現(xiàn)在的生產(chǎn)制造企業(yè)承受著巨大的壓力。這些工廠使用的通常是20到40年前的控制技術(shù)。在很多情況下，控制系統(tǒng)已經(jīng)到了技術(shù)支持的末期，這可能會導(dǎo)致諸多問題。
 

　　供應(yīng)鏈問題使得為老化的控制系統(tǒng)尋找替代部件更困難，從而導(dǎo)致交付周期長、停機時間長。可用的零部件供應(yīng)商提供的支持往往是有限的，而且缺乏有老舊系統(tǒng)經(jīng)驗的人員，這意味著等待支持的時間很長。自動化技術(shù)提供的許多安全和效率提升功能要么難以連接，要么無法適用于舊有的控制系統(tǒng)。
 

　　由于公司管理層要求更好的性能、更高的效率和更可持續(xù)的運營，所有這些問題都會因之而更加復(fù)雜，如果沒有合適的自動化技術(shù)將很難實現(xiàn)這些目標。因此，越來越多的制造企業(yè)在尋求實現(xiàn)控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化。很多工廠發(fā)現(xiàn)，一些新技術(shù)可以在不影響預(yù)算或造成長期運營中斷的情況下，提供了更多的選擇(圖1)。
 

　　▲圖1：現(xiàn)代自動化系統(tǒng)比傳統(tǒng)的系統(tǒng)帶來了更多的優(yōu)勢，幫助最終用戶獲得快速的投資回報。
 

　　01  升級控制系統(tǒng)的原因
 

　　與10年前相比，現(xiàn)在的工廠大不相同。如今的工廠不再擁有一批經(jīng)驗豐富、能夠直觀診斷和管理運營與維護問題的人員，而新加入工廠的年輕員工還需要很長時間才能具備這種經(jīng)驗和直覺。
 

　　因此，成功的工廠依賴于自動化系統(tǒng)中內(nèi)置的決策支持技術(shù)。現(xiàn)代控制系統(tǒng)旨在通過直觀地集成自動化解決方案，使工廠更安全、更可靠。如今，無處不在的傳感組件可監(jiān)控工廠中的每一項資產(chǎn)，以確保其能達到最佳性能。這些組件將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制室的操作員，并提供可操作的建議，以保持工藝處于最佳運行狀態(tài)。報警管理軟件可消除報警泛濫，使工廠人員更安全，同時幫助他們避免環(huán)境事故。先進過程控制(APC)有助于將最佳實踐鎖定到系統(tǒng)中，這樣無論操作員的經(jīng)驗水平如何，工廠和設(shè)施都能以最佳狀態(tài)運行(圖2)。
 

▲圖2：現(xiàn)代控制系統(tǒng)更易于利用自動化技術(shù)，這些技術(shù)幫助制造企業(yè)以最佳狀態(tài)運行。
 

　　這些先進的技術(shù)有助于工廠以最高效率運行，從而創(chuàng)造競爭優(yōu)勢。但它們也都很難(有時甚至不可能)用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。出于這個原因，許多工廠都在尋求實現(xiàn)控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化，以更好地利用其所帶來的易于集成的特性，但要做到這一點，通常必須超越傳統(tǒng)的現(xiàn)代化方法，尋找更實惠、更高效的解決方案。
 

　　02  實現(xiàn)控制系統(tǒng)現(xiàn)代化的更好方法
 

　　雖然運營團隊清楚控制系統(tǒng)現(xiàn)代化有助于解決工廠面臨的諸多問題，但許多團隊面臨著一個難題：具有他們想要和所需功能的控制系統(tǒng)通常來自不同的自動化供應(yīng)商，而不是他們現(xiàn)有的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。
 

　　更換控制系統(tǒng)通常意味著重新布線和更換I/O，這將是一個耗時、昂貴且容易出錯的過程，有時還會延長停機時間。面對緊張的資本支出預(yù)算和對長期生產(chǎn)中斷的有限容忍度，項目團隊經(jīng)常難以為他們所需的現(xiàn)代化建立商業(yè)案例。
 

　　由于需要重新端接成千上萬根電線和更換數(shù)十個系統(tǒng)機柜，因此更換現(xiàn)有I/O可能是成本高昂、耗時且有風(fēng)險的。每個正專注于手動將I/O轉(zhuǎn)換到新控制系統(tǒng)的員工，都無法專注于工廠中其它有價值的任務(wù)。負責(zé)這項任務(wù)的人越少，轉(zhuǎn)換所需的時間就越長，從而導(dǎo)致生產(chǎn)損失的增加。
 

　　在過去，該問題的唯一解決方案是由同一控制系統(tǒng)的制造商進行漸進式升級，盡管這仍然很耗時，但并沒有那么離譜。但這樣的策略不太可能提供團隊所需的所有最佳實踐技術(shù)，而且以后工廠想要升級都只能選擇該供應(yīng)商，無論該供應(yīng)商是否能夠提供所需的技術(shù)和支持。
 

　　當(dāng)今的I/O技術(shù)為制造企業(yè)提供了控制系統(tǒng)的新選擇和更多的靈活性，而不管他們之前使用的是哪種傳統(tǒng)技術(shù)。現(xiàn)在，項目團隊可以選擇與I/O無關(guān)(I/O-agnostic)的接口，將新的控制系統(tǒng)直接連接到傳統(tǒng)的I/O，而無需拆卸和更換舊的接線和終端。與I/O無關(guān)的接口可以減少停機時間，降低升級項目的復(fù)雜性，同時還可以降低資本支出成本。
 

　　03  大幅縮短項目升級的時間
 

　　傳統(tǒng)的項目升級通常需要人數(shù)眾多的大型項目團隊，在新的控制系統(tǒng)上線之前，將舊I/O轉(zhuǎn)換為新I/O。通常，轉(zhuǎn)換數(shù)萬個端子可能需要數(shù)周或數(shù)月的人工勞動(一般取決于遷移團隊的規(guī)模和技能)。
 

　　使用與I/O無關(guān)的接口，項目團隊無需在啟動新的控制系統(tǒng)之前轉(zhuǎn)換老舊I/O。相反，與I/O無關(guān)的接口是舊組件和新控制系統(tǒng)之間的橋梁。該團隊只需更換現(xiàn)有控制器和操作員接口組件，通過連接到I/O無關(guān)接口的通信電纜來連接新控制器。使用這種策略，團隊可以選擇其項目升級的規(guī)模和進度：逐個控制器、逐個控制臺或按照設(shè)施區(qū)域進行(圖3)。
 

▲圖3：與I/O無關(guān)的解決方案為過程制造商提供了一個新途徑，
 

　　可以在不更換現(xiàn)有I/O的情況下，采用其所選供應(yīng)商提供的最新控制技術(shù)。
 

　　例如，對于由50個控制器節(jié)點控制2萬個I/O的工廠，要實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的現(xiàn)代化可能需要數(shù)月或數(shù)年的時間。這一過程以往可能需要數(shù)十名技術(shù)人員，在數(shù)小時內(nèi)追蹤、更換和重新端接電線。
 

　　采用與I/O無關(guān)的新解決方案可以顯著縮短項目升級的時間。而且，項目團隊可以單獨更換控制器，保留傳統(tǒng)的I/O，以獲得現(xiàn)代控制系統(tǒng)所帶來的好處，而無需進行全面拆卸和更換，也就沒有相應(yīng)的成本和麻煩。
 

　　04  緩解企業(yè)現(xiàn)有的成本壓力
 

　　任何一個項目團隊的預(yù)算都不是無限的，但由于工廠在提高產(chǎn)量、效率和可持續(xù)性方面面臨著越來越大的壓力，現(xiàn)在的項目資源往往比過去更加有限。團隊的其它關(guān)鍵項目資金來源相同，在現(xiàn)代化項目每多花一元，其它項目就會減少一元。
 

　　許多項目團隊正在尋找與I/O無關(guān)的解決方案，這些解決方案為他們提供了實現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)代化所需的財政靈活性，而不會影響其它關(guān)鍵任務(wù)。該團隊無需花費大量的資本支出來拆除和更換舊的I/O，因此可以將該項成本從項目預(yù)算中剔除。
 

　　由于I/O無關(guān)接口使團隊能夠按照自己的時間表切換I/O，因此他們可以選擇在切換完成后的工廠運行期間更換傳統(tǒng)I/O。此策略將I/O費用更換轉(zhuǎn)移到運營預(yù)算中。
 

　　控制系統(tǒng)現(xiàn)代化通常本身就是一個省錢的選擇。支持老舊系統(tǒng)的成本通常很高。很少有公司擁有一批具有幾十年前的控制技術(shù)經(jīng)驗的人員，即使有這方面的專家往往也很昂貴，而且需要等待很長的時間。如果一個機組或車間因為由于需要等待技術(shù)人員而停機，那么這將是一個昂貴的提議。
 

　　升級到現(xiàn)代控制系統(tǒng)后，工廠可以獲得更多可用的支持人員。無論工廠是聘用接受過最新控制技術(shù)培訓(xùn)的新技術(shù)人員，還是依靠可信賴的自動化供應(yīng)商提供的顧問支持，現(xiàn)代系統(tǒng)的支持通常都更加方便、高效和經(jīng)濟。
 

　　考慮一家擁有數(shù)十萬個I/O點的制造企業(yè)。整個控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化將是一項艱巨的任務(wù)，即使有必要也不太可能啟動這樣的項目。在這種情況下，實施與I/O無關(guān)的解決方案，可以讓企業(yè)將所有工廠轉(zhuǎn)移到新的、高效的控制技術(shù)上，同時保留更換成本最高的I/O部分。
 

　　將其作為運營預(yù)算的一部分，企業(yè)不僅可以在未來5到10年內(nèi)逐步實現(xiàn) I/O 過渡，從而獲得經(jīng)濟效益，而且還能利用新控制技術(shù)的優(yōu)勢，獲得更好的性能和更高的產(chǎn)量，從而更容易達到更高的基準，并快速獲得投資回報。
 

　　05  消除控制系統(tǒng)升級的障礙
 

　　在一個預(yù)算緊張、人員短缺、持續(xù)制造需求不斷增加的世界里，控制系統(tǒng)的項目升級似乎遙不可及。有時，讓老舊系統(tǒng)繼續(xù)運行或稍作更新，似乎是唯一的解決方案。
 

　　事實上，與I/O無關(guān)的接口正在改變實現(xiàn)控制系統(tǒng)現(xiàn)代化的范式。如今的工廠可以在保留現(xiàn)有I/O的同時，從最佳實踐技術(shù)中獲益，如報警管理、先進的過程控制、預(yù)測性維護等。這有助于消除與實現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)代化相關(guān)的很大一部分成本、時間和風(fēng)險。