构建集成策略

在这部经典电影的某一时刻《侏罗纪公园》，伊恩·马尔科姆博士说，“你们的科学家太专注于他们是否可以，他们没有停下来思考他们是否应该。”马尔科姆关于恐龙的看法可能是对的，也可能不是，但如果他提到了工厂到企业的整合，他肯定是对的。作为一项时代已经到来的技术，集成系统无疑正在以越来越快的速度进入制造设施。然而，仍然存在的问题是，他们对今天的工业运营做了什么?

霍尼韦尔(Honeywell)产品经理吉姆•克里斯蒂安(Jim Christian)说得更直接:“适用于各个集成系统的问题不是‘我能不能集成?'它是'我应该积分吗?整合的工具就在那里。关键在于理解所有这些信息并从中获取价值。”

这不是一件容易的工作。而且，它所需要的努力可能比许多公司曾经想象的要多得多。英维思(Invensys)副总裁兼研究员彼得•马丁(Peter Martin)表示，制造商在不同的地方进行工厂到企业的整合。“在许多情况下，主要的方法是在自动化系统和ERP系统之间放置一个工厂历史学家，收集尽可能多的数据，并使其可用，”他说。“就是这样!”我的设施是一体化的。”

马丁笑着说，他补充说，太多时候制造商认为仅仅连接系统就能实现一些好事。很少有人会停下来问他们为什么要整合。因此，许多公司对其整合工作的结果非常失望。工厂到企业的整合是复杂的。从一开始，它就需要不同组织之间的合作和沟通。这通常要求企业在经营方式上进行文化上的转变。除了应用技术之外，设施还必须制定企业战略，概述预期结果，并建立现实的目标和期望。最重要的是，他们必须了解自己的系统以及被称为工厂到企业集成的系统。

拥抱集成的挑战

那么什么是工厂到企业的集成呢?三菱电机(Mitsubishi Electric)高级产品经理斯隆·祖潘(Sloan Zupan)称其为高度集成的制造，其中控制架构与业务应用程序进行了对话。他说:“来自许多领域的输入，如库存可用性、生产调度、质量保证和维护操作，确保所有学科都知道其他学科在做什么。”“它有助于确定需要改进的领域并优化操作。例如，将能源使用从工厂整合到企业——实际上这是一个相对较新的概念——让管理层将生产与能源成本联系起来，从而获得竞争优势。集成技术曾经是中间件的负担，现在已经有了显著的发展。控制体系结构和企业应用程序之间的软件需求正在被消除，简化了IT系统和工厂之间交换信息的能力。由此产生的环境更安全、更可靠、更透明。”

今天有两个主要的相互关联的因素推动着工厂到企业的整合:快速的技术进步和不断变化的全球经济。西门子工业公司工业网络产品经理Ming Ng表示，在过去几十年里，集成技术的进步令人难以置信，并将其称为驱动公司通过连接获取数据的因素的完美风暴。“我们已经达到了临界质量。今天的公司整合是因为他们必须更快地做出反应以保持竞争力。集成使他们能够在实时数据中将多个应用程序的功能整合在一起，以便更好地做出决策。而以太网为他们提供了一个通用的平台来实现它，允许来自不同供应商、使用不同技术的机器在一个公共网络上运行。”

霍尼韦尔的克里斯蒂安也表达了类似的观点。“制造商需要实时信息来进行决策。我们参与了印度一家化工和炼油公司的一个多站点项目，该公司希望将kpi(关键绩效指标)集中在仪表板上，以便从公司高管到现场经理再到运营商的每个人都能看到他们控制区域内发生的情况。许多kpi来自工厂，但也有一些来自业务系统。我们可能会看到更多这样的情况，更多地将商业信息带到工厂层面，用于有关安全、可靠性水平、能源成本等方面的决策。我们的想法是，如果你把所有东西都集中在一个仪表板上，负责一个单元的人就可以看到所有东西，并更好地操作。”

总体而言，美国制造业面临着基础设施老化的问题。太多的企业仍然在使用过时的技术，如果工厂到企业的集成要成为现实，现代化就无法避免的时代正在到来。西门子的吴恩达指出，最佳的企业连接包括水平和垂直的集成，这是旧技术无法提供的。“面对现代化老化的基础设施，用户希望创建一个可以在未来10年或20年使用的基础设施。这种投资不仅将实现一体化，还将推动工业制造。”

改变文化

然而，专家们一致认为，从整合中获取价值的最大障碍不是技术，甚至不是成本，而是如何应用。如果是为了某个目的，整合就会变得非常有益。工厂到企业的集成要求设施以不同的方式做事。英维思的Martin表示:“例如，管理层需要足够信任一线运营商，为他们提供做出更好商业决策所需的信息。”“这是一种文化变革。我们不需要将信息孤岛连接在一起。管理层需要弄清楚为什么以及如何将信息从A点传递到B点会增加价值。”

也许最困难的集成挑战就是简单地开始。大多数公司都在努力建立整合战略。三菱的Zupan坚称:“工厂必须制定工厂到企业的连接战略。”“这将揭示对提供解决方案和确保数据可靠性的能力的系统的需求。其中包括实现高效网络使用的千兆工业以太网，防止人员不分皂白地访问机密或专有信息的安全措施，以及在多个IT应用程序和大量制造资产之间移动信息的标准化方法。”

安全性与可访问性

吴恩达强调，任何工厂到企业集成策略的主要目标都是平衡可访问、自由流动的数据与维护数据的安全性和完整性。他指出:“制造商必须制定安全计划，并应用集成产品固有的安全措施。”“任何东西都可以用来做好事，也可以用来做坏事。安全的关键在于走在坏人前面。安全是一种生活方式，而不是一个复选框。安全性不能通过单一的设备或软件包来实现。必须制订一项全面的安全办法。安全的好坏取决于最薄弱的环节。如果工作人员没有得到正确的培训，或者他们绕开安全措施，那么安全措施是无效的。安全策略需要持续关注，必须与其他集成策略一起演进。”

Martin补充说，工厂到企业的集成技术只是一个推动者，它为那些需要的人提供实时的业务和运营见解，以便他们能够优化他们相对于业务所做的事情。“如果不全面了解原因，整合就毫无价值，”他说。“如果一个机构花时间理解了集成的目的和原因，那么它就会成为公司可以使用的最强大、最有利可图的工具之一。”

有效的工厂到企业的整合需要一种合作的文化。尽管不同的优先级是工程和IT组织以及生产和业务功能的特征，但曾经标志着一起工作的努力的领土冲突似乎已经缓解。“越来越多的过程控制世界和业务系统世界正在合并，”霍尼韦尔的Christian说。“一代人之前，控制系统与IT系统有着显著的不同。今天，这两种人的技能并没有那么大的不同。随着这些系统的合并，任何冲突的来源都可能在一段时间后消失。”

推进集成过程

大多数公司都能获得整合的好处，但制定战略至关重要。制造商必须确定他们期望从工厂到企业集成系统中获得的价值。克里斯蒂安承认，有时候这很难做到。“有些公司期望很多东西。我们与他们合作，制定出可行的方案。对大多数设施来说，第一个诱惑是说它们什么都需要;为了提高效率，他们必须删减内容，突出真正重要的内容。如果生产率下降了，但质量、可靠性和安全性都很好，那么工厂就需要专注于生产，这样才能找出下降的原因。公司需要确定业务优化的机会在哪里。”

工厂到企业的系统未来可能走向何方?无线技术在集成系统中的普及是一种既定的预期。英维思的Martin表示:“在油库使用智能手机的技术人员获得的信息与在中央控制面板工作的技术人员获得的信息一样多。”“机动性将智能带入战场。”

移动设备是有效的工厂到企业集成的关键，吴恩达表示同意，并指出许多公司都指望蜂窝调制解调器设备为他们提供所需的连接。“我们曾与一家公司合作，该公司需要将来自不同国家约30家工厂的生产数据集中到一个中心位置。其中许多工厂位于没有强大的互联网骨干网的地区，但那里确实有蜂窝基础设施。通过添加蜂窝调制解调器，该公司可以获得所需的植物数据。”

紧跟科技

三菱汽车的祖潘指出，如今的技术变化如此之快，以至于预测整合的状态充其量是不确定的。他表示:“未来可能会发现集成技术嵌入控制器中，而不是在控制器旁边运行。”“无线肯定会更受欢迎，安全性增强也会更强。我们预见到千兆工业以太网的普及。许多网络无法处理生产系统和业务系统之间的信息流;千兆工业以太网消除了这一障碍。随着它在工厂变得越来越流行，it环境中制造资产之间的信息共享将会爆发。”

克里斯蒂安说，记住，整合不会产生任何额外的信息。“集成系统只能帮助对已经存在的数据进行排序，找到相关的内容，并将其置于有用的上下文中。强大的领域特定应用程序(从维护和生产系统到计划和调度)的作用将继续强大。一旦这些单独的领域运转良好，下一阶段的改进就会到来。然后，随着公司能够看到规划如何影响可靠性和能源，广泛的整合就可以发生。具有正确集成和协作水平的信息系统可以将公司中的每个工厂提高到最好的水平，甚至可能比最好的还要好。有几家公司已经达到了这个水平。还有更多的人愿意。”

推进工厂到企业的集成

刚刚开始进行工厂到企业集成的设施(以及那些努力推进集成工作的设施)会发现，在继续前进之前，花时间审查公司集成文化和技术的当前状态是有帮助的。注重文化方面的融合是夯实基础的必要条件。审查现有技术的最佳应用并规划未来的工作可以导致更具体的结果。

培养策略

Peter A. Martin建议公司在五个方面采取行动来加强整合工作。它们是:

• 确定你的策略。你是否清楚地概述了制造和生产战略?是以成本为基础的吗?它是基于容量的吗?它多久换一次?每个人都需要了解集成策略如何影响运营的各个方面。
• 进行会计审查。确保工厂人员知道如何报告结果。确定在整个工厂中谁贡献了什么。马丁说:“当我们向公司咨询他们的整合计划时，我们试图帮助他们开发贡献算法，这样他们就可以了解战略绩效衡量标准是什么。这些措施包括下至工厂底层的会计措施。然后我们尝试在控制系统中对这些措施进行建模。”
• 评估你的人力资源。工厂员工的教育和经验水平如何?这样的评估可以帮助植物将信息以最适合每个人或团体的格式保存。
• 回顾IT和工厂中已经存在的技术。通常，这样的分析揭示了使用现有系统来实现和扩展基础设施的新的和额外的方法。
• 制定改进计划。考虑其他哪些行动将进一步改进操作。是否需要高级控制?新的维护计划会带来好处吗?执行约束分析，以确定可能阻碍改进的因素。

Martin说，这些步骤有助于确定整合策略，并强调这样的分析并不关注产品。相反，它考虑的是如何衡量、如何授权、如何使用现有资产进行改进，以及如何进行集成。他说:“你需要从关注你想通过整合做什么开始，而不是整合本身。”“整合是促成因素。只有在你知道你将如何整合之后，这些技术才能被有效地应用。”

推进技术

在技术方面，西门子工业公司工业网络产品经理Ming Ng强调，寻求整合业务的公司不需要拆台和替换。他同意，很多现有的基础设施都可以重用，并指出，根据他的经验，目前工厂到企业的集成工作通常集中在三个领域:

• 从较老的现场总线技术过渡到以太网。吴恩达解释说，这些设施已经安装了基地，并正在寻求将机器放在以太网上，并/或将自动化岛屿连接到网络中。“以太网提供了现场总线技术无法提供的许多优点。这将为工厂提供更好的数据，使其能够更快地做出反应，做出更好的决策。”“对于以太网产品，工具集更好;现在大多数基于以太网的产品都有内置的web服务器。通过一台标准的笔记本电脑和一根以太网电缆，工程师可以连接到网络进行诊断，并查看这些设备中的信息。在过去，他们需要特殊的软件、加密狗和大量的网络知识。”
• 应用无线;具体来说，确定它可以在哪里使用以及它可以实现什么好处。吴恩达说，在大多数情况下，关注移动和无线技术的设施都是那些有独特应用或以前没有使用过无线技术的设施。他说:“规划是任何无线工作中最重要的部分。”“企业需要了解如何布局网络。”
• 设计网络并有效地与IT部门合作。吴恩达承认，许多生产、工厂和控制工程师仍然担心与IT的交互。“他们可能觉得自己在网络方面的背景或知识不足，”他补充说，“但大多数控制工程师都能安装、配置和使用工业网络设备。工具集的设计具有通用的外观，以便工程师可以拥有工厂层的网络，而IT人员则维护办公室端。界定谁对什么负责是至关重要的。每一方都必须对其拥有专业知识的领域负责。最重要的是，它们必须一起工作以找到集成点。每个情况都不一样。设施需要努力建立信任。”

对能量因子积分

对于工厂到企业的集成基础设施来说，一个相对较新的领域是能源管理和电力监控。面临挑战的全球经济和不断上升的制造成本正促使许多公司更加密切地关注他们的能源资源。三菱电机高级自动化解决方案工程师Ghulam Khan表示:“越来越多的设施开始以看待时间和劳动力的方式看待能源。“在很多方面，将能源资源整合转移到企业层面，可以比作补充之前缺失的一块。工厂经理专注于生产，很难将他们的注意力吸引到能源上，但随着可持续性变得越来越重要，这些问题也变得更加关键。”

可汗认为，需要实现从工厂到企业的完整可见性，并将工厂到企业级别的能源管理称为对这些资源应用放大镜的一种方式。“为企业提供能源透明度变得越来越重要。公司需要知道什么、何时、何地以及多少。整合使管理层能够将生产与能源成本联系起来，”他解释说，“甚至有助于确定工厂的碳足迹。它可以帮助公司获得竞争优势，允许他们通过测量以前无法测量的资源使用来改善运营。”

Khan强调，随着平板电脑和智能手机基本上把仪表盘交到员工手中，预计无线技术将更多地应用于能源应用。三菱电机高级产品经理Sloan Zupan补充说，现在可用的产品和系统允许工厂查看实时和历史能源消耗信息。“设备可以在工厂内部和周围使用，也可以远程获取资产的分析视图，以确定哪些系统使用了最多的天然气、水和电力。智能手机和平板电脑使运营商和管理人员能够在任何地方访问数据。”

珍宁·卡泽尔，特约编辑控制工程．与她联络:jkatzel@sbcglobal.net．

在线

最近的一次控制工程/CFE Media调查向订户询问了他们的设施的集成措施、集成给他们带来的好处、应用的技术以及未来的计划。结果正在汇编中。关注一篇总结他们讲话内容的报告，很快就会在网上发布。

有关工厂到企业集成以及集成产品和系统的更多信息，请访问本文中提到的公司的网站:

www.honeywell.com

www.iom.invensys.com

www.mitsubishielectric.com

www.usa.siemens.com

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