数码转型(DX或者不太常见DT)是软件、可编程硬件和运营技术(OTs)的应用，从根本上改善公司的运营和最终产品。DX计划可以由工业组织、机器制造商或大量其他企业承担;涉及的iot通常包括机器监控系统、连接、在线web和云访问，特别是通过具有物联网、工业物联网或工业4.0功能的工具。最成功的数字化转型让组织中的每个员工都参与其中，从管理层到季节性工厂人员，并根据量化结果和人员反馈不断发展。
工艺流程优化图片:Tsingha25
但是，无论是由组织内部团队还是聘请的顾问制定，数字转型计划都可能面临老牌公司的阻力，尤其是来自天生持怀疑态度的工程师。使这个问题更加恶化的是支持dx的产品本质上依赖于采用互补元素才能工作因此，一个给定的智能传感器(举个例子)可能需要采用和集成数十个其他不同的组件和元素，以支持更大的计划。在某些情况下，这类组件和工具的供应商会避免宣传物联网通信功能的营销，而是解决某个行业的特定业务问题。
无论是离散自动化(用于加工、组装、工作和运输单独的离散工件)还是过程自动化(用于蒸馏或其他使用液体、流体系统和其他受连续化学反应、温度控制和计量影响的批次)都受益于DX的迅速发展。在这篇Design World文章中，我们主要关注离散自动化示例。
正如我们将探讨的那样，最有能力支持商业模式数字化转型的供应商是那些在工程和制造领域拥有悠久历史、拥有广泛产品线、利用数据分析提供智能产品和服务的供应商。
开始数字化转型
尽管所有组织都有关键任务问题，如果解决了这些问题，可能意味着业务模式的巨大飞跃，但这些问题不应该在新生的DX试验中解决。在需要改进的更易于管理的流程上从小处开始是初始部署的最明智的方法。成功DX的第一步是明确公司内部或影响整个行业的遗留问题。尽管行业存在差异，但在工业自动化、能源管理、楼宇自动化、数据中心和公共事业方面存在共同的挑战。
《设计世界》使用了许多涉及离散自动化的例子来说明DX的可能性。在这里，智能运动控制通过接受传感器、开关和编码器反馈来工作，并作为(或触发电机控制的信号放大(放大器)动作-所有传统功能。它们还具有将机器连接到企业级系统的附加作用。最熟悉需要解决方案的问题的是信息技术(IT)人员以及直接支持操作和业务线服务的人员。他们也是最有可能拥有连接愿望清单的人——无论是为了:
- 自动化功能(通过设备、控制、机器和云集成)或
- 数据访问和使用对工业物联网功能非常重要。
对于前者，主要趋势包括边缘计算(包括工业网关的使用)的兴起，以及支持云连接、基于以太网的网络、工业组件的无线通信、各种形式的标准化协议、开放源代码编程代码和统一软件环境以促进互操作性的服务。
对于后者，自动化公司数据共享以及高级分析和人工智能(AI)是引领DX工作的物联网功能。这种DX实现的连接性很重，这意味着许多组织通过IT部门为其提供资金和支持，作为回报，IT部门必须跟上组织开发、部署或雇用的物联网网络、数据存储和改进计划的最新情况。
当组织在DX计划中涉及业务线团队时，他们通常可以帮助解决研发、工程、运营、维护和企业团队面临的挑战。解决这些操作问题最终会使终端客户和与组织交互的其他外部实体受益。
物联网与物理世界在哪里相遇
只需考虑一个离散自动化系统的边缘设备——执行器、传感器和连接组件，包括网关和带有计算资源的电机安装控制器，以消除数据带宽和延迟问题。它们位于机械设备的最前端，这意味着它们的处理能力很好，可以在数据被发送到中央控制或设计的云端之前对数据进行过滤和分析。然而，边缘设备的有用性最终依赖于与多台机器系统的互操作性。
当提到这样的系统时，大多数工程师可能会想象出传统的自动化通信金字塔。这样的架构包括现场级传感器和更高的实现层之间的数据交换……以及控件之间的一些通信……最终上升到企业级的顶峰。但一些技术已经促进了具有更平坦的机械通信结构的分布式和智能系统:
•当今的软件(包括工业应用程序，与消费级移动设备的应用程序没有什么不同)
•更新的选择，如云服务——作为一个网络例子
•硬件，如可编程自动化控制器(pac)和智能现场设备-作为两个组件的例子
这些技术改变了世界的结构智能车间尤其是在过去十年。
这一切的意义是什么?好吧，智能工厂(有时收费未来工厂)将越来越多地使用包括5G在内的无线连接，以及分布式智能和边缘计算:
•让制造业对变化更加敏感
•赋予生产计划更多的灵活性
•在关键停工前预测维修和故障。
这些功能有助于减少保修、浪费和停机成本，同时提高工人安全，理想情况下，物联网实现可以满足机器制造商和最终用户的目标。
具体的数字化转型受益示例
最有效的DX实现是那些跨业务系统可操作的实现(特别是随着工业物联网的不断发展)，同时优先考虑网络安全保护。最有能力支持机器制造商和工厂进行DX工作的部件供应商和解决方案供应商是那些连接到全面合作伙伴网络的公司，这些合作伙伴网络对某些协议、软件工具和设计生态系统进行了标准化。这反过来又允许组装各种供应商的技术元素，以构建定制的端到端物联网解决方案……在某些情况下，还可以获得为特定行业设计的许可集成商或数字服务的持续支持。
但是，采用DX方法的原始设备制造商和设备有什么好处呢?
21世纪对定制终端产品(从食品到电子产品到住宅)的需求得到了DX计划的支持，因为互联公司是最灵活、最有能力实现灵活生产流程的公司。
在某些情况下，DX实现了新的商业模式，将数据(通过分析或人工智能处理)转化为可销售的产品。这可以采用基于订阅或增值的机器监控产品的形式。对终端用户的好处是远程解决问题，而不必等待技术人员飞或开车到设施。
数字化转型解决方案几乎总是可扩展的，允许原始设备制造商和最终用户在一个地方试验新系统，然后在更多的地方利用设计和学习到的东西——通常可以从规模经济中节省大量成本。
DX还将自动化设施从传统的单文件生产线中解放出来，这些生产线受到固有的低效率和(特别是在制造业)劳动力短缺的限制。人工智能尤其补充了人员职能，并实现了更细致入微的工厂流程——将人类从数据分析和评估情景上下文中解放出来，以充当所谓的失踪的中间并告知(有时甚至触发)现实世界的行动。
拥抱供应商合作，为DX努力
在某些情况下，与工业供应商的长期合作关系可以帮助供应商和最终用户保持最新的DX工作。这样的安排弱化了以产品为中心的业务，而强调支持服务和运营平台。更重要的是，逐步设计方法(如生产方法)必须让步于更灵活的设计和原型方法。在这里，典型的试错迭代过程，包括大多数孤立的内部设计团队，被开放和整体的设计工作所取代。
支持这种方法的是所谓的设计生态系统以及来自工业供应商的平台。为了完成这些服务，供应商通常与专业服务公司合作，专门从事适用于工业自动化的数字服务。其结果是一系列针对特定自动化操作的吞吐量分析、预测性维护、资产跟踪、客户服务和能源优化工具。与供应商有长期合作关系的大型机器制造商可以在分析业务问题以及量身定制的DX解决方案方面得到帮助。
OT/IT融合领域
无论是由组织的IT部门领导还是通知，DX工作总是包括将现场操作技术(OT)集成到业务IT系统中。工厂OT与企业级IT的智能连接有助于组织享受数字化的所有好处。边缘计算技术有助于连接这些OT和IT系统。这种所谓的OT-IT融合解决了这些不同类型的数据处理系统传统上如何具有非常不同的处理结构——前者越来越多地期望实时(或接近实时)处理和传输数据，而IT系统的采样和处理要慢得多。两个系统数据的交叉大写(在某些情况下，大量未经过滤的数据)需要翻译和解释来收集与手头操作相关的信息。基于云的计算可以帮助聚合、管理、过滤和分析这些数据。否则，需要本地平台实时通知生产调整。
利用数字双胞胎进行DX计划
所谓的数字双胞胎(或虚拟或数字副本)的使用是工业自动化数字化转型(DX)的核心。这些数字双胞胎——本质上是真实世界机器、流程、系统、操作环境和产品的基于软件的副本——非常准确。这是因为数字双胞胎是基于从以前的设计中收集的大量数据;来自已安装设备上传感器的反馈;以及高级复制编码。其结果是让组织以高效和经济的方式探索、控制和优化设计的模型。
数字双胞胎的使用是工业自动化数字化转型的核心方法。图片:Ekkasit919
此外，数字双胞胎支持互连的工业物联网系统之间的通信。这是因为这些数字模型倾向于标准化组件参数和相关定义的编程描述。最终，这反过来又使操作人员能够以更小的批量输出即时方法的产品。相互连接的机器模块和控制的数字化定义也使得快速转换和重新配置(例如，暂时输出一个特殊产品)更加可行。
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