企业自动化整合的解决方案市场占有率最高，占52%。使用MES占18.4％，用于加工制造预测的自动化系统占20.4％，而使用系统“综合包”实现整合的占9％。
正当解决方案供应商与分析人士迫切讨论如何实现企业自动化数据传递缺口之际，有意思的是，制造商们似乎并不情愿谈及于此。在被调查的8个供应商中，只有一家供应商表示有客户愿意与他们商谈。
KLA-Tencor公司位于圣何塞，经营半导体产业品质评估系统，来自他们公司的电子品质项目经理，John Moore分析到：“许多人都不愿意与他人分享成功经验。如果我知道一些非常好用的方法，我真的会愿意与他人分享吗？”
底线：在企业范畴内运用生产自动化数据系统策略是具有非常重要之战略意义的，尽管此实属不易之举，然却非无可能做到之事，并且已经付诸实际。
Aberdeen集团最近一份名为“制造业透明度”的研究表明，对于经营良好的制造商，他们所做出的重大决策皆受到实时生产数据影响。然而，企业自动化应用缺口问题依然非常突出。Aberdeen副总裁Mark O'Hearn谈到：“60％的被研究者指出ERP系统与工厂底层设备的断层已经成为他们实现业绩目标最主要的障碍了。”
据Control Engineering调查，受访者实施企业自动化整合项目的动力大多数源自于企业目标，这些目标包括竞争因素（44.6％）、供货链整合/合作伙伴的期望（36.6％）、符合相关规定（11.6％）。
具体困难
自动化行业的涉及面宽泛，因此，很难对企业自动化整合做一个综合性评述。其种类繁多，有离散与过程之分，同时又要考虑到独特的行业动态，尤其是各个企业的动态各不相同。就生产水平而言，包括一下几个要素：
■ 类型多样化和自动化运作
■ 期望整合的范围
■ 明确业绩目标的重要性
■ 整合预算
举例来说，过程工业自动化数据总量要远远高于离散或是批量处理工业自动化数据总量，过程工业自动化设备的安全和功效也更多的依赖于数据的采集。离散制造业则是更多地基于条形码或者射频识别(RFID)等技术的附加数据采集系统。
工业过程企业管理者越来越注重以下方面的数据：
■ 企业产量
■ 生产能力
■ 设备性能，尤其是维护相关的信息
“经典的驱动为用户设定现实的预期和承诺，帮助用户实现这些预期与承诺。
没有对制造行业的预见性，就不可能做到这点。”—— Colin Masson，研究小组组长， AMR
来自Honneywell的产品经理 Chris Boothroyd指出：“这些企业管理者注重全局效率，尤以获得更好收益减少库存为重。同时，他们也非常注重了解生产能力，因为在商品市场中，比如化学药品市场中，生产能力对企业能否获得订单意义重大，并且关系到订单生产的组织实施。而预定停工期的花费昂贵，因此，协调好设备运转与维护也十分重要。”
离散和批量处理企业管理者则愈发注重以下方面：
■ 产品质量
■ 生产资料跟踪归档，以便及时调整生产目标确保合理性
■ 有计划利用生产能力，特别是在高产量、高集成的环境中。
Industry Directions首席研究分析师Julie Fraser说道：“离散和批量处理行业中，track-and-trace与质量体系是较为独立的系统。”她还提到所有的行业都非常注重设备在运行时的性能情况，以用来衡量设备整体效力，产生更高的生产能见度，从而对由市场需求产生的机遇做出更快的反应。
一般来讲，“经典的驱动为用户设定现实的预期和承诺，帮助用户实现这些预期与承诺。没有对制造行业的预见性，就不可能做到这点。”AMR Research网络供应链研究小组组长Colin Masson这样讲述。
数据管理
基本数据管理操作包括数据访问、采集与精炼、数据范围、数据通信、数据安全性、数据存储以及存档。为了便于纵向或横向的数据共享，建立数据管理标准意义重大。这些标准或是出于官方要求，或是出于实际考虑，不断地修改完善，他们涵盖范围极广，既包括更适用于过程工业的新兴行业标准，比如ISA-95协同B2MML标准（business-to-manufacturing markup language for text message formatting）也包含已经相当成熟的各种行业标准，例如作为公共文本信息媒介标准的XML以及专为通用驱动横向与纵向互用性而制定的OPC标准。
各个标准之间的协作也为我们点明了构架之迷津，尤其是以过程为导向的ISA标准和以离散系统为基础的OAG标准之间的协作。
越来越多的制造商使用MES系统为他们出谋划策，并且效果卓著。就标准定义而言，MES系统存在于工厂底层自动化系统与ERP系统之间，用于对自动化数据的采集，并将采集的数据放入一个具体的制造模式中进行分析后输出给更高级的商务系统。自动化系统供应商对MES系统具有大感兴趣，包括ABB（Base Ten/Consilium）、Honeywell（POMS）、Rockwell Automation（ProPack）以及Brook（FASTech）等公司已经掌握了MES系统解决方案。ERP供应商对此也同样兴致勃勃，并通过配置中间设备使ERP系统与MES系统很好地兼容。
Siemens公司PCS7项目市场经理Todd Stauffer提到：“西门子与ORSI合并后，PCS7（DCS解决方案）与ORSI相关产品接口开发神速。随着产品的不断完善，两个公司之间协调发展将会把高水平的自动化系统融入到过程工业自动化，企业整合将变得更加透明。”
2004年SAP公司为实现将ERP系统与MES系统的技术衔接，经周密组织提出了ISA 95标准，并得到了Microsoft、Oracle以及其他公司的支持，对建立行业标准产生了巨大的动力。随后，SAP与Siemens密切合作以ISA-95为核心标准，开发出企业综合自动化解决方案。
整合构架
自动化系统供应商也正在设计制造综合性拱形构架与整合平台。这种具有宽阔覆盖面的构架简化了一次性应用程序接口（API）连接的使用，通常这些连接需要各种服务支持。供应商已经推出了各自的整合平台，如Invensys 公司推出的ArchestrA platform，Wonderware Enterprise Integration Application，GE的Fanuc using Proficy，Rockwell Automation公司的Integrated Architecture 和Reconfigured FactoryTalk Integrator Editions。
Wonderware公司副总裁Kevin Tock说：“我们发布的第一款ArchestrA，把主要精力放在了控制系统的整合。经过最近两年时间改进， 这个平台更具IT产业特性。”
整合平台提供了一个广阔的舞台，它们可执行复杂操作，支持大型工程项目。平台包含各种协议、标准和第三方技术，如Microsoft的BizTalk、SAP的NetWeaver和IBM的WebSphere等，这些技术构成了中间设备。平台所含协议、标准与技术控制数据与信息的流动，使其能从低级的系统被传送至高级的系统。部分自动化供应商与提供中间设备技术供应商达成联盟以简化配置，如Wonderware平台正是基于BizTalk技术，而Rockwell Automation则使用WebSphere技术。事实上，所有设备和系统供应商都会提供工具包、预置API适配器以便其连接到其他同源生产系统。
以服务为导向的构架系统（SOA）使未来企业整合变得简单。在这种构架下，通过开发网络通信与存取服务，特殊软件将具有服务配置与服务捆绑的功能。现在，（SOA）还只是设想远未成为现实。自动化系统供应商达成联盟、相互协作，希望通过建立一个更高级的服务组成构架（SCA）标准，为SOA系统的发展、采用铺平道路。
以控制为核心的解决方案
为解决企业自动化难题，采用注重功能的解决方案，这一点是十分具有吸引力的。Online Development公司开发的xCoupler模块和Shoplogix公司推出的Plantnode模块是两款比较受人关注的产品。
Online Development公司CEO，Ron Monday介绍到：“我们把xCoupler模块称作是一种装置，是一款基于解决方案的捆绑式产品。它可以直接安装在可编程自动化控制器底板上，向企业数据服务器传输数据。XCoupler模块并不是MES系统，而是数据传输管道。它是一种安全可靠、配置简单的双重解决方案，用来实现数据控制并且可以将控制系统情况反馈给工厂底层设备。”
“我们设计的这款产品就是将各种服务浓缩到了这个小盒子中，我们为它配备了嵌入式SQL数据库，
网络服务器以及EMAIL 服务，能够实现各种连接。”－ Scott Birmingham，Plantnode产品市场经理，Shoplogix
Monday先生还提到，最初xCoupler模块是为配合Rockwell自动化系统的使用而开发的一款OEM组件，如今它已经发展成为了一个独立的品牌，拥有自己的市场。xCoupler模块能够处理已存储的程序，像是调用下一步工作的相关信息，下载解决方案等此类操作，同时能够储存大型制造商感兴趣的信息及其大量设备装置的信息。而它的价格不会超过1万美元。
Shoplogix公司开发的Plantnode模块同样也是一款捆绑式产品，大小形状与Rubik公司80年代推出的一款立方体玩具差不多，可以通过电缆与单个设备连接。公司产品市场经理Scott Bimingham介绍说：“我们设计的这款产品就是将各种服务浓缩到了这个小盒子中，我们为它配备了嵌入式SQL数据库，网络服务器以及EMAIL服务，能够实现各种连接。我们在销售Plantnode同时还随机配置了一个用户显示器及一个条形码读入器。工厂管理人员想要查阅相关信息只需打开便携式电脑，通过网络浏览器即可获悉。”
Bimingham先生还补充道自2002年Shoplogix推出Plantnode业务以来，其销售已超过400套，并在2个月内就实现了投资回报。去年公司的业绩翻翻，预计近年的销售业绩可实现3倍的增长。
Benlan公司位于Oakville，Ontario，离多伦多不远，是一家医疗设备制造公司。他们主要生产模塑一次性挤压式医用产品，如可弯曲的静脉注射器、导管等。公司总裁Tom Enns先生回忆到：“我们最初一直都在寻找一种非人工的方法来收集产品数据，以便我们对底层设备效率有一个更好的了解，提高设备效率的能见度。”
“xCouple模块可以直接安装在可编程自动化控制器底板上，向企业数据服务器传输数据。
XCoupler模块并不是MES系统，而是数据传输管道。”－Ron Monday，CEO，Online Development
Benlan公司期望找到一种为他们度身定制的方案。“Shoplogix公司产品与我们的期望不谋而合。”Enns先生如是说。Benlan公司首先在他们的一台包装机器上面安装了Plantnode模块，该模块在原料需要补给的情况下会提前报警。随后他们在不同的机器上安装了10套这样的模块。
Enns先生还评价说：“通信设备确确实实非常管用。我们工作非常忙碌，每天工作7小时，全年无休。事实上，我们这里每个人都可以（通过通信设备）获取相关信息。我只要坐在这里就可以告诉你底层设备的运作情况。”
如今，Benlan公司使用Shoplogix的产品来帮助他们做生产规划。“它能让我们了解自己真实的能力，提高产量，增长业务，让我们信心倍增。”
连接自动化与企业之间的鸿沟就是解决如何将底层数据转化成企业信息。这也意味着控制工程的一次重大的角色转换，充满了机遇与挑战。总之，企业对控制工程的接受能力和适应能力越强，他们所面临的成功机会也就越多。■
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探讨实现自动化与企业整合相关系列文章共4 篇，本文为其中的第二篇。
第一部分：商业技术促进工程发展－通过对底层实时生产数据的筛选，将其传送到企业级的信息系统，制造商可以进一步完善曾经无法完善的部分。cechinaineering 读者调查显示大量企业正在完成这一角色的转换。谁在带动企业自动化整合项目的发展，哪些应用目前正在研究当中，企业自动化项目的优势在哪里，又存在哪些障碍。本文为你一一解答。
第三部分：力量掌握在谁的手中？－围绕企业自动化整合项目而展开的IT与工程之间的交合，即代表着机遇同时又充满了挑战。谁在带动这些项目的发展，如何做出决策，我们能从行业先锋那里学到些什么？
第四部分：IT业与自动化行业融合之际，你该如何做出自己的职业规划－如今，工程师必须要了解何种知识才能帮助他们更好的完成企业自动化整合项目？什么样的项目才能使他们获取所需的技能与经验？