深度：一文解讀2017年全球工業自動化行業十大趨勢
來源／機器人前沿
隨著物聯網、雲計算等新技術的出現，
1 物聯網將降低自動化成本
物聯網作為熱門概念，近年來對各行業影響正變得更加劇烈。隨著技術的進步，
最近，英特爾推出了一套新的範本化電腦平臺“計算卡”（ComputeCard），這張卡只有普通銀行卡的大少，卻集成了一套完整電腦的所有元素，包括IntelSoC處理器、記憶體、存儲、無線、I／O等等。基於這種計算卡，硬體廠商可以靈活地優化各種智慧互聯解決方案，比如說互動式冰箱、安全攝像頭、物聯網閘道，而且擁有簡化設計、易於維護、用戶可升級等優勢。
2 精益自動化和扁平架構到來
自動化系統正在進一步簡化，
在新的系統模型中，控制器使用了適當的協定，如通過web服務直接把資訊從0、1級傳遞到第4、5級。這種趨勢正在加速，計算被驅動到更強大的控制器、智慧設備和感測器，並帶動了工廠級電腦和雲託管應用程式。
如今的智慧手機已經是一個多核處理功能強大的電腦，
3 開放式工業自動化架構
過去一年裡已經看到圍繞著邊緣計算的開放式系統結構的出現，開放式系統與業務系統緊密集成，
這種新的“開放”的思維方式旨在創造更靈敏、高效、靈活的製造業，緊密整合客戶、供應商、製造商和分銷物流生態系統。
為了提高生產的性能和靈活性，製造現場的I／O（輸入／輸出）設備包括感測器、執行器、分析器、驅動器、視覺、視頻、和機器人等都需要連接通信。在這種環境下創建卓越的集成工業自動化系統需要完全開放的通信原始程式碼、資料定義、框架和應用程式交換標準。
例如，工業4．0的思想主張整合製造業工廠和其它業務功能，包括進貨物流、客戶服務、出貨物流。工業4．0發展的背景是廉價勞動力的紅利不再存在，企業欲取得行業競爭優勢和靈活性只能利用以自動化為核心的先進技術，成功過渡智慧化生產模式。德國推出了工業4.0戰略後引發了全球的呼應，包括中國制定的“中國製造2025”，日本工業價值鏈促進會，印度製造等等。
一些知名的企業已經開始應用工業4.0概念來提高過程自動化的效益，包括了ABB、巴斯夫、拜耳、比爾芬格－柏格、E＋H、贏創、FESTO、科隆、朗盛、西門子、和弗勞恩霍夫化工技術研究所。
在2015年發佈的那慕爾過程感測器4．0路線圖描述了智慧型網路感測器作為工業4．0進程架構的基礎部分，這些感測器將與控制系統和自動化系統進行通信，甚至可以直接與業務系統進行對話。
4 自動化廠商必需接受可擕式應用
自動化行業面臨著一個極具挑戰性的問題，必需改變缺乏相容多廠商的便攜移動應用。如果只是開放自動化架構而沒有開放的生態系統，可擕式創新應用將被扼殺。
在過去的技術中，為特定控制器應用程式通常不能運行在另一個品牌的控制器，要使用只能花費時間重寫程式。埃克森美孚首席工程師DonBartusiak指出，每一次從不同廠買一台電腦都要重寫所有檔、試算表和報告，在今天的工業環境裡，非可擕式應用意味著時間和資料的浪費。
IEC－61131－3標準和PLCopen標準提供了兩個基本框架的支援，多廠商的可擕式應用。控制器之間的結構化文本程式的交換最新的方法是用PLCopenXML交換標準，進入2017，新的挑戰將讓供應商採用這些交換標準。
廠商需要熱情地接受這些標準，或者新的工業控制應用開放式架構的互換性和再使用性標準。這將填補傳統的電腦行業解決方案的空白，傳統的供應商已經展示和銷售物聯網軟體產品。有一個這樣的例子，基於Node－Red開源視覺化程式設計已經被供應商用於資料獲取和控制的一些平臺，包括RaspberryPi。
5 資訊技術（IT）和運營技術（OT）融合
IT和OT技術的逐步融合將不斷增加，處理即時事務的業務系統正在發展，以滿足即時同步製造業務的需求。一些創新的供應商已經提供了實現連接企業的願景的產品方案。強大的自動化控制器通過OPCUAWeb服務和其他物聯網傳輸機制直接與企業業務系統對接，使生產環節成為業務資訊的一部份。
一些行業標準將被應用，包括OPCUA、B2MML、PLCopen、OPCUA和資料庫介面，在許多行業應用中實現這些功能只需要製造執行系統（MES）作出很小改變。
此外，還有今天的系統集成商推出的新品種。這些集成商通過知識、經驗和技術，幫助企業彙聚IT和OT，協助客戶創建解決方案。通過定義業務挑戰、風險評估，找出業務流程或技術能力差距。他們能夠設計、測試和實施系統，以提供使用最新的IT和OT概念和技術的結果。
6 邊緣自動化設備將蓬勃發展
如今，物聯網我技術正在迅速崛起，包括高功率／低成本通信技術，使新的智慧節點實現網路邊緣操作，以提高製造性能和效率。這將是一個新的增長趨勢。
例如，ABB開發了一種緊湊型感測器，該感測器連接到低壓非同步電動機上，無需佈線。智慧感測器使用車載演算法把電機的健康資訊（通過智慧手機和互聯網）傳輸到一個安全的伺服器，以部署其它智慧服務。
還有，艾默生羅斯蒙特708無線聲波變送器使用超聲波聲學事件檢測，並通過精確的交流聲水準和溫度資料實現閥門的可視性。此外，監控傳輸設備的資料可以通過無線網路傳輸，實現事件狀態和洩漏檢測。
7 基於邊緣／雲的大資料分析
在廣泛的物聯網發展推動下，新一代雲服務和工具來創建分析開始為自動化提供服務。過去，用於完成先進的程序控制（APC）、優化和預測分析的軟體大部分難以實現並且很昂貴，但這種情況正在改變。在廣泛的物聯網應用驅動下，這些基於雲的工具與集成設計環境平臺正在逐步推出，為用戶和行業專家創建和部署經濟分析。這些平臺顯著降低了實施成本，並有助於擴大應用分析的範圍，非常類似於Excel試算表授權使用者更有效地使用電腦。除了提高效率和生產力，更多的分析可以更好地告知決策者，如何改善和完善製造工藝。這些新例子包括穀歌分析和測量協議、微軟Azure和AWS物聯網平臺。
歷史資料已經證明了他們的價值，在過程中的行業離散的應用程式，但最大的限制因素是初始成本和持續生命週期軟體維護。然而，商業雲服務的使用提供了一種經濟手段，為許多公司利用歷史資料和適用於適當的分析。一些主要廠家正在收集工廠資料，使用OPC、OPCUA和其他閘道，並提供資料的標準雲應用程式，如亞馬遜Web服務（AWS）和微軟Azure雲服務，這種方法效率和靈活性更高。
8 智慧感測器將無處不在
智慧感測器和控制設備“隨插即用”，它使用嵌入式智慧頁不需要外部軟體。採用IO－Link技術的智慧感測器成本大幅下降，並在獲得迅速採用。也有使用工業和相關協定的乙太網感測器，使得自動化資料直接與業務系統通信。如今，已經可以看到那些通常在商業應用的藍牙感測器也被用於工業。
E＋H公司去年推出的fmr10和fmr20雷達液位計，通過雷達傳送來測量儲罐液位，fmr10有4－20mA輸出，標配藍牙配置。APP軟體smartblue應用程式運行在任何支援藍牙的智慧手機或平板電腦，通過APP即時查看測量資料。藍牙無線連接還有密碼保護功功能，防止不相關人員連接和執行不安全操作等風險。
9 無線網路將會更便宜
隨著物聯網的發展，將促使出現更低成本的無線感測器。目前，無線點安裝尚處於起步階段，這已經限制了部署的應用程式的數量。考慮到巨大的連接數量，未來無線網路將會越來越便宜。目前比較突出的工業無線標準有ISA100．11，IEC62591（無線HART）、IEC62601（在中國發展的WIA－PA）、ZigBee和802．11。
10 協作機器人將變得更實惠
2016年，協作機器人取得了爆發式的發展，業內資料統計表明，協作機器人市場銷售量正在快速增長。這些新推出的協作機器人具有輕巧、廉價的特點，結合了先進的視覺技術，為工作提供更多感知功能。目前，協作機器人平均價值已經大幅下降到40000美元以下，滿足大規模應用的需求。近年來，全球機器人採用率正在加速上升，中國現在是世界上最大的機器人採購國。
隨著這些自動化趨勢的發展，用戶和自動化供應商將面臨著新的風險和機會。新技術的投入使用具有一定的風險，要花時間去實踐和證明效果，這是一個過程也是一種挑戰。其次，如果不採用新技術，有可能在未來的市場環境中輸給那些使用了新技術而變得強大的對手們。企業要考慮未來是否能適應消費者需求變化，企業面臨著挑戰，技術趨勢一時間很難確定什麼是有價值的，應該什麼時候投資。能夠接受這些轉變，企業才將能在未來超過他們的競爭者。
在這種環境下創建卓越的集成工業自動化系統需要完全開放的通信原始程式碼、資料定義、框架和應用程式交換標準。例如，工業4．0的思想主張整合製造業工廠和其它業務功能，包括進貨物流、客戶服務、出貨物流。工業4．0發展的背景是廉價勞動力的紅利不再存在，企業欲取得行業競爭優勢和靈活性只能利用以自動化為核心的先進技術，成功過渡智慧化生產模式。德國推出了工業4.0戰略後引發了全球的呼應，包括中國制定的“中國製造2025”，日本工業價值鏈促進會，印度製造等等。
一些知名的企業已經開始應用工業4.0概念來提高過程自動化的效益，包括了ABB、巴斯夫、拜耳、比爾芬格－柏格、E＋H、贏創、FESTO、科隆、朗盛、西門子、和弗勞恩霍夫化工技術研究所。
在2015年發佈的那慕爾過程感測器4．0路線圖描述了智慧型網路感測器作為工業4．0進程架構的基礎部分，這些感測器將與控制系統和自動化系統進行通信，甚至可以直接與業務系統進行對話。
4 自動化廠商必需接受可擕式應用
自動化行業面臨著一個極具挑戰性的問題，必需改變缺乏相容多廠商的便攜移動應用。如果只是開放自動化架構而沒有開放的生態系統，可擕式創新應用將被扼殺。
在過去的技術中，為特定控制器應用程式通常不能運行在另一個品牌的控制器，要使用只能花費時間重寫程式。埃克森美孚首席工程師DonBartusiak指出，每一次從不同廠買一台電腦都要重寫所有檔、試算表和報告，在今天的工業環境裡，非可擕式應用意味著時間和資料的浪費。
IEC－61131－3標準和PLCopen標準提供了兩個基本框架的支援，多廠商的可擕式應用。控制器之間的結構化文本程式的交換最新的方法是用PLCopenXML交換標準，進入2017，新的挑戰將讓供應商採用這些交換標準。
廠商需要熱情地接受這些標準，或者新的工業控制應用開放式架構的互換性和再使用性標準。這將填補傳統的電腦行業解決方案的空白，傳統的供應商已經展示和銷售物聯網軟體產品。有一個這樣的例子，基於Node－Red開源視覺化程式設計已經被供應商用於資料獲取和控制的一些平臺，包括RaspberryPi。
5 資訊技術（IT）和運營技術（OT）融合
IT和OT技術的逐步融合將不斷增加，處理即時事務的業務系統正在發展，以滿足即時同步製造業務的需求。一些創新的供應商已經提供了實現連接企業的願景的產品方案。強大的自動化控制器通過OPCUAWeb服務和其他物聯網傳輸機制直接與企業業務系統對接，使生產環節成為業務資訊的一部份。
一些行業標準將被應用，包括OPCUA、B2MML、PLCopen、OPCUA和資料庫介面，在許多行業應用中實現這些功能只需要製造執行系統（MES）作出很小改變。
此外，還有今天的系統集成商推出的新品種。這些集成商通過知識、經驗和技術，幫助企業彙聚IT和OT，協助客戶創建解決方案。通過定義業務挑戰、風險評估，找出業務流程或技術能力差距。他們能夠設計、測試和實施系統，以提供使用最新的IT和OT概念和技術的結果。
6 邊緣自動化設備將蓬勃發展
如今，物聯網我技術正在迅速崛起，包括高功率／低成本通信技術，使新的智慧節點實現網路邊緣操作，以提高製造性能和效率。這將是一個新的增長趨勢。
例如，ABB開發了一種緊湊型感測器，該感測器連接到低壓非同步電動機上，無需佈線。智慧感測器使用車載演算法把電機的健康資訊（通過智慧手機和互聯網）傳輸到一個安全的伺服器，以部署其它智慧服務。
還有，艾默生羅斯蒙特708無線聲波變送器使用超聲波聲學事件檢測，並通過精確的交流聲水準和溫度資料實現閥門的可視性。此外，監控傳輸設備的資料可以通過無線網路傳輸，實現事件狀態和洩漏檢測。
7 基於邊緣／雲的大資料分析
在廣泛的物聯網發展推動下，新一代雲服務和工具來創建分析開始為自動化提供服務。過去，用於完成先進的程序控制（APC）、優化和預測分析的軟體大部分難以實現並且很昂貴，但這種情況正在改變。在廣泛的物聯網應用驅動下，這些基於雲的工具與集成設計環境平臺正在逐步推出，為用戶和行業專家創建和部署經濟分析。這些平臺顯著降低了實施成本，並有助於擴大應用分析的範圍，非常類似於Excel試算表授權使用者更有效地使用電腦。除了提高效率和生產力，更多的分析可以更好地告知決策者，如何改善和完善製造工藝。這些新例子包括穀歌分析和測量協議、微軟Azure和AWS物聯網平臺。
歷史資料已經證明了他們的價值，在過程中的行業離散的應用程式，但最大的限制因素是初始成本和持續生命週期軟體維護。然而，商業雲服務的使用提供了一種經濟手段，為許多公司利用歷史資料和適用於適當的分析。一些主要廠家正在收集工廠資料，使用OPC、OPCUA和其他閘道，並提供資料的標準雲應用程式，如亞馬遜Web服務（AWS）和微軟Azure雲服務，這種方法效率和靈活性更高。
8 智慧感測器將無處不在
智慧感測器和控制設備“隨插即用”，它使用嵌入式智慧頁不需要外部軟體。採用IO－Link技術的智慧感測器成本大幅下降，並在獲得迅速採用。也有使用工業和相關協定的乙太網感測器，使得自動化資料直接與業務系統通信。如今，已經可以看到那些通常在商業應用的藍牙感測器也被用於工業。
E＋H公司去年推出的fmr10和fmr20雷達液位計，通過雷達傳送來測量儲罐液位，fmr10有4－20mA輸出，標配藍牙配置。APP軟體smartblue應用程式運行在任何支援藍牙的智慧手機或平板電腦，通過APP即時查看測量資料。藍牙無線連接還有密碼保護功功能，防止不相關人員連接和執行不安全操作等風險。
9 無線網路將會更便宜
隨著物聯網的發展，將促使出現更低成本的無線感測器。目前，無線點安裝尚處於起步階段，這已經限制了部署的應用程式的數量。考慮到巨大的連接數量，未來無線網路將會越來越便宜。目前比較突出的工業無線標準有ISA100．11，IEC62591（無線HART）、IEC62601（在中國發展的WIA－PA）、ZigBee和802．11。
10 協作機器人將變得更實惠
2016年，協作機器人取得了爆發式的發展，業內資料統計表明，協作機器人市場銷售量正在快速增長。這些新推出的協作機器人具有輕巧、廉價的特點，結合了先進的視覺技術，為工作提供更多感知功能。目前，協作機器人平均價值已經大幅下降到40000美元以下，滿足大規模應用的需求。近年來，全球機器人採用率正在加速上升，中國現在是世界上最大的機器人採購國。
隨著這些自動化趨勢的發展，用戶和自動化供應商將面臨著新的風險和機會。新技術的投入使用具有一定的風險，要花時間去實踐和證明效果，這是一個過程也是一種挑戰。其次，如果不採用新技術，有可能在未來的市場環境中輸給那些使用了新技術而變得強大的對手們。企業要考慮未來是否能適應消費者需求變化，企業面臨著挑戰，技術趨勢一時間很難確定什麼是有價值的，應該什麼時候投資。能夠接受這些轉變，企業才將能在未來超過他們的競爭者。