【編者按】

“十四五”時期，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，加速推進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關鍵階段。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在重塑制造業(yè)生態(tài)，使之呈現(xiàn)一種萬象更新的氣派。這一次，《電子技術(shù)應用》雜志社以 “自動化巨頭擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代” 為主題，邀請到全球六家自動化巨頭：ABB、艾默生、施耐德電氣、西門子、羅克韋爾自動化、費斯托，以及全球兩家電子制造龍頭公司：應用材料、環(huán)旭電子，針對企業(yè)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的轉(zhuǎn)型問題邀請嘉賓發(fā)表觀點，共話智能制造新篇章。

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// 全新艾默生 //

1890年，密西西比河中游河畔，一對蘇格蘭兄弟查爾斯與亞歷山大?梅斯托（Charles and Alexander Meston）察覺到一種可靠電機業(yè)務中蘊藏的巨大商機。他們說服了曾做過軍官、法官和律師的約翰?韋斯利?艾默生（John Wesley Emerson）作為主要投資人，在密蘇里州圣路易斯市建立了艾默生電氣制造公司。

歷史上的艾默生 | 圖  源：艾默生

1973年，在巴克?帕森斯（W.R. “Buck ”Persons）的領導下，艾默生的業(yè)務規(guī)模實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，由1954年的2家工廠、4,000名員工和 5,600 萬美元產(chǎn)值發(fā)展到1973年的82家工廠，31,000名員工和8億美元產(chǎn)值。一家全球化的跨國企業(yè)已經(jīng)初具雛形。

步入工業(yè)4.0時代，大型成套機械設備等優(yōu)勢領域已進入成熟期，單一提供設備不再滿足下游用戶的需求。艾默生將智能化手段融入其中，實現(xiàn)了從“傳統(tǒng)設備制造商”到“多元智能化系統(tǒng)解決方案提供商”的戰(zhàn)略發(fā)展。2015年，艾默生宣布將其業(yè)務組合重新定位為兩個核心業(yè)務平臺——自動化解決方案和商住解決方案，艾默生認為，這一轉(zhuǎn)型將為其客戶和股東創(chuàng)造巨大的價值。

從傳統(tǒng)“制造”，到智能“智造”，始于電機和風扇的區(qū)域制造商，在經(jīng)過了100多年的努力后，艾默生現(xiàn)今已發(fā)展成為一個全球技術(shù)解決方案的強大企業(yè)。細數(shù)艾默生的成功之道，勇于轉(zhuǎn)型、持續(xù)創(chuàng)新、親近客戶，是令公司始終保持核心競爭力的幾個重要特質(zhì)。

// 響應客戶數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢，艾默生成立數(shù)字化轉(zhuǎn)型業(yè)務部 //

在艾默生自動化解決方案公司首席技術(shù)官Peter Zornio看來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時期，制造業(yè)迎來一個關鍵的轉(zhuǎn)折點，“以效率為中心的運營改進已經(jīng)達到頂點，而要求人員低投入高產(chǎn)出也已達到極限”。數(shù)字化轉(zhuǎn)型在提供重大機遇的同時也帶來了許多困惑，艾默生發(fā)覺很多企業(yè)雖有數(shù)字化轉(zhuǎn)型遠景，但在實施具體的數(shù)字化方案時卻面臨諸多挑戰(zhàn)。為了滿足客戶對數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求，協(xié)助他們開發(fā)和實施數(shù)字化的技術(shù)和程序，艾默生于2019年成立了新的“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”業(yè)務部門，為客戶提供切實可行的解決方案。

這一次，我們邀請到艾默生數(shù)字化方案資深顧問陳鵬先生，為我們講述艾默生的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。

// 專訪陳鵬：艾默生Plantweb數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)助力客戶實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型 //

艾默生數(shù)字化方案資深顧問 陳鵬先生

Q1：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，艾默生在技術(shù)上進行了哪些創(chuàng)新？

陳鵬：隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，艾默生的技術(shù)也順應實際的應用需求不斷進行創(chuàng)新。艾默生的人員定位系統(tǒng)可及時發(fā)現(xiàn)工廠70%的可記錄人員安全事故；網(wǎng)絡安全技術(shù)為遠程作業(yè)提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息的安全保障；AR技術(shù)可實現(xiàn)工廠設備信息的可視化；數(shù)字雙胞胎技術(shù)可實現(xiàn)過程工藝的優(yōu)化和安全的人員操作培訓；艾默生基于云的技術(shù)可充分利用全球?qū)＜屹Y源提供創(chuàng)新的遠程咨詢服務模式；智能監(jiān)測和基于人工智能的深度分析技術(shù)可促進節(jié)能減排及清潔能源的使用；邊緣計算技術(shù)提高了機械設備和制造設備的維護和運行效率。

Q2：艾默生在產(chǎn)品上的創(chuàng)新有哪些？

陳鵬：工業(yè)互聯(lián)強調(diào)人、機、物的全面互聯(lián)，其架構(gòu)核心是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲與處理以及應用，艾默生在這幾個層面都有相應的技術(shù)，能夠提供比較完整的解決方案，我們稱之為Plantweb數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)，通過全面感知及專家分析技術(shù)，提供有效的行動建議，從而幫助企業(yè)在安全環(huán)保、節(jié)能降耗、工廠運行的可靠性及效率方面得到顯著提升。

 PlantWeb數(shù)字生態(tài)系統(tǒng) | 圖  源：艾默生

數(shù)據(jù)是智能工廠的血液，所有的上層應用都需要以底層的數(shù)據(jù)作為支撐，沒有數(shù)據(jù)就無法進行分析、控制和管理。艾默生在現(xiàn)場感知方面具有顯著的優(yōu)勢，除了傳統(tǒng)的溫、壓、液、流測量，還包括關鍵機械設備、管道腐蝕、管道溫度、有毒有害氣體泄漏等監(jiān)測，以及人員定位等，這為艾默生提供一體化智能工廠解決方案奠定了堅實的基礎。

當然數(shù)據(jù)獨立存在也是沒有意義的，因此海量的數(shù)據(jù)只有通過過濾處理、智能解讀，然后轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的信息并隨時隨地被傳遞給相關人員以幫助其及時采取適當措施，以提高工廠運營效率、安全性及合規(guī)性，它的價值才得以體現(xiàn)。因此工業(yè)軟件是智能工廠的靈魂，它幫助工廠靈活決定生產(chǎn)過程，使得不同的生產(chǎn)設備既能協(xié)作生產(chǎn)，又可以各自快速地對外部變化做出響應。在這方面艾默生的AMS智能設備管理系統(tǒng)（儀表和閥門診斷）和AMS機械設備管理系統(tǒng)（機械設備保護及狀態(tài)分析）、Plantweb Insight設備監(jiān)測APP（輕量化應用，基于第一原則的數(shù)據(jù)解讀）、Plantweb Optics Analytics 分析軟件（針對能源、機械設備和工廠性能基于計算預測的綜合分析系統(tǒng),提供基于人工智能和機器學習的流程及運營歷史數(shù)據(jù)分析解讀）都是很好的故障分析和預測診斷工具，這些信息不僅能夠被集成到控制系統(tǒng)中，也可以通過網(wǎng)絡輸送至移動設備和增強現(xiàn)實（AR）系統(tǒng)，與計算機化的維護管理系統(tǒng)（CMMS）工作流集成，并整合到Plantweb Optics資產(chǎn)管理平臺中，向操作員、工程師和技術(shù)人員提供基于角色的可執(zhí)行指令。相同的現(xiàn)場數(shù)據(jù)還能通過Performance Optimizer性能優(yōu)化軟件定制供管理人員查看的工廠整體性能狀態(tài)電子看板。

 圖  源：艾默生

Q3：可以請您具體談談艾默生提供的數(shù)字化服務嗎？

陳鵬：對于相當一部分企業(yè)來說，如何有成效地進行數(shù)字化的建設依然頗具挑戰(zhàn)，雖然圍繞這個主題進行的各種討論已持續(xù)了幾年，但還有很多企業(yè)處于觀望階段或是已做了一些嘗試，收益尚不明確，畢竟數(shù)字化的建設的確需要3-10年的長期規(guī)劃，也不是單單做幾個漂亮的看板就能實現(xiàn)的。根據(jù)艾默生多年在自動化的實踐經(jīng)驗，企業(yè)需要一個合作伙伴，一個專業(yè)顧問來協(xié)助企業(yè)制定清晰的戰(zhàn)略并避免在實施過程中遭遇障礙。為此艾默生專門成立了一個數(shù)字化轉(zhuǎn)型團隊，整合公司各種關鍵資源，幫助企業(yè)用戶開發(fā)和實施切實可行的數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，打造智能工廠，共同實現(xiàn)標桿績效。

艾默生數(shù)字化轉(zhuǎn)型團隊利用艾默生Plantweb數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)整體架構(gòu)，將咨詢、項目實施、智能傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)管理和分析方面的現(xiàn)有專業(yè)知識高效融合，幫助客戶建立清晰的數(shù)字化轉(zhuǎn)型愿景，并幫助進行戰(zhàn)略的實施和執(zhí)行，在每個步驟中實現(xiàn)可衡量的結(jié)果。艾默生通過以下解決方案及服務和用戶一起實現(xiàn)數(shù)字化的轉(zhuǎn)型：

·      運營確定性咨詢服務：在提高企業(yè)可靠性、安全性、生產(chǎn)和能源利用率方面為企業(yè)制定和實施可執(zhí)行的企業(yè)級路線圖。

·      設備性能分析：全面的預測性診斷和高級分析產(chǎn)品組合，提供相關設備資產(chǎn)運行狀況及性能洞查。

·      行業(yè)解決方案：深厚的專業(yè)解決方案知識，可推動制定關鍵績效指標。

·      普適測量方案：高度集成、易于部署且遠程鏈接的智能設備組合，包括無線智能儀表和非侵入式測量設備。

·      項目管理：實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型項目的最佳實踐、工具和資源。

艾默生在北京、南京和上海都建有不同主題的體驗中心，為正在探索新思路的用戶提供直觀的體驗，北京中心聚焦普適測量和和各種應用管理平臺，南京中心提供前沿的增強現(xiàn)實以及數(shù)字雙胞胎技術(shù)，上海中心則側(cè)重設備可靠性方案的呈現(xiàn)。更重要的是我們?yōu)橛脩籼峁┌馁Y深專家咨詢服務，通過討論和特定的測試，專家可以幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)面臨的挑戰(zhàn)及獲得提升的潛能。

艾默生作為卓越技術(shù)、工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案的提供者，依托Plantweb數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)，可很好地為傳統(tǒng)項目提供數(shù)字化智慧化提升，為新建項目提供數(shù)字化咨詢、以及基于數(shù)字化技術(shù)的全生命周期服務，同時還能為用戶企業(yè)提供數(shù)字化人才的培訓。

未來，艾默生將持續(xù)在中國發(fā)展，繼續(xù)執(zhí)行本土化發(fā)展戰(zhàn)略，進一步完善和拓展本土化能力，更好地滿足不斷變化的客戶需求。

Q4：艾默生是如何對轉(zhuǎn)型進行布局的？擁有何種戰(zhàn)略？

陳鵬：融合、協(xié)同、跨界已經(jīng)成為當前智能工廠發(fā)展的熱門詞語，無論是用戶還是解決方案的供應商都要打破固有觀念，開拓思路，具有創(chuàng)新意識，艾默生也在不斷進行結(jié)構(gòu)調(diào)整以順應市場需求的不斷變化，業(yè)務覆蓋從設備和系統(tǒng)向軟件應用及服務咨詢擴展，從流程行業(yè)向離散行業(yè)擴展，旨在成為用戶值得信賴的業(yè)務合作伙伴，更有效地為用戶提供落地的解決方案和可衡量的業(yè)務收益。

近幾年艾默生通過戰(zhàn)略合作、投資和創(chuàng)新，不斷擴展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的能力，構(gòu)建業(yè)界深度廣泛的運營分析組合。這些專業(yè)資源將共同幫助和引導客戶制定正確的數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略和計劃，加速實現(xiàn)標桿績效。艾默生自2016年起開始轉(zhuǎn)型，聚集工業(yè)軟件，在數(shù)據(jù)管理領域進行了14項收購，增強在工廠分析、模擬軟件、云技術(shù)和數(shù)據(jù)采集等領域的能力，實現(xiàn)業(yè)務多元化，為用戶提供范圍更為廣泛的服務，包括為用戶企業(yè)提供數(shù)字化人才的培訓。

Q5：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是5G商用的主戰(zhàn)場，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展是二者技術(shù)演進的必然選擇。那么，艾默生是如何擁抱5G新世界的？

陳鵬：在艾默生的無線網(wǎng)絡方案中，分為現(xiàn)場無線網(wǎng)絡和工廠無線網(wǎng)絡，在現(xiàn)場網(wǎng)絡中工業(yè)無線傳感器的通訊主要采用WirelessHART技術(shù)，它的特點是能在復雜工業(yè)環(huán)境中保持通訊穩(wěn)定，具有自組織網(wǎng)絡的功能，且無線設備電池續(xù)航能力根據(jù)數(shù)據(jù)更新速率的不同可達5-10年；在工廠無線網(wǎng)絡中，各種視頻、手持設備等移動應用，以及數(shù)據(jù)向云端回傳的應用則是WiFi和5G技術(shù)高速率和高帶寬大顯身手的地方。

 WirelessHART技術(shù) | 圖  源：艾默生

Q6：信息安全是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的“底座”，您如何看待工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風險問題？艾默生采取了何種措施規(guī)避此類風險？

陳鵬：對于信息安全我想從兩個方面來談一談：

一、數(shù)據(jù)的安全存儲及傳輸

二、控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全

一、

再好的信息如果不能為人們所用，那么它們也是沒有任何價值的。如何從現(xiàn)場的傳感器、儀表和應用獲取數(shù)據(jù)，同時確保設備和網(wǎng)絡不受外界侵入和攻擊呢？又如何控制應該由誰獲得哪些數(shù)據(jù)呢？為了應對指數(shù)級增長的運營數(shù)據(jù)管理需求，艾默生推出了Plantweb Optics數(shù)據(jù)湖，可滿足工業(yè) 4.0 的數(shù)據(jù)管理要求。只需從一個集中位置，即可安全地連接、存儲和關聯(lián)不同工廠中產(chǎn)生的各種運營數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)湖支持各種輸出方法包括OPC UA 服務器和可供開發(fā)Web API；為了安全傳遞過程運營數(shù)據(jù)，艾默生的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方案采用Secure First Mile這一數(shù)據(jù)接入端安全技術(shù)，它包括網(wǎng)絡安全服務、安全靈活的服務器、網(wǎng)關和數(shù)據(jù)單向傳輸技術(shù)，以確保數(shù)據(jù)運營技術(shù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可以方便安全地與基于網(wǎng)絡的應用相連接。Secure First Mile 主要是在產(chǎn)生過程數(shù)據(jù)的地方將傳感器或其它設備信息轉(zhuǎn)化為安全的數(shù)據(jù)供英特網(wǎng)和云端使用。

過程數(shù)據(jù)的安全傳輸并不是一個新的課題，它可用傳統(tǒng)的7層普渡模型來說明，將網(wǎng)絡分段，數(shù)據(jù)從運營技術(shù)系統(tǒng)需要通過多個層級，穿越重重網(wǎng)絡防火墻，并轉(zhuǎn)化為歷史數(shù)據(jù)，最后到達英特網(wǎng)端口。當企業(yè)規(guī)模較大而且配備足夠IT人員的時候，這是一種很有效的數(shù)據(jù)安全方式，但是這需要正確的配置和大量的人工，尤其是在有新設備加入時。

在普渡模型中，安全的運營技術(shù)環(huán)境在0、1、2、3層，安全的信息技術(shù)環(huán)境是4、5級。Secure First Mile在3.5級，保護和實現(xiàn)OT與IT的連接。我們還使用OPC-UA通訊標準，將智能設備和我們的AMS設備管理軟件與OT層面上的OSIsoft相連，然后通過Secure First Mile 與 IT層面的OSIsoft和云軟件通訊，這種方式涉及多個層次的軟件和相關應用，數(shù)據(jù)穿過網(wǎng)絡雖然可行，但很復雜；有效，但難以維護。

Secure First Mile提供的是數(shù)據(jù)單向向外傳輸，這樣可以方便地抵御外部數(shù)據(jù)流入。生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以向外送到物聯(lián)網(wǎng)云端，而外部數(shù)據(jù)則完全沒有接入的通道。

Secure First Mile安全技術(shù) | 圖  源：艾默生 

二、

過去工廠過程控制系統(tǒng)（DCS）及設備控制系統(tǒng)(PLC)的網(wǎng)絡安全問題被孤島操作所掩蓋，數(shù)字化智能化大數(shù)據(jù)時代，工廠控制系統(tǒng)從封閉走向開放，網(wǎng)絡安全問題將不可避免?？刂葡到y(tǒng)是有別于普通IT系統(tǒng)的專用設備，IT部門無法了解控制系統(tǒng)專有通信和平臺機制，通用IT措施是無法完全保證控制系統(tǒng)網(wǎng)絡安全的，而過去10年也出現(xiàn)了非常多專門針對工業(yè)控制系統(tǒng)的病毒黑客事件，對工廠造成了嚴重后果。艾默生的控制系統(tǒng)對標中國等保2.0 和 IEC62443標準，提供安全評估、病毒防護、邊界隔離、端口加固、多因子訪問、工業(yè)安全審計、通信深層安全解析、遠程安全訪問等方案，以建立主縱深防護的安全策略，對抗控制系統(tǒng)中常見的可利用缺陷，保護控制系統(tǒng)的安全，進而確保工廠生產(chǎn)安全。

圖  源：艾默生 

Q7：在您看來，目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成熟度如何？還面臨哪些機遇與挑戰(zhàn)？

陳鵬：中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已取得一些成效，但依然處于較為初期的階段，當前也沒有一個平臺能夠占居全范圍覆蓋或絕對領先的地位，這也就意味著對于用戶企業(yè)來說需要考慮不同應用采用的不同通訊標準是否能夠共存，不同廠商的平臺和系統(tǒng)是否能有效地協(xié)同工作，廠商提供的是技術(shù)本身還是針對實際應用場景的落地方案。當然，在國家的積極推動下，政策和市場給予企業(yè)諸多有力支持，這將驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的進一步快速發(fā)展，對于企業(yè)來說更應該好好把握這一契機，搭載時代進步的快車。

? The End ?