你可能很了解ARC顧問(wèn)集團(tuán)的市場(chǎng)研究報(bào)告，它量化并預(yù)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)、軟件、儀器儀表、自動(dòng)化服務(wù)等多個(gè)市場(chǎng)。但ARC的研究并非都是定量的市場(chǎng)占有率/市場(chǎng)預(yù)測(cè)報(bào)告。ARC最近發(fā)布了3.0版的協(xié)同過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)（CPAS）研究報(bào)告，其中描述了ARC所期望的過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，更重要的是介紹了CPAS將如何幫助實(shí)際運(yùn)營(yíng)者實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營(yíng)（OpX）。

如今的過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越復(fù)雜，這樣一來(lái)就更加難以評(píng)估自動(dòng)化為企業(yè)增加的價(jià)值。因此我們必須確定以下幾個(gè)問(wèn)題。你現(xiàn)在的自動(dòng)化系統(tǒng)正在妨礙或幫助你實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)嗎？它是否能提供適當(dāng)?shù)陌踩院涂煽啃裕克欠癜?span>3級(jí)的制造運(yùn)營(yíng)管理（MOM）應(yīng)用程序？

采用標(biāo)準(zhǔn)信息技術(shù)，支持大量的應(yīng)用程序和功能

CPAS誕生于標(biāo)準(zhǔn)信息技術(shù)剛開始應(yīng)用于過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)的時(shí)代。隨著信息技術(shù)為加工廠帶來(lái)越來(lái)越多的好處，主要的過(guò)程自動(dòng)化公司紛紛推出新產(chǎn)品。這標(biāo)志著新一代自動(dòng)化系統(tǒng)的到來(lái)。根據(jù)供應(yīng)商遇到的具體問(wèn)題以及他們所期望的解決方案，每一個(gè)系統(tǒng)都是獨(dú)一無(wú)二的。

ARC顧問(wèn)集團(tuán)所期望的系統(tǒng)支持過(guò)程控制、先進(jìn)過(guò)程控制、運(yùn)營(yíng)管理應(yīng)用，還輔以人工授權(quán)的應(yīng)用程序，比如決策支持和高級(jí)分析工具。這一愿景需要一般的指導(dǎo)原則，同時(shí)提供了詳細(xì)內(nèi)容，這有助于深入的內(nèi)部討論以及與外部供應(yīng)商進(jìn)行有關(guān)生產(chǎn)解決方案的討論。

減少完成項(xiàng)目的成本和時(shí)間

如今，許多過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)（包括許多安裝在新工廠的系統(tǒng)）采用了大量的定制，并且飽受項(xiàng)目延誤和成本超支帶來(lái)的影響。他們與工廠資產(chǎn)管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理等許多MOM應(yīng)用的集成性也很差。其中的許多系統(tǒng)也受到人為阻礙，無(wú)法為有需要的人員和應(yīng)用程序提供開放式的信息流。CPAS探討了許多原則，如果遵循這些原則將有助于消除這些阻礙。

當(dāng)然必須在安全的情況下實(shí)現(xiàn)這一切，它還必須支持新興技術(shù)，比如虛擬化、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。如今，這些信息技術(shù)已經(jīng)被集成到過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中，因此最終用戶必須考慮這些新技術(shù)帶來(lái)的各種功能以及相關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與最佳實(shí)踐的支持

CPAS也涵蓋了當(dāng)前復(fù)雜環(huán)境下的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。ARC介紹了當(dāng)前的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)及其對(duì)自動(dòng)化策略的影響，從IEC 61508和61511安全標(biāo)準(zhǔn)等國(guó)際規(guī)范到針對(duì)智能設(shè)備管理工作流程的ISA 108新標(biāo)準(zhǔn)。該研究還深入探討了CPAS在“協(xié)同”方面的功能，它將指導(dǎo)你如何在公司內(nèi)部設(shè)立專家門戶，并優(yōu)先使用那些已經(jīng)安裝在你的工廠或設(shè)施的MOM應(yīng)用。

CPAS指導(dǎo)原則

首先，ARC建立了針對(duì)協(xié)同過(guò)程自動(dòng)化的指導(dǎo)原則。我們利用這些指導(dǎo)原則來(lái)創(chuàng)建該研究所包含的功能性需求、架構(gòu)和技術(shù)選擇。我們將這些原則視為一個(gè)分層結(jié)構(gòu)，下層的每一個(gè)原則都支持它上面的原則。首要原則是CPAS必須實(shí)現(xiàn)高度可靠的控制與安全功能，所有層次都由這一原則支撐。

資產(chǎn)回報(bào)率（ROA）

過(guò)程行業(yè)是一個(gè)高度資產(chǎn)密集型行業(yè)，ARC相信過(guò)程自動(dòng)化可以為加工廠帶來(lái)極高的未實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)回報(bào)率（ROA）。然而，大多數(shù)用戶購(gòu)買過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)是用于保持技術(shù)領(lǐng)先，并降低總擁有成本（TCO）和風(fēng)險(xiǎn)，而不是為了實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)及相關(guān)經(jīng)濟(jì)收益。ARC還認(rèn)為面向項(xiàng)目的自動(dòng)化往往掩蓋了過(guò)程自動(dòng)化為ROA做出的真正貢獻(xiàn)。這是因?yàn)樵谑找鎸?shí)現(xiàn)之前項(xiàng)目就結(jié)束了，整個(gè)項(xiàng)目的ROA無(wú)法識(shí)別過(guò)程自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的收益。缺乏一個(gè)投資回報(bào)率反饋機(jī)制和衡量績(jī)效的基本標(biāo)準(zhǔn)使得這一問(wèn)題更加復(fù)雜。

實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營(yíng)（OpX）

卓越運(yùn)營(yíng)是支撐ROA的第一層。通過(guò)少花錢多辦事、高效工作、降低成本等措施，卓越運(yùn)營(yíng)可以帶來(lái)可測(cè)量的業(yè)績(jī)提升。更多的人做出更多的正確決定就能實(shí)現(xiàn)OpX。持續(xù)改進(jìn)的OpX方法強(qiáng)化了它是一個(gè)持續(xù)過(guò)程這一概念。

有效性、敏捷性和可視化

有效性、敏捷性和績(jī)效可視化是卓越運(yùn)作的關(guān)鍵。有效性和敏捷性支持完美運(yùn)營(yíng)的原則。研究表明在北美加工廠的平均運(yùn)營(yíng)水平不到四西格瑪?shù)目?jī)效水平。

自動(dòng)化和授權(quán)

將所有應(yīng)當(dāng)自動(dòng)化的工序自動(dòng)化，同時(shí)你必須確保始終以最佳方式來(lái)執(zhí)行手動(dòng)操作。自動(dòng)化還節(jié)省了為員工授權(quán)的時(shí)間，這讓知識(shí)型員工有機(jī)會(huì)去完成更多的增值工作。

自動(dòng)化資產(chǎn)管理

因?yàn)?span>CPAS是基于標(biāo)準(zhǔn)的，所以它可以支持多個(gè)供應(yīng)商，每個(gè)應(yīng)用程序都有自己的配置和系統(tǒng)管理工具。現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)正在朝著CPAS的愿景發(fā)展，但其中大多數(shù)仍擁有專用的系統(tǒng)通信和配置管理環(huán)境。CPAS提供了一個(gè)開放的平臺(tái)和混合的供應(yīng)商環(huán)境。在該環(huán)境中，每個(gè)應(yīng)用程序都保留自己的系統(tǒng)及配置管理，但一個(gè)用于配置管理和系統(tǒng)健康的自動(dòng)化資產(chǎn)管理設(shè)備解決了多個(gè)系統(tǒng)及配置設(shè)備的問(wèn)題。

透明的功能，簡(jiǎn)單的邏輯

應(yīng)用程序需要直接對(duì)整個(gè)加工過(guò)程進(jìn)行交互操作，無(wú)需中間數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)關(guān)。通過(guò)清除障礙，應(yīng)用程序可以在緊湊而開放的配置下運(yùn)行。統(tǒng)一的通信環(huán)境讓應(yīng)用程序具有透明的功能。一體化依賴于標(biāo)準(zhǔn)，從而減少網(wǎng)關(guān)。

數(shù)據(jù)的確定性和可追溯性

CPAS的成功依賴于可靠的數(shù)據(jù)信息收集、保存和交換。對(duì)于傳統(tǒng)的過(guò)程控制裝置，由于各種原因有高達(dá)百分之十的設(shè)備信號(hào)是不準(zhǔn)確的。因此，為數(shù)據(jù)添加相關(guān)的質(zhì)量信息或標(biāo)簽是非常重要的。因變量數(shù)據(jù)也應(yīng)該有質(zhì)量標(biāo)簽。規(guī)范的行業(yè)要求產(chǎn)品成分的可追溯性，這就是為什么CPAS也擁有可追溯功能。

架構(gòu)視圖

從結(jié)構(gòu)來(lái)看，CPAS架構(gòu)以通用的信息基礎(chǔ)設(shè)施或單一的通信骨干網(wǎng)為中心。由于以太網(wǎng)TCP/IP已經(jīng)成為商業(yè)、制造業(yè)和個(gè)人的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此它可以被稱為單一的邏輯通信骨干網(wǎng)。這一基于標(biāo)準(zhǔn)的架構(gòu)擁有很長(zhǎng)的生命周期，并且支持革命性的系統(tǒng)升級(jí)方式以及供應(yīng)商肯定會(huì)推向市場(chǎng)的新一代系統(tǒng)。

CPAS包括一個(gè)用于連接無(wú)線本地局域網(wǎng)（WLAN）的天然架構(gòu)。它可以輕松連接用于過(guò)程控制的現(xiàn)場(chǎng)總線和用于離散控制的設(shè)備總線。分析儀、振動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備等針對(duì)特定應(yīng)用程序的設(shè)備也可以很輕松地接入。它可以為各種應(yīng)用和任務(wù)配置應(yīng)用服務(wù)器。服務(wù)器使用冗余通信通道或虛擬服務(wù)器配置以確保可靠性。因?yàn)樗鼈児蚕砘谝蕴W(wǎng)的相同骨干網(wǎng)，所以業(yè)務(wù)系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)可以更容易地通信。

防護(hù)

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)專家正在關(guān)注如何保護(hù)工廠和過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)。遺留系統(tǒng)非常重要，因?yàn)樗鼈冎鲗?dǎo)了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并且其中許多仍有很長(zhǎng)壽命。它們的設(shè)計(jì)也不安全，所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的重點(diǎn)主要集中在保護(hù)脆弱的網(wǎng)絡(luò)和控制元件。供應(yīng)商為新系統(tǒng)制定了類似的策略，因?yàn)槠渲写蠖鄶?shù)都基于遺留的產(chǎn)品平臺(tái)和協(xié)議。

CPAS將防護(hù)設(shè)計(jì)的原則融入自動(dòng)化硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)中。它還包括連接物理防護(hù)與訪問(wèn)控制系統(tǒng)的必要接口。所有大型自動(dòng)化供應(yīng)商都應(yīng)該提供一個(gè)集成網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的解決方案，可能還需要提供與網(wǎng)絡(luò)防護(hù)相關(guān)的關(guān)鍵服務(wù)，比如現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估。

移動(dòng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步正在為行業(yè)帶來(lái)革命性變化。控制系統(tǒng)必須適應(yīng)開放的、技術(shù)驅(qū)動(dòng)的新世界。盡管會(huì)帶來(lái)額外的安全風(fēng)險(xiǎn)，但未來(lái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)將利用這些新技術(shù)，并且結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳感器和智能資產(chǎn)。

非常有必要為這一轉(zhuǎn)變過(guò)程繪制一張路線圖。防護(hù)組織、流程和技術(shù)的變化非常費(fèi)時(shí)，因此必須在采用這些技術(shù)之前就緒。期望網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)阻礙新技術(shù)的應(yīng)用是一種幼稚的想法。由于成本和績(jī)效的收益巨大，競(jìng)爭(zhēng)將迫使整個(gè)行業(yè)都采用新技術(shù)。

安全

重大的工廠事故通常是多個(gè)因素同時(shí)作用的結(jié)果，但并非所有危害都相同。強(qiáng)調(diào)個(gè)人安全、工作安全規(guī)則和最佳操作的工廠可能還是有過(guò)程危害的風(fēng)險(xiǎn)。過(guò)程安全確保工廠和設(shè)備經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，被安全地使用，并且得到妥善維護(hù)，這樣可以防止傷害人員、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境。

事實(shí)上，系統(tǒng)設(shè)計(jì)永遠(yuǎn)無(wú)法杜絕事故的發(fā)生，但可以利用強(qiáng)大的企業(yè)安全文化對(duì)其進(jìn)行管理。完善的安全生命周期管理需要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)和認(rèn)證的優(yōu)秀人才。令人擔(dān)憂的是安全設(shè)備的維護(hù)經(jīng)常被忽視。因此，急需對(duì)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)人員進(jìn)行安全系統(tǒng)測(cè)試的培訓(xùn)和認(rèn)證。

整合防護(hù)與安全

安全和防護(hù)曾經(jīng)是獨(dú)立的問(wèn)題；然而這一觀念正在迅速改變。在制造過(guò)程中集成這兩項(xiàng)關(guān)鍵功能已經(jīng)越來(lái)越普遍，這是因?yàn)椋?/span>

? 兩者都有安全和防護(hù)的共同目標(biāo)

? 兩者都涉及人員安全

? 兩者都會(huì)造成生產(chǎn)中斷和停機(jī)時(shí)間

? 不安全的行為或安全漏洞造成的影響是相似的

采用一個(gè)共同的方法或生命周期法來(lái)實(shí)現(xiàn)安全和防護(hù)是很有必要的，因?yàn)樗軠p少無(wú)用功，降低遺漏的可能性，而且有助于開發(fā)更安全的系統(tǒng)。同時(shí)進(jìn)行安全和防護(hù)的評(píng)估更為有效，更不容易產(chǎn)生錯(cuò)誤和遺漏。

由于商業(yè)技術(shù)和操作系統(tǒng)的大規(guī)模普及，漏洞也在不斷增加。隨著網(wǎng)絡(luò)和開放系統(tǒng)的普及以及信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施被納入控制系統(tǒng)，我們需要信息技術(shù)安全專家的專業(yè)知識(shí)來(lái)幫助管理這些技術(shù)。

然而，我們不能總是將IT安全的做法直接應(yīng)用到過(guò)程自動(dòng)化中。他們需要為自動(dòng)化系統(tǒng)量身定制。這一現(xiàn)實(shí)要求兩個(gè)領(lǐng)域的有機(jī)結(jié)合，發(fā)展出一個(gè)有效整合安全與防護(hù)的方法。

鑒于兩個(gè)領(lǐng)域的整合已經(jīng)在進(jìn)行中，那么工廠應(yīng)該做出哪些改變呢？風(fēng)險(xiǎn)分析是一個(gè)好辦法。執(zhí)行熟悉的HAZOP分析將是一個(gè)正確的選擇，它采用組合的安全與防護(hù)生命周期。這時(shí)會(huì)出現(xiàn)四種類型：需要分析內(nèi)部、外部、偶然和故意的危害。分析研究事故往往會(huì)發(fā)現(xiàn)漏洞，從而阻止相同危害的發(fā)生以及人為的故意攻擊。

CPAS是一個(gè)前瞻性報(bào)告，能讓你重新思考自動(dòng)化的理念。它提供了用于構(gòu)建長(zhǎng)期戰(zhàn)略的先進(jìn)規(guī)劃工具和理論基礎(chǔ)，旨在提高企業(yè)效益并降低風(fēng)險(xiǎn)。