本文图片来源：Applied Control Engineering

　　最终用户需要在升级之前认真考虑，现有系统是否满足可靠性、可持续性、培训和持续改进目标以及高标准的安全保障需求？

　　证明控制系统升级改造项目的合理性，是许多工厂技术支持人员或工程师可能需要完成的任务。原因是随着时间的推移而不断发生变化，虽然有些驱动因素从未消失，但很多新的因素也在不断涌现。

　　01  自动化生命周期支持的结束

　　控制系统升级改造的主要驱动因素，一直是硬件和软件过时以及生命周期支持的结束。这有时被称为“折旧”。随着供应商升级产品并引入新产品线，以前的产品将被逐步淘汰。因此，制造商支持费用更高，甚至可能会完全停止支持。手头有备件可以缓解这个问题，但只有在备件未用完或仍然提供板级维修服务时有效。

　　此外，随着系统老化，故障发生的频率也越来越高。虽然备件的数量可能会持续数年，但用于编程的笔记本电脑可能需要过时的操作系统，如果丢失或损坏，可能很难更换。因此，与无支持和过时的设备相关的停机时间和其它风险，仍然是升级改造的关键驱动因素。

　　02  老旧控制系统中的网络安全风险

　　另一个持续发展的主要驱动因素是网络安全。围绕控制系统网络安全的核心问题已经存在了几十年。然而，2010年出现的Stuxnet，再加上几年后NIST网络安全框架的发布，增加了人们对该领域的关注。因此，许多新的网络安全技术可用于新的控制系统。

　　以前，ICS网络控制可能仅限于使用第二个NIC卡进行网络隔离，而当前的安全程序可能包括防火墙、访问控制、防病毒（或其它EDR）、自动备份和入侵检测。当与控制系统升级改造相结合时，这些措施更具成本效益。

　　03  嵌入退休人员知识的下一代控制系统

　　在过去10到15年中，劳动力驱动因素也发生了变化。此前，主要关注的是婴儿潮一代的退休，他们在制造业工人中占很大一部分，这可能会导致机构知识的流失。这一趋势已经得到证实，许多富有经验的制造业工人已经退休。此外，新冠肺炎和辞职潮也加速了他们的离开。那些在离职发生前没有保留机构知识或实施新控制系统的公司，现在处于不利地位。其它劳动力问题包括劳动力市场紧张和劳动力短缺。

　　新工人必须接受培训，以便能够开展运营和支持控制系统，这需要一定的时间。此外，一旦这些工人获得培训，还必须想办法让他们留下来。通过使用数字孪生来缩短训练时间是一种具有可行性的解决方案。

　　另一个是实施支持良好设计实践的人机界面（HMI）。有助于实现这一功能的应用包括态势感知图形和报警管理功能，使工人能够在需要时找到并响应所需的信息。这使他们能够花时间学习工厂过程并排除生产问题。

▲图：升级控制系统需要理由。在你的思考中包括图中这六个原因吗？

　　04  安全性提升

　　控制系统升级改造的理由还包括对安全性的提升。例如，近年来，电气安全和电弧闪光保护已经走到前沿。安全性通常是制造商和旧控制面板设计的首要价值；需要对120VAC I/O的广泛使用进行审查。当为控制装置集成交流电压时，新外壳可以将危险电压与低压设备隔离开来。在这种情况下，可以动用电气安全预算来资助升级改造项目。

　　05  持续改进的需求

　　另一个新的驱动因素是持续改进，旨在从有限的工厂资源中发掘更多价值。公司一直试图最大限度地提高其设备的生产力，控制系统已成为这一努力中不可或缺的一部分。收集数据并与执行总体设备效能（OEE）计算的制造执行系统（MES）共享就是一个例子。它允许工厂投入资源来解决价值最高的问题，而不是盯着运营人员抱怨的吱吱作响的车轮，这可能对利润几乎没有任何影响。

　　无法与MES完全交互的控制系统已经落后，需要对其进行升级改造。将控制系统与现场其它系统集成，可以消除纸质记录和双重输入，从而为工厂节约资金并消除错误，也可以用来证明项目的合理性。大数据计划、预测性维护和分析也属于这一类。所有这些都需要通过合适的工具，在合适的地方将情境化的信息提供给合适的人。

　　06  现代控制系统有助于可持续发展

　　升级改造的最后一个驱动因素是可持续性。由于可持续发展目标在制造企业中普遍存在，因此运营商应评估其控制系统是否能够支持这些目标。如果不能，可能需要将控制系统升级改造项目纳入到企业可持续发展中。

　　拥有一个允许优化设备使用的控制系统是一种方式。这种优化——尤其是在有多个锅炉、冷却器和空气处理器的公用事业中——比较容易实现可持续发展。

　　例如，许多工厂正在用变频器取代定速电机起动器。这样更节能，而且有可衡量的回报。拥有一个允许工艺变更以减少浪费和不合格产品的控制系统，也属于可持续性范畴，因为这有助于公司减少浪费。为了实现这些可持续发展目标，可能需要一个控制系统升级改造项目。

　　为任何升级改造项目提供资金都需要有正当理由。归根结底，最终用户需要在升级系统之前认真思考：“现有系统是否满足可靠性、可持续性、培训和持续改进目标，是否满足高标准安全保障需求？”如果他们的旧系统不符合这些标准，那么在现代化项目中包括这些要求以及由此产生的理由是非常重要的。

　　关键概念：

　　■ 了解控制系统升级改造项目的主要驱动因素。

　　■ 了解日益增强的网络安全和可持续性等新兴趋势，如何证明控制系统升级改造的合理性。

　　思考一下：

　　在进行控制系统升级改造项目时，你能保证制造商盈利吗？