对于工业自动化的创新和探索来说，2016年是令人兴奋的一年。虽然2016年渐渐离我们远去，但整个行业的声音却没有。主要的控制领域厂商正在利用新技术改进其主打产品，更重要的是，非传统供应商正在进入市场，利用技术和物联网的进步引进新的和差异化的产品。所有这些尖端的发展进一步刺激了行业兴奋度，但也提出了一个相关的问题：
这些发展会导致2017年及以后的趋同，分歧或混乱吗？
作为自动化和控制领域的设计师和应用者，我已参与这个行业多年，但我仍然不知道未来将发生什么。尽管如此，通过与广泛的用户、供应商和行业顾问的频繁交流，同时参加了20多个行业会议和相关活动，我对2017年自动化的发展趋势有了许多深入的见解。本文将讨论十个我看到的将在今年行业中发挥突出作用、最具影响力的趋势。我邀请大家在这个令人兴奋的自动化时间点分享各自的想法、批评和观点。
1、物联网（IoT）技术将削减自动化成本
围绕物联网（IoT）概念和技术及其对行业影响的讨论，正在变得越来越激烈。技术和产品的持续发展正在推动物联网的“连接”创新，包括更高性能的处理器，传感器，分析软件，视觉系统，云计算，新通信（无线和协议）和高度分布式系统架构，以及许多其他产品。按理来说，这应该带来更低成本和更高性能的工业自动化系统，并将继续扩大影响，以帮助行业设计出更低成本和更高价值的产品，有利于该行业的发展。
行业已经得到强力的发展。以英特尔的新模块化计算平台为例，该平台被称为英特尔计算卡，它具有完整计算机的所有部件，包括英特尔SoC，内存，存储和无线连接以及灵活可选的I/O接口。设备制造商只需在其设备中设计一个标准的英特尔计算卡插槽，就可以利用强大的英特尔计算卡获取极具性价比的物联网方案。英特尔计算卡将在2017年中期上市，该产品包含了一系列的可选处理器，其中就有最新的第七代英特尔酷睿处理器。
英特尔计算卡是一台完整的计算机，大小仅有55mm X 95 mm。
2、精简和扁平架构将进入自动化领域
简化的2-3层自动化系统开始出现，这提高了系统性能并降低了未来的软件维护成本。这是自动化行业多年来集中的五层系统模型的显著简化。在新模型中，控制器使用适当的协议，特别是使用WEB服务，直接向所有级别传递信息，包括级别0/1到级别4/5。这种趋势正在加速，计算被推向性能更强的控制器，智能设备和传感器，并被推向工控级计算机和云托管应用程序。这种向精益自动化架构的发展遵循了一般的技术趋势，看一看在云中完成的高级计算，以及在边缘设备上实现的更多功能就能体会到。想想你手中的智能手机 - 一个功能强大的计算机，而且往往拥有很多核 - 它在本地执行一些任务，但也会利用云和通信完成一些功能，比如使用导航确定最佳的行车路线。
3、开放的工业自动化架构将简化集成
2016年出现了开放工业系统架构，以边缘计算、多供应商可互操作以及与业务系统的紧密集成为核心关键特性。旧的工业自动化架构目前尚未完全开放，但有一些封闭生态系统社区，这为多供应商集成带来了障碍。此种新的“开放”思维方式，以及先进技术的应用，旨在创建更灵敏、高效、灵活，同时紧密整合客户、供应商、制造商配送物流的生态系统的制造体系。实现这些目标需要企业系统之间，制造现场I/O（输入/输出）之间 的无缝通信和交换，包括传感器，执行器，分析仪，驱动器，视觉，视频和机器人实现更高的制造性能和灵活性。在这种环境中，创建卓越的集成工业自动化系统需要完全开源通信，上下文数据定义和框架以及应用程序交换标准。
工业4.0
以创造整体和自适应自动化系统架构为目标推动变革，工业4.0正在带来新的思潮，倡导将制造工厂与其他业务功能进行整合，包括入站物流，客户服务和出站物流。工业4.0发展的驱动力是认识到追求低劳工成本不再是一个获胜的战略。保持高超的竞争力和灵活性只能通过利用先进技术，以自动化为中心，来实现这个成功转型。德国工业4.0倡议引起了全球响应，包括：中国制造2025 ，日本的工业价值链计划，印度制造……
工业4.0的过程
工业4.0概念在改进过程自动化方面的应用由NAMUR和VDI / VDE与行业内几家著名领导者合作推动，包括：ABB, BASF, Bayer Technology Services, Bilfinger Maintenance, Endress+Hauser, Evonik, Festo, Krohne, Lanxess, Siemens, 以及 Fraunhofer ICT。这些概念在2015年发布的 NAMUR的过程传感器4.0路线图中有所表示。该路线图将智能网络传感器描述为工业4.0过程架构的基础部分。这些传感器将与控制器和自动化系统进行通信，甚至具有与业务系统直接通信的能力。
开放组，开放过程自动化论坛
Open Group的开放过程自动化论坛于2016年11月正式推出，专注于开发基于多供应商标准、开放、安全、可互操作的过程控制架构。该组织由用户，供应商和其他行业参与者组成。
4、供应商必须拥抱可移植应用
自动化行业面临的最具挑战性的问题之一是缺乏应用程序的多供应商可移植性，这必须改变。开放自动化架构计划背后的推动者认识到，没有开放的生态系统在供应商平台之间提供可移植应用程序，创新就被扼杀了。在已经过时的技术情况下，如果不花费非生产时间重写为特定供应商的控制器创建的应用程序，通常这些应用不能在另一供应商的控制器上运行。埃克森美孚研究与工程总工程师Don Bartusiak使用这个比喻：想象每次从不同的供应商处购买一台计算机，都必须重写所有的文档，电子表格和演示文稿。在当今的互联行业，不可移植应用象征着对时间和资源的莫大浪费。
IEC-61131-3标准以及PLCopen标准为受支持的多供应商可移植应用提供两个基本框架。最基本的层次是控制器之间的结构化文本程序的转换。最新的方法是使用PLCopen XML转换标准。然而，已经进入2017年，挑战仍然是如何推动供应商采用这些交换标准。
PLCopen供应商产品的认证列在PLCopen网站上：http://www.plcopen.org/pages/organization/members/voting_members/
供应商需要热情地拥抱这些标准或另一个新的工业控制应用开放式架构转换和可重用性标准，或还有可能计算机行业解决方案将填补这个空白，传统供应商将会很艰难。非传统供应商已经在展示和销售使用IoT软件编程的产品。有一个这样的例子，Node-Red 开源可视化编程已经被供应商用于包括Raspberry Pi在内的多个平台上的数据采集和控制。
5、运营技术（OT）和信息技术（IT）融合
随着业务系统进化以操控实时事务处理，满足实时同步制造运营的要求，运营技术（OT）和信息技术（IT）的紧密集成继续增长。创新的供应商已经提供了旨在实现“连接企业”愿景的构建块。2016年出现了几个新的、强大的自动化控制器，它们使用OPC UA Web服务和其他物联网传输机制直接与企业业务系统进行通信，这些已经成为业务信息循环的一部分。许多行业标准正在被利用来实现这一点，包括OPC UA，B2MML，PLCopen OPC UA和IT数据库接口。这些功能改进可以削弱在许多应用中对制造执行系统（MES）的依赖。
此外，还有当今系统集成商的新“业务”领域。这些集成商通过提供IT和OT知识、经验以及如何操作等帮助公司融合IT和OT，通过传递理念、定义业务挑战、评估风险和分析业务流程或技术能力方面的差距，帮助客户构建解决方案。使用最新的IT和OT理念和技术，他们能够设计，测试和实施系统，并给用户带来最终的收益。
6、边缘设备会蓬勃发展
物联网概念和技术（包括高功率/低成本处理和通信技术）的快速崛起，使得新的智能节点能够在网络边缘运行，从而提高制造性能和效率。这些是一个增长的趋势。这些边缘设备的一些现成示例包括：
ABB电机监控器
ABB开发了一种紧凑型传感器，连接到低压感应电机的框架上，无需接线。使用板载算法，智能传感器将有关电机健康的信息（通过智能手机和互联网）传递到安全服务器，用来给后续部署智能服务提供依据。
艾默生的Rosemount 无线疏水阀监测器
艾默生的Rosemount 708无线汽阱监测器采用外挂安装，使用超声波声波事件检测原理，通过准确的传递声级和温度数据，提供对蒸汽疏水阀和泄压阀（PRV）内部情况的可视性。此外，监视器通过WirelessHART网络发送设备数据，事件状态和泄漏检测。
博世XDK110
博世XDK110无线传感器设备支持基于传感器的物联网产品和应用的快速原型设计。该单元尺寸为40mm X 60 mm，具有32位微控制器（ARM Cortex M3），1MB闪存，128 kB RAM，传感器，蓝牙4.0低功耗IEEE 802.15.1，无线局域网IEEE 802.11b / g / n，内置锂离子充电电池和集成天线。内置传感器包括：加速度计，陀螺仪，磁力计，惯性测量，湿度，压力， 声学噪声传感器和数字光传感器。
浩亭MICA
德国浩亭集团的边缘计算设备，MICA（模块化工业计算架构）是一个专为运行边缘应用而设计的平台。这台具备模块化IP67风扇、不太“工业”的计算机硬件采用固态电容，高EMC额定值和工业级连接器，MICA封装在一个紧凑的外壳中，防止灰尘，油，飞溅，冲击和振动。MICA拥有1 GHz ARM处理器，1GB RAM和4 GB eMMC闪存（支持扩展micro-SD卡最高可达32GB）。程序在提供应用程序虚拟化的Linux容器中运行。
Mazak公司的 SmartBox
机器工具制造商Mazak最近推出了他们的SmartBox，用思科硬件和软件构建，以执行机器分析。该单元收集传感器数据，在本地雾应用中汇集信息，并执行实时分析以用于过程优化和预测维护。该单元将数据传送到其他设备和企业系统，以使用MTConnect开放标准完成工厂级分析。
7、平民化的数据分析和边缘／云计算历史性地推动了大数据发展
在各种物联网实施的驱动下，在工业自动化之外，重大的开发为用户带来了新一代的云服务和工具来进行分析。以前，用于完成高级过程控制（APC），优化和预测分析的许多软件难以使用并且昂贵，但是这正在改变。在广泛的物联网应用程序的驱动下，这些基于云的工具和精细的集成设计环境为用户和行业专家提供了经济的创建和部署分析的平台。这些平台显著降低了实施成本，并有助于拓宽可应用分析的应用程序范围，这与Excel电子表格有助于用户更有效地使用计算机非常相似。除了提高效率和生产力之外，更多的分析可以更好地为决策提供信息，从而改进完善制造过程。这些新产品的示例包括谷歌分析和测量协议，微软Azure机器学习和AWS 物联网。
数据历史学家已经证明了它们在过程工业中的价值，现在也在离散应用中发挥作用，但最大的限制因素是初始成本和持续的生命周期软件维护。然而，商业云服务的使用为许多公司提供了一种经济的手段来利用历史数据并在适当时进行分析。我已经和许多使用主要的OPC，OPC UA和其他网关收集工厂数据的用户，以及向例如亚马逊网络服务（AWS）和Microsoft Azure云服务等提供商的标准云应用传输数据的用户，进行了交流，他们发现这种方法高效而且高度灵活。
8、智能传感器将无处不在
使用嵌入式智能并且不需要外部软件的“即插即用”智能传感器和控制设备已经被证实可以通过提供越来越多的上下文数据来提升益处（HART是最近的开放架构示例）。实现智能传感器的成本大幅下降，尤其最近的IO-Link正在迅速普及，还有以太网传感器，使用工业和相关协议进行通信，这些协议提供自动化数据并与业务系统直接通信。有趣的是，我已经看到蓝牙传感器，这种通常出现在商业应用中的设备，也被用于工业应用。
11月，Endress + Hauser推出了FMR10和FMR20自由空间雷达液位变送器，用于测量储罐，开放式水池，开放通道，堰和运河系统中的液位。FMR10具有4- 20mA输出，并配有蓝牙标准配置，在任何支持蓝牙的智能手机或平板电脑（iOS，Android）上运行的SmartBlue应用程序，都可以与发射机安全通信，以配置或查看包络曲线。加密和密码保护的蓝牙无线连接允许操作员监控传感器的输出，将设备部署在危险或不安全的位置时，可以让工作人员远距离配置以远离危险。
9、无线网络将成为（更便宜的）标准
像这些物联网开发案例可能也算得上是降低无线传感器成本的驱动因素，但与无线相比，这些手段所覆盖的设备数量范围还差很多。无线点的安装仍然处于起始阶段，它们与今天安装的硬件设备的数量相比仍然还很不够，目前主要的工业无线标准包括ISA100.11，IEC62591（无线HART），IEC62601（中国开发的WIA-PA），ZigBee和802.11。
10、机器人助手将变得更易购
与它在前些年的发展情况来比， 机器人助手的数量在2016年堪称“爆发”，我与供应商的交流中也发现单位销售增长很高。这些廉价机器人被定位为与人合作并且集成视觉系统和高级软件以提供情境感知。这些机器人的平均价格已经大幅下降到4万美元以下，使它们适用于大量的应用场景。这种机器人遵循类似的模式，点燃了个人计算机革命 - 相比大型产品而言提供一种低功耗产品，但为更广泛的用户提供价值。机器人的使用率在世界各地正在加速，这一点特别有趣，因为中国现在是世界上最大的机器人购买者。 预计2016年至2019年间全球家用机器人数量将达到3100万。这些预测来自国际机器人联合会（IFR）发布的《2016年世界机器人报告》中的“服务机器人”部分。这将使机器人的价格随着单位数量的增加而降低。
总结：大风险，大机会
随着这些自动化和控制趋势的发展，用户和自动化供应商面临着风险和机会。
第一个风险是采用这些技术，并要承受由此产生的成长的痛苦。这对企业来说是一个重大的挑战，但与第二个相比还不够。
第二个风险，不采用这些自动化方案和技术， 保守的安于当下的稳定阶段，那么公司要准备迎接“大爆炸”效应的风险 - 竞争对手使用新技术对消费者的需求做出更快的响应并获取更高效率，最终抢走公司的业务，甚至将你的公司挤出市场。
这些技术的重大转变的挑战是，很难确定什么是有价值的，何时投资。能够接受这些转型变革的公司将超过他们的竞争对手并茁壮成长。
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