工業(yè)4.0的下一站：軟件定義的自動化解決方案
發(fā)布時間：2025-07-25 作者：Sean Saul
隨著制造企業(yè)開始評估其工業(yè)4.0實施的成果，許多組織正將其視為邁向無界自動化的基礎(chǔ)。
多年來，“工業(yè)4.0”這一術(shù)語一直激勵著人們。制造商們暢想著技術(shù)將如何以激動人心的新方式改變他們的運營，降低運營和能源成本，同時提高安全性和性能。然而，今天這一術(shù)語的定義卻變得有些模糊。
似乎沒有人能確定工業(yè)4.0是否已經(jīng)結(jié)束，或者期望的下一次工業(yè)革命是否正在到來，從而結(jié)束工業(yè)4.0時代?；靵y背后的關(guān)鍵驅(qū)動因素是對靈活性的需求。工業(yè)4.0背后的技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，多年來持續(xù)生成大量數(shù)據(jù)，但許多企業(yè)的生產(chǎn)運營看起來與十年前并沒有太大不同。
值得期待的是，工業(yè)4.0的承諾對多數(shù)企業(yè)而言仍是未來可期。它作為過程工業(yè)演進的基礎(chǔ)架構(gòu)，正在適應(yīng)下一代工業(yè)運營的變革需求。當(dāng)前最具前瞻性的制造商與自動化供應(yīng)商正將工業(yè)4.0的技術(shù)理念與無界自動化（Boundless Automation）愿景相結(jié)合，構(gòu)建統(tǒng)一、一致的數(shù)據(jù)架構(gòu)（Data Fabric）。這種方法將消除數(shù)據(jù)孤島，同時避免在不同系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間進行復(fù)雜而脆弱的集成
這一愿景還將解鎖靈活的應(yīng)用環(huán)境，這些環(huán)境可以交互和交換數(shù)據(jù)，提高信息的可用性以推動運營績效，同時在系統(tǒng)架構(gòu)中構(gòu)建靈活性和模塊化。擁抱無界自動化愿景的企業(yè)將運用工業(yè)4.0技術(shù)，探索數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)部民主化訪問的新路徑。這不僅可降低自動化解決方案全生命周期的安裝調(diào)試成本，更將助力企業(yè)輕松達成可持續(xù)發(fā)展與性能優(yōu)化目標(biāo)，最終實現(xiàn)總體擁有成本的顯著降低。
現(xiàn)代化運營需要靈活性
幾十年來，自動化一直依賴于嚴格定義的架構(gòu)、高度指定的安裝要求和分層通信模式。與此同時，現(xiàn)代制造業(yè)需要更大的靈活性。大多數(shù)高績效組織在裝置和工廠層面已經(jīng)最大限度地優(yōu)化了閉環(huán)控制。然而，他們面臨著新的行業(yè)需求，需要對多個工廠甚至整個企業(yè)進行優(yōu)化。
這些企業(yè)正在部署大量創(chuàng)新型應(yīng)用，這要求采用更現(xiàn)代化的跨環(huán)境部署方法，并需通過海量多源數(shù)據(jù)實現(xiàn)優(yōu)化效益。因此，從智能現(xiàn)場設(shè)備到邊緣計算節(jié)點直至云端平臺的無縫數(shù)據(jù)流通，已成為實現(xiàn)成功轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵要素。
當(dāng)前基于項目的軟硬件部署模式催生了新的數(shù)據(jù)孤島。生產(chǎn)效能、設(shè)備可靠性、安全運營與可持續(xù)性等關(guān)鍵指標(biāo)，往往由各工廠層級采用特定技術(shù)棧與數(shù)據(jù)模型獨立管理的解決方案所驅(qū)動，而這些系統(tǒng)通常專為單一部門設(shè)計且互不兼容。
當(dāng)進行跨職能數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換與落地應(yīng)用（如分析場景）時，就需面對一項艱巨任務(wù)——整個過程依賴手動操作、耗時冗長且易出錯。因此，工業(yè)團隊亟需在運營模式中注入更高靈活性，使其能有效應(yīng)對全球布局中瞬息萬變的市場需求、技術(shù)人才供給波動等復(fù)雜挑戰(zhàn)。
軟件定義的自動化解決方案
為了提供靈活性，制造企業(yè)開始擺脫傳統(tǒng)的技術(shù)部署方法。敏捷型組織將開始架構(gòu)轉(zhuǎn)型，采用能夠適應(yīng)其內(nèi)部運營理念的解決方案，而不是按照傳統(tǒng)自動化制造商定義的僵化架構(gòu)來實施技術(shù)。新型軟件定義自動化模型將為此進化提供技術(shù)支撐。
超融合基礎(chǔ)架構(gòu)（HCI）、邊緣設(shè)備和云計算等技術(shù)正在提供一種軟件定義的技術(shù)棧，旨在擴大運營監(jiān)督和控制的范圍。
例如，基于HCI的虛擬化消除了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，只需一個高度可擴展的服務(wù)器集群即可部署軟件。雖然目前比例-積分-微分（PID）和其它算法通常部署在特定的控制器上，但未來這些工作負載中的一部分可能會部署在HCI上，以實現(xiàn)更靈活的運營。
事實上，根據(jù)性能要求，未來可以將一些關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序部署到云端，為組織提供更容易標(biāo)準(zhǔn)化、轉(zhuǎn)換和擴展的功能。
云端化部署可以帶來很多好處。例如，如今許多生命科學(xué)企業(yè)從一開始就以信息技術(shù)（IT）和運營技術(shù)（OT）融合的數(shù)字化方式運營。越來越多的企業(yè)正試圖將盡可能多的工作負載遷移到云端，因為云功能為他們提供了更容易的部署、更高的標(biāo)準(zhǔn)化以及對每個站點所用配置和應(yīng)用程序更高的可見性。HCI、邊緣技術(shù)和云環(huán)境對于這種新的運營模式至關(guān)重要。
▲統(tǒng)一的數(shù)據(jù)架構(gòu)將幫助制造商在所有應(yīng)用環(huán)境中提供無縫的數(shù)據(jù)訪問。
集成簡化了部署
一個統(tǒng)一且一致的數(shù)據(jù)架構(gòu)將在各級運營中提供無縫的數(shù)據(jù)訪問，成功地擴展情境化的數(shù)據(jù)在整個企業(yè)中的可用性和應(yīng)用。隨著運營團隊開始部署和現(xiàn)代化構(gòu)成下一代自動化基礎(chǔ)的技術(shù)，他們希望與專業(yè)自動化合作伙伴密切合作。這些合作伙伴還將幫助他們選擇基于開放標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，并證明這些解決方案能夠處理實現(xiàn)企業(yè)優(yōu)化所需的多樣化運營數(shù)據(jù)。
此外，團隊將受益于選擇具有旨在使互操作性更簡單、更安全、更直觀的工具的解決方案。制造商應(yīng)選擇具有前瞻性的自動化技術(shù)，使其更容易構(gòu)建定制的解決方案，這些解決方案將在整個生命周期內(nèi)提供快速的投資回報和持續(xù)的價值。
盡管無界自動化愿景背后的一些技術(shù)距離廣泛采用還需要數(shù)年時間，但支持這些技術(shù)的基礎(chǔ)將建立在當(dāng)今可用的工業(yè)4.0解決方案之上。邁向這一未來意味著今天要經(jīng)過深思熟慮的選擇，選擇通過集成設(shè)計開發(fā)的自動化解決方案，這樣通往更可持續(xù)、更優(yōu)化的運營之路將是一種進化，而不是盲目的進行全面現(xiàn)代化。
關(guān)鍵概念：
■ 工業(yè)4.0的實現(xiàn)需要創(chuàng)建靈活的數(shù)據(jù)驅(qū)動型運營，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成，提高性能、改善可持續(xù)性并降低成本。
■ 現(xiàn)代運營需要靈活的軟件定義架構(gòu)，如超融合基礎(chǔ)設(shè)施和云解決方案，以簡化數(shù)據(jù)訪問并增強企業(yè)范圍內(nèi)的優(yōu)化。
思考一下：
工業(yè)4.0在您的工廠中扮演著什么角色？