告別盲目數(shù)字化！數(shù)字化轉(zhuǎn)型中控制工程師的三大核心事項(xiàng)
發(fā)布時(shí)間：2025-04-30 作者：www.dzsex.cn
對(duì)于正在經(jīng)歷數(shù)字化轉(zhuǎn)型的控制工程師來說，應(yīng)該優(yōu)先考慮哪些事項(xiàng)？
為了數(shù)字化而數(shù)字化是沒有意義的，工程師的首要任務(wù)應(yīng)該是檢查特定數(shù)字化項(xiàng)目是否真的能帶來價(jià)值。Pepperl+Fuchs全球物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目和工業(yè)4.0負(fù)責(zé)人Benedikt Rauscher指出，在開啟數(shù)字化項(xiàng)目之前，首先要檢查任務(wù)本身是否需要優(yōu)化。
一旦確定了有價(jià)值的潛在數(shù)字化項(xiàng)目并簡(jiǎn)化了流程，控制工程師就需要確定是否已有現(xiàn)成的數(shù)字化解決方案可用，或者是否需要開發(fā)新的方案。接下來，互操作性是需要高度重視的另一個(gè)重要方面。通常，一個(gè)數(shù)字化解決方案會(huì)涉及來自不同制造商的各種硬件和軟件組件，所有這些組件都需要能夠相互通信。
為了確保未來擴(kuò)展項(xiàng)目的互操作性，現(xiàn)有的數(shù)字化解決方案以及新的開發(fā)都必須遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并提供開放接口。一個(gè)很好的方法是使用資產(chǎn)管理殼（AAS）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
AAS是一個(gè)(組)資產(chǎn)的數(shù)字表示。它由許多子模型組成，可以描述特定資產(chǎn)的所有信息和功能，包括其特征、特性、屬性、狀態(tài)、參數(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)和能力。AAS允許使用不同的通信渠道和協(xié)作方式，使資產(chǎn)和相互關(guān)聯(lián)的、分布式的、數(shù)字化的場(chǎng)景之間的建立聯(lián)系。
AAS概念由獨(dú)立于制造商的組織——工業(yè)數(shù)字孿生協(xié)會(huì)（IDTA）管理，并在IEC 63278中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。IDTA的GitHub存儲(chǔ)庫中已經(jīng)免費(fèi)提供了大量子模型模板。在許多IDTA工作組中，領(lǐng)域?qū)＜依^續(xù)致力于創(chuàng)建更多的子模型定義。
重要的是，數(shù)字化戰(zhàn)略應(yīng)采用經(jīng)過驗(yàn)證的最新技術(shù)，如工業(yè)以太網(wǎng)或AAS，作為開放和具有互操作性的數(shù)字孿生。工業(yè)以太網(wǎng)正在推動(dòng)信息技術(shù)/運(yùn)營(yíng)技術(shù)環(huán)境的融合，使所有基于以太網(wǎng)的協(xié)議也可用于工業(yè)應(yīng)用。而且，隨著Ethernet-APL的推出，它現(xiàn)在甚至可以用于過程工業(yè)中需要本質(zhì)安全的危險(xiǎn)區(qū)域。
顛覆性技術(shù)的引入
DigiKey自動(dòng)化與控制高級(jí)營(yíng)銷技術(shù)經(jīng)理Eric J.Halvorson認(rèn)為，數(shù)字孿生技術(shù)正在引領(lǐng)工業(yè)數(shù)字化的下一個(gè)顛覆性浪潮。人工智能（AI）的引入席卷了世界，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。它被用來對(duì)PLC和機(jī)器人進(jìn)行編程，并對(duì)生產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)等等。
在過去的幾年里，我們看到數(shù)字孿生技術(shù)被廣泛應(yīng)用于整個(gè)工廠。該技術(shù)使制造商能夠在模擬環(huán)境中準(zhǔn)確查看整個(gè)工廠。這使工程師能夠看到編程的變化，將如何影響現(xiàn)實(shí)世界的生產(chǎn)。數(shù)字孿生技術(shù)還縮短了設(shè)計(jì)周期和測(cè)試時(shí)間，并提高了產(chǎn)出。
通過計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)來分析來自傳感器、相機(jī)和其它來源的數(shù)據(jù)，可以提高數(shù)字孿生的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。AI還能使用生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）和其它技術(shù)，生成物理對(duì)象和環(huán)境的逼真3D模型。
Eric指出：“AI可以使數(shù)字孿生運(yùn)行模擬和場(chǎng)景，以優(yōu)化性能、效率和可持續(xù)性。它還可以幫助數(shù)字孿生從自己的經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，適應(yīng)不斷變化的工況，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)和結(jié)果提供見解和建議?！?/div>
制造企業(yè)每天都需要面對(duì)各種各樣的挑戰(zhàn)。無論這些威脅是來自全球勞動(dòng)力短缺、地緣政治事件、環(huán)境影響、原材料的成本和可用性，還是供應(yīng)鏈限制，他們都需要盡一切可能來保持競(jìng)爭(zhēng)力。
采用數(shù)字化戰(zhàn)略和過程（如數(shù)字孿生模型）的制造商能夠準(zhǔn)確有效地生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品，并及時(shí)將其交到消費(fèi)者手中。仔細(xì)評(píng)估數(shù)字技術(shù)實(shí)施的準(zhǔn)備程度和能力，并為其制定明確的戰(zhàn)略和路線圖，制造商可以為自己的成功做好準(zhǔn)備。
了解工廠的戰(zhàn)略和未來目標(biāo)
Festo的營(yíng)銷和技術(shù)開發(fā)經(jīng)理Jan Koudijzer認(rèn)為，在實(shí)施數(shù)字化項(xiàng)目方面，控制工程師的首要任務(wù)是了解工廠的戰(zhàn)略和未來目標(biāo)。例如，主要目標(biāo)是零缺陷，還是更靈活的生產(chǎn)各種不同的產(chǎn)品？你是否在努力實(shí)現(xiàn)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)視為重要資產(chǎn)的新商業(yè)模式？數(shù)據(jù)管理能否成為更具可持續(xù)性工廠的推動(dòng)者？這些問題的答案，使控制工程師能夠確定數(shù)字化轉(zhuǎn)型的優(yōu)先事項(xiàng)，并確保管理層的正確參與和支持。
成功實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型的另一個(gè)重要優(yōu)先事項(xiàng)是，任何工廠轉(zhuǎn)型都需要使用系統(tǒng)工程方法。“所有過程都應(yīng)該用功能和子系統(tǒng)來描述，而不是基于現(xiàn)有技術(shù)。不同子系統(tǒng)和功能之間的接口應(yīng)該基于開放標(biāo)準(zhǔn)，例如ecl@ss、Automation ML、OPC-UA或MQTT，支持生產(chǎn)/工廠平臺(tái)，如果引入新技術(shù)，未來可以逐步改進(jìn)。采用以人為本的方法是激勵(lì)同事處理新資產(chǎn)并在數(shù)字化轉(zhuǎn)型期間保持管理層參與的關(guān)鍵。” Jan說。
此外，他還強(qiáng)調(diào)了以網(wǎng)絡(luò)安全的方式使用工業(yè)4.0技術(shù)的重要性。在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)階段，需要決定數(shù)據(jù)是保存在邊緣、內(nèi)部還是云端。對(duì)于那些正在進(jìn)行數(shù)字化之旅的企業(yè)來說，應(yīng)該充分利用技術(shù)供應(yīng)商的所有工具。今天有很多新的配置器和模擬系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)過程變得更容易和快捷。在很多情況下，這些工具還為用戶提供了基于AAS技術(shù)的數(shù)字孿生，可以在工廠的整個(gè)生命周期內(nèi)使用。
明確數(shù)字化的價(jià)值所在
歐姆龍自動(dòng)化經(jīng)理Dev Kainth認(rèn)為，如今推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的動(dòng)力主要來自高級(jí)管理層，其驅(qū)動(dòng)力在于優(yōu)化和改進(jìn)工作流程以及縮短對(duì)行業(yè)變化的響應(yīng)時(shí)間。雖然控制工程師的優(yōu)先事項(xiàng)在很大程度上取決于行業(yè)部門、他們的角色及其自己的專業(yè)知識(shí)，但也有許多重要議題需要思考。這些挑戰(zhàn)包括易于實(shí)施和提高員工技能的需求，以及選擇可以內(nèi)部支持的解決方案。
Dev已經(jīng)注意到一種趨勢(shì)，即公司正在數(shù)字化“什么”。許多人都專注于基于狀態(tài)的監(jiān)控、預(yù)測(cè)性維護(hù)和機(jī)器數(shù)據(jù)趨勢(shì)。因此，總的主題是數(shù)據(jù)采集，并利用這些數(shù)據(jù)作為反饋機(jī)制來推動(dòng)變革。
許多公司似乎只是在采用競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的做法，這就是為什么我們經(jīng)常會(huì)看到，他們轉(zhuǎn)向知名的供應(yīng)商。這表明他們并不真正知道從哪里開始，或者不一定了解數(shù)字化轉(zhuǎn)型的價(jià)值所在。
規(guī)劃至關(guān)重要，組織需要清楚地了解最終目的是什么，即使數(shù)字化旅程分為幾個(gè)階段。他建議，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始分析，這將有助于團(tuán)隊(duì)了解在哪些方面數(shù)字化是有價(jià)值和可行的。它將根據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)的影響進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和優(yōu)先級(jí)，從高到低依次排序，提供一份項(xiàng)目清單。時(shí)間就是一切，無論是組織的準(zhǔn)備情況，還是工程師計(jì)劃部署系統(tǒng)的準(zhǔn)備情況。
總的來說，首先采用以數(shù)據(jù)為中心的方法是一個(gè)好主意，因?yàn)檫@會(huì)產(chǎn)生寶貴的信息，為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和AI等其它技術(shù)鋪平道路。此外，變更管理同樣重要。組織需要考慮通用接口協(xié)議，使集成更容易，并盡早討論員工技能和培訓(xùn)，以確保團(tuán)隊(duì)在引入新技術(shù)時(shí)做好準(zhǔn)備。
實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍
Pasqal首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Georges Olivier Reymond認(rèn)為，在當(dāng)今的工業(yè)領(lǐng)域，控制工程師越來越多地參與到組織的數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作中。他們的角色已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的過程控制，涵蓋了AI、機(jī)器學(xué)習(xí)和量子計(jì)算等新興技術(shù)的實(shí)施，以優(yōu)化工廠運(yùn)營(yíng)，解決復(fù)雜挑戰(zhàn)并推動(dòng)創(chuàng)新。
因此，了解量子計(jì)算等領(lǐng)域的進(jìn)展對(duì)于需要調(diào)整現(xiàn)有過程，以滿足不斷變化的行業(yè)需求的工程師來說至關(guān)重要。Georges Olivier認(rèn)為，量子計(jì)算以其無與倫比的計(jì)算能力，在工業(yè)應(yīng)用中具有變革性的潛力。這包括運(yùn)行復(fù)雜控制系統(tǒng)的量子優(yōu)化，量子算法可以為化學(xué)過程、電網(wǎng)和機(jī)器人等應(yīng)用發(fā)現(xiàn)最佳控制策略提供幫助。
量子機(jī)器學(xué)習(xí)借助量子計(jì)算的高并行性，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)的目的。它是將量子計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合的新興領(lǐng)域，利用量子計(jì)算的特性來解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以處理的復(fù)雜問題。
量子機(jī)器學(xué)習(xí)還可以用于預(yù)測(cè)性維護(hù)，從而能夠盡早檢測(cè)出工業(yè)設(shè)備中的異常和潛在故障，而量子模擬可以加速發(fā)現(xiàn)具有所需特性的新材料，如高溫超導(dǎo)體、高效電池和先進(jìn)催化劑。例如，在能源領(lǐng)域，量子計(jì)算可以徹底改變可再生能源預(yù)測(cè)。工程師可以使用量子原子來模擬可再生能源和電網(wǎng)需求之間的復(fù)雜相互作用，從而做出更準(zhǔn)確可靠的預(yù)測(cè)。
標(biāo)簽：數(shù)字化轉(zhuǎn)型,AAS,人工智能,AI,工業(yè)以太網(wǎng)
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