作者：Charlie Norz，自动化产品经理
网络化、智能化、自我控制、自我优化和资源节能型生产是工业物联网(IIoT)——智能工厂的核心场景。尽管工业物联网似乎提供了所谓的优势，但许多公司仍然存在问题，例如:为什么它甚至是必要的?他们自己的生产水平必须达到4.0吗?在通往智能工厂的道路上，首先应该采取哪些步骤?
不可否认的是，在国际竞争日益激烈的背景下，智能、资源高效、成本高效的生产方式变得越来越重要。因此，工业物联网的优势将产生结果，并将推动北美工厂和流程工厂的竞争优势。在制造业方面，企业希望保持自己的核心竞争力。为了在全球经济中具有竞争力，需要大力加强生产操作，使用最大程度的自动化来降低成本，同时提高产品质量。随着自动化水平的提高，现代化的基础设施，IT专业知识的使用，以及靠近区域市场，公司开始将他们的生产基地重新迁回北美。在这种情况下，业内已经有人在谈论再工业化。
对未来生产的个人想法
为了使北美对制造业公司保持吸引力，即使在个性化和全球化的背景下，这些公司也必须处于有利可图的生产地位。根据批量生产产品而不大幅增加生产成本的能力将是企业智能工厂的一个指标。生产型企业未来的成功将取决于它们的可变性和沿整个价值链(直至最终产品)高度网络化的能力。具体如何在生产中实现这一点主要取决于现有的基本条件。智能工厂不能作为一种解决方案。相反，它必须是现有生产线的智能版本，但必须像生产公司本身的流程一样独立。
在考虑如何将IIoT技术引入现有生产之前，必须考虑哪些想法、方法或方法可以导致现有单个生产过程的改进。这些改进可能包括在生产过程中有效地使用资源，防止增值链上的应用程序重复，或者显著缩短系统工程时间。例如，对于机器和系统设计师来说，在售后观察系统和从生命周期中获取尽可能多的数据方面有潜在的优势。这将产生适用于他们自己工作的改进的结论，或者使他们能够向客户提供有关操作机器的建议。
首先测量，然后管理
无论采用哪种方法来实现从仅仅存在到智能工厂的过渡，现有流程和操作的联网仍然是先决条件。这种网络包括从控制系统到现场的垂直网络，也包括超越增值链各个步骤的水平网络。目前，与这种类型的完整网络相矛盾的唯一原因是数据不能一致地生成和使用。不同的媒介和系统的不连续性，既出现在纵向整合中，但主要出现在横向整合中，这给在流程间逻辑和合理地关联数据带来了困难。通常，每一种工业物联网方法最初都建议记录数据，数字化数据，并以一种有利可图的方式将它们连接在一起。这一步是驱动工业物联网的核心思想:收集、联网和评估生产过程中的数据，以便对它们进行有益的利用，从而为企业产生可持续的附加值。
智能工厂的数据透明度
智能工厂的基本标准是能够测量、联网和评估数据的标准：
- 所有级别的传感器，包括产品级别和产品本身
- 联网所有组件和互联网连接
- 最大的IT安全性
这条路径的第一步是所有生产和系统数据的透明性。只有当数据相互关联、处理并合并为信息时，才能引入措施来改进生产过程。为了实现这一点，传感器必须在现场记录产品和生产相关的数据。这些传感器必须在系统体系结构中考虑或纳入产品本身。RFID芯片的使用就是一个例子。对生产数据,通过机器上的传感器和系统记录,挑战不在于仅仅收集的数据,而是在信息安全、无误的领域水平进入一个更高的水平,就像一个MES(制造执行系统)或云。由于在云中传输和存储数据的期望相对较高，因此将原始传感器数据直接发送到更高级别的系统是没有意义的。那么这是怎么做到的呢?
自动化边缘控制器可以提供决定性的贡献，如模块化WAGO-I/O-SYSTEM 750，它提供了一个解决方案，为任何应用程序与500多个不同的模块。信号可以可靠地从现场采集，并在工厂现场进行管理。具有不同接口和现场总线的WAGO PFC边缘控制器可用于通过CANopen、Profibus DP、DeviceNet和MODBUS/TCP从独立于制造商的现场传感器和设备收集数据。边缘控制器也可以整合到现有的自动化系统中，例如可伸缩的节点和网关，这些节点和网关可以在不干扰实际自动化过程的情况下进行改造。然后，数据可以聚合成简略的信息，并传输到更高的级别（MES或cloud）。在这种情况下，与云链接相关的优势最初看起来非常有前景：云解决方案是灵活的、可伸缩的、高度可用的，并提供了集中访问的机会。
在这个领域
作为一个例子，您可以看看Patterson-UTI为他们的边缘计算应用程序实现了什么。工程师们需要他们的陆基钻机的各种系统相互通信，同时也要保持它们的隔离。当控制系统和数据收集集线器需要在单独的网络上时，这就造成了相当大的挑战，但正因为如此，它们不能再彼此直接通信。
Patterson-UTI的解决方案来自使用WAGO PFC200作为边缘控制器IIoT网关。PFC200是一个工业物联网网关，从它们的所有系统收集数据，作为一个聚合器。它能够与需要信息的涉众共享数据，同时保护需要隔离的系统。
有了WAGO的PFC200, Patterson-UTI现在可以从他们所有的系统中收集数据，同时保持这些系统之间的安全隔离。patson - uti的控制和自动化经理Mahmoud Hadi解释说:“我们不能轻易地将这两个系统集成起来，因为它们每个都生活在不同的网络上。“我们希望限制暴露，而每个系统可以访问其他系统。”
Hadi表示，WAGO与其他竞争数据聚合器的区别在于PFC200提供的众多功能，以及它们在决策过程中获得的直接支持。
Patterson UTI团队在WAGO应用工程师的帮助下了解了PFC200如何完美地适合他们的操作，WAGO应用工程师帮助他们了解使用WAGO产品如何提供他们所寻求的所有好处。
“这对瓦戈和帕特森UTI来说真是一场梦幻般的胜利，”瓦戈区域销售经理约翰·哈格尔说PFC200可以通过MODBUS或Profibus进行通信，因此他们可以将其中一个放到现有的石油钻机上，并且非常容易地通过OPC UA和MQTT将数据提供给最终客户。”
控制工程师Vijay Aundhekar说，WAGO PFC200使操作更加容易。“我们的过程已经简化了，因为WAGO创造了一个简单的单一解决方案，”昂德黑卡尔说。
Patterson-UTI的访问WAGO的广泛的在线图书馆是决定使用PFC200的另一个原因，根据Wayne Steed, Patterson-UTI控制工程师。“确保库是特定于我们使用的每个协议和我们试图在网关中实现的不同逻辑的，这对我们非常有价值，”他说。
Hagar解释说:“WAGO在其pfc中设计了OPC UA和MQTT能力，以便使其做好物联网准备。“这使得他们能够与亚马逊(Amazon)、IBM (Bluemix)、微软(Microsoft)或其他基于云计算的数据中心解决方案对话。”
创造附加值
为了防止数据流被淹没，边缘控制器在局部数据分析和控制中的应用起着决定性的作用。如果正确地将它们结合起来，并利用单独相关的关键绩效指标（KPI），则可以从根本上改进现有流程，具体取决于关注点的位置，即时间、资源或精力。因此，在通往智能工厂的道路上要比一步完成更多的工作。
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