在这是设计世界趋势系列的第一部分我们听取了行业专家对离散自动化边缘设备的看法;努力促进提高系统兼容性和互操作性的标准;雾计算的兴起以及5G等无线技术的工业应用。在接下来的文章中，我们将详细介绍实现数字化转型所需的整体方法。
与专家会面
Sandro Quintero |电气自动化业务开发•Festo
威尔·莫里斯| RS Americas Inc品类经理
保罗·汤普森|马特波特解决方案工程副总裁
克里斯·戈特利布|董事-驱动和控制•科尔摩根
Bill Paczkowski | PACEdge•Emerson高级产品经理
克雷格·斯科特| MFGx首席执行官兼总裁
Boaz Eidelberg | SAAR Inc.首席技术官
Pramit Nandy |产品营销经理- 16位微控制器部门•Microchip Technology
JP·沃勒斯海姆|马特波特产品管理高级总监
数字化转型(DX或DT)是软件、可编程硬件和操作技术(ot)的应用，从根本上改变公司的运营和最终产品，使其变得更好。数字化转型项目可以由工业组织、机器制造商或大量其他企业承担;所涉及的OTs通常包括机器监控系统、连接、在线网络和云访问——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。
您的设计中加入了哪些新功能来支持与雾计算相关的功能?
Paczkowski:雾计算包括在站点的本地网络上处理、存储和处理数据。尽管传感器和plc等边缘设备的功能越来越强大(企业或基于云的资源具有巨大的功能)，但现场雾计算可以让用户以稳定、低延迟和安全的方式高效地处理大量数据。
艾默生提供了一个完全集成的硬件和软件技术组合，使工程师能够在各个层面实现新设备和传统设备的数字化转型-从边缘现场设备到控制面板和控制室……甚至到企业和云。
Nandy:复杂的产品需要连接和安全的设备。Microchip的解决方案支持M2M安全，包括安全引导、安全固件升级、安全通信和相互认证。我们的解决方案使用户可以提高网络可用性并安全地执行远程部署。
工业系统的健壮性、可靠性和安全性也变得比以往任何时候都更加重要。在一些应用中，安全要求是形式化的和强制性的，而在其他应用中，这是为了通过使产品更安全、更可靠来区分产品。Microchip的功能安全硬件、软件和文档可帮助工程师设计高度健壮且符合安全标准的系统。
Paczkowski:启用边缘的ipc可以作为雾环境，开发人员可以通过雾环境快速部署分析和其他高级计算。另一种选择是使用边缘控制器的混合平台，具有确定性plc类型的实时控制和通用pc类型的计算资源。
事实上，在将解决方案扩展到云之前，雾计算是本地开发解决方案的一个很好的垫脚石。此外，还有许多数据密集型数字转换应用程序，其数据传输成本可能很高。在这里，在将数据批量移动到其他企业资产之前，雾计算解决方案更适合用于聚合和预处理数据。
流程流程优化图像:Dreamstime•Tsingha25
开始数字化转型
T最成功的数字化转型涉及组织中的每一位员工，从管理人员到季节性工厂人员，并根据量化结果和人员反馈不断发展。
但是，无论是由组织内部的团队还是聘请的顾问制定的，数字化转型计划都可能在老牌公司面临阻力，尤其是来自自然持怀疑态度的工程师。使这个问题恶化的是，支持dx的产品本质上依赖于采用互补元素来工作。这意味着一个给定的智能传感器(举个例子)可能需要采用和集成几十个其他不同的组件和元素来支持一个更大的计划。在某些情况下，这些组件和工具的供应商会避免将物联网功能用于通信的营销，而不是解决行业的特定业务问题。
最能支持商业模式数字化转型的供应商是那些在工程和制造方面有着悠久历史的供应商，以及那些拥有利用数据分析的智能产品和服务的广泛产品线的供应商。虽然所有组织都有关键任务问题(如果解决了)，可能意味着商业模式的飞跃，但这些问题不应该在新兴的数字化转型试验中解决。从需要改进的更易于管理的流程开始，这是首次部署的最明智的方法。
三菱电机自动化公司发布了MELSOFT Gemini 3D模拟器软件，使用户在向其工厂引入新的自动化组件时，可以加快制造项目的设计和施工。通过连接各种软件和工厂设备，Gemini提供可视化、仿真和工作流程的简化。Gemini使用基于pc的3D数字空间进行操作，无需通过OPC服务器直接连接到工厂设备。这使得3D数据在数字空间中的更新速度比OPC环境快约12倍。当工程师使用该软件进行验证时，他们可以测试和调试机器和系统的自动化逻辑，以及在施工前检查计划生产设施的运行情况。
成功的数字化转型的第一步是确定公司内部或影响整个行业的遗留问题。尽管这些行业存在差异，但在工业自动化、能源管理、建筑自动化、数据中心和公用事业领域都存在共同的挑战。最熟悉需要解决的问题的是信息技术(IT)人员和直接支持操作和业务线服务的人员。他们也是最有可能有连接愿望清单的人，包括:
•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，以及支持云连接的服务、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、开源编程代码和统一的软件环境，以促进互操作性。对于后者，自动化的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。这种数字化转型实施的连接性意味着许多组织通过IT部门为其提供资金和支持，而IT部门必须与组织开发、部署或采用的物联网网络、数据存储和改进计划保持同步。
Festo CPX-AP-I系统兼容AP和其他标准，确保无缝通信。分散的I/O赋予了先进的设计能力。
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、操作、维护和公司团队所面临的挑战。解决此类操作问题最终会使最终用户和与组织交互的其他外部实体受益。
你们有哪些利用人工智能的新产品?
劳伦斯赢得:我们最近推出了Property Intelligence——一种专有的人工智能，可以大规模分析任何财产或投资组合。这些见解可以帮助管理人员回答业务关键问题，并大大减少动手分析所需的时间……并且在许多情况下，产生以前无法获得的见解。事实上，Airbnb最近利用Property Intelligence对一系列adaped品牌房屋进行了分析和验证，以确保它们符合有移动需求的客人的无障碍标准。
Eidelberg:我们计划很快推出两个人工智能(AI/ML)产品线——RoboChair和Exollent，为人们提供辅助行动。两者都可以运行三个不同的控制器。对于需要帮助站立的老年用户来说，一个砰砰的开关控制器就足够了。或者一个PID控制器运行一个特定的运动配置文件可能有助于病人的康复。或者，一个带有数百个优化神经网络参数的强化学习(RL)运动控制器可能会驱动自主功能来帮助高度残疾的患者。后者将通过模拟学习，使用奖励函数来优化性能，包括平衡相互冲突的安全性、速度、功率和舒适性参数。该系统将通过陀螺仪、位置和力传感器跟踪环境，并驱动自动执行器。一旦强化学习模拟获得最大回报，神经网络控制参数将被部署到实际系统中，并作为无模型控制器运行。
一些以工业自动化为目标的人工智能可以分析工厂和机器，帮助管理人员回答关键业务问题，并最大限度地减少获得有用分析所需的时间。图片:AdobeStock
利用数字双胞胎进行数字化转型计划
所谓的数字孪生(或虚拟或数字复制品)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——本质上是对现实世界的机器、过程、系统、操作环境和产品的基于软件的复制——异常准确。这是因为数字双胞胎是基于从以前的设计性能中收集的大量数据;来自已安装设备上传感器的反馈;和高级复制编码。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。
此外，数字孪生支持互联IIoT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程序化描述。最终，这反过来又让操作以更小的批量大小以及时的方式输出产品。相互连接的机器模块和控制的数字定义也使快速转换和重新配置(例如，暂时输出特殊产品)更加可行。
你们提供哪些系统即服务(SaaS)和数字化转型(DX)解决方案?
戈特利布:科尔摩根最近与一家公司签署了一份进入市场协议MTEK出售MBrain解决方案——一个无代码无纸化智能制造平台。MBrain处理大规模的企业复杂性，包括生产线设置的工作指令。后者对于使用运动控制或分析制造过程中捕获的任何方面的数据的机器制造商都是有用的。MBrain的用户实现了巨大的改进，除了节省纸张、培训和入职方面的费用外，甚至可以将价值流吞吐量提高70%。MBrain解决方案自然地融合到基于微软Azure云的配置、本地配置或混合配置中。简而言之，MBrain在帮助设计工程师提高产品质量、运行率和人力资源配置方面发挥了重要作用。
使用数字孪生是工业自动化数字化转型的核心方法。图片:Ekkasit919
汤普森:我们正在引领设施管理的数字化转型。通过我们的扫描和软件，操作人员可以以逼真的3D方式捕获建筑物，以获得投资回报率，并降低设施设计，管理和维护成本。Matterport数字孪生体提供了对设施、机器或区域的物理环境的身临其境的访问。最近,约翰迪尔采用我们的数字孪生平台和3D捕获技术对全球60多个设施进行远程管理。
这是一个Matterport 3D线框数字双胞胎的生产空间。
史考特:Fuuz由MFGx为具有复杂流程的公司提供平台即服务(xPaaS)功能。更具体地说，Fuuz xPaaS提供预构建的工业应用程序和亲代码到无代码的应用程序开发工具，将技术整合到快速且易于学习的有凝聚力的用户体验中。随着独立应用程序的快速部署和与现有软件的连接，企业可以捕获数据。此外，它们还可以将流程、人员和机器整合到一个生态系统中。事实上，该软件集成并增强了所有开放数据源，使公司能够利用当前的解决方案、工业设备和操作系统，并具有集成功能，使设计工程师能够连接到企业内部的设备以及其他数据库和站点。
- 一家健康零食生产商需要一个新的销售点系统，因为他们目前的系统(以及其他系统)无法将数据集成到他们的ERP中。Fuuz帮助公司扩大了库存管理、运输和运输规模，并在多个电子商务环境和配送项目中捕获活动数据。现在，数据被自动处理成发票进入他们的ERP -公司的库存管理、应付账款自动化和第三方物流运输合作伙伴集成功能升级。
- 一个注塑成型和成型纤维设计师和制造商需要以准确的格式编制指标和kpi。在这里，Fuuz实现了与公司云ERP提供商的机器集成;自动打印作业;简化数据捕获。现在，机器数据采集是实时进行的，因此员工可以专注于产品质量和生产目标。
- 一家拥有多个冲压和热处理业务的半导体制造商将Fuuz集成到其云ERP中，以简化IT专家在提高生产率的定制应用程序方面的工作。
具体的数字化转型效益实例
最有效的数字化转型实施是那些跨业务系统可操作的实施(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。最有能力为机器制造商和工厂提供DX支持的组件供应商和解决方案供应商是那些与全面的合作伙伴网络相连接的供应商，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来构建定制的端到端物联网解决方案……在某些情况下，由授权集成商或为特定行业设计的数字服务提供持续支持。
采用数字化转型方法的oem和工厂的好处包括能够满足21世纪对定制终端产品(从食品到电子产品到家庭)的需求，因为互联公司是最灵活、最能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。最终用户的好处是能够远程解决问题，而不必等待技术人员乘飞机或开车到设施。
数字化转型解决方案几乎总是可扩展的，允许oem和最终用户在一个地方试用新系统，然后在更多地方利用设计和学习的内容-通常可以从规模经济中节省大量资金。
DX还将自动化设备从传统的单文件生产线中解放出来，这些生产线由于固有的低效率和(特别是在制造业)劳动力短缺而受到限制。人工智能特别补充了人员职能，并实现了更细致的工厂流程——将人类从数据分析和评估情境环境中解放出来失踪的中间并告知(有时甚至触发)现实世界的行动。
拥抱供应商伙伴关系
在某些情况下，与工业供应商的长期合作伙伴关系可以帮助供应商和最终用户保持DX工作的最新进展。这样的安排弱化了以产品为中心的业务，强调支持服务和运营平台。此外，循序渐进的设计方法(如生产方法)必须让位于更灵活的设计和原型方法。在这里，典型的试错迭代过程主要涉及内部设计团队，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。为了完成这些产品，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。其结果是一系列吞吐量分析、预测性维护、资产跟踪、客户服务和针对特定自动化操作的能源优化工具。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和定制DX解决方案方面获得帮助。
阅读我们专家的其他见解点击这里阅读本系列的第1部分．
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