基于對獲得更快、更高投資回報的期望，工業組織正在大力投資于數字化基礎設施。這些組織依賴于工業物聯網來推動運營效率、業務管理和安全方面的創新，以此實現數萬億美元的商業價值。要實現這個目標，將需要新型解決方案來集成智能工業設備，實施有效管理，優化相關運營。該解決方案的其中一部分就是提供一款全新的控制器，這是工業物聯網的主要自動化組件。與傳統可編程邏輯控制器(PLC)一樣，該控制器將提供邊緣技術來控制所連接的資產，但它可以通過以太網連接、內置網絡安全和處理能力擴大功能，從而處理大數據分析并防御新的漏洞。各企業已開始應用適用于工業物聯網的控制器來提高上市速度、生產能力、能效、數據可見性和安全性。
1、不要將盈利的機會埋沒在工廠車間
目前關于工業物聯網的討論十分熱烈。對于這些只是紙上談兵，還是可以轉化為工廠的實際利潤，各行業高管說法不一。但是很快，第二種觀點將勝出。例如，埃森哲咨詢公司(Accenture)預測，工業物聯網帶來的業務效率及相關業務模式，可能會為全球經濟貢獻14萬億美元的價值。
普華永道公司(PricewaterhouseCoopers，簡稱PwC)對26個國家9個主要工業領域的2000多名參與者進行了調查。The Manufacturing Connection網站創始人兼首席執行官Gary Mintchell認為這次調查提供了以下主要見解：工業4.0和數字制造等話題是否過于宣傳和炒作？普華永道公司最近調查研究發現，企業高管預測可在兩年內從“數字化基礎設施”中獲得投資回報。工業4.0以及物聯網和數字制造背后的戰略和技術實際上可能將幫助我們跨越制造業的下一次分水嶺。
2、利潤率規劃
Mintchell總結的其他重點調查結論包括以下幾點：
①工業制造公司計劃在未來5年內將年收入的5%投資于數字運營解決方案領域。
②許多公司已開始投入機器生產，以實現互聯工廠的愿景，即利用互聯網功能來連接機器、傳感器、計算機和人類，將信息監控、采集、處理和分析提高到新的水平。這就擴大了公司可提供給客戶的產品和服務范圍，幫助他們以協作的方式來設計未來機器和數字化環境，從而提高業務性能。
③機器人、人機協作、3D打印和納米等許多技術可直接應用于各種工業制造應用，而增強現實等技術則能幫助制造商為客戶提供實時信息和培訓。
調研機構對超過2500名業務決策者的全球調查3顯示，受訪者對可盈利工業創新的期望不謀而合，越來越多的人達成共識，工業物聯網的商業前景十分廣闊：
如今的全新自動化技術能否實現其運營效率目標？這主要取決于這些技術如何在快速變化的全球經濟中，通過現有基礎設施轉型來幫助提高生產價值并降低運營費用，特別是原材料、能源和安全成本。
3、保持控制
過去，當需要在工業運營中平衡多個元素時，一般會轉向自動化技術，包括邊緣控制(在“邊緣”中，本地實時決策能滿足更高的控制功能)以及高級分析軟件。
連續流程行業(包括石油和天然氣、化學生產和發電)已通過使用分布式控制系統(DCS)將更多的企業流程置于控制范圍之內。離散式制造業已成功使用可編程邏輯控制器(PLC)多年，得以控制產品資產，消除運營中的低效率現象。而混合行業則結合了食品和飲料、水處理和其他市政運營中連續和離散式運營作業，專注于實現批量和連續運營的自動化。
4、加速變革
所有這些方面的挑戰在于如何實施自動化的同時，確保提高利潤。目前所采用的大多數控制策略是為了應對在一定程度上保持靜態的業務環境。但是，在當前制造業運營環境中，人們越來越多地期望以較低的成本獲得較高的收益，同時不會出現業務中斷現象。工業物聯網是這些變化的產物，同時也是其中一個影響因素，并將繼續作為一個重要的考慮因素。
生產運營的復雜性已與日俱增。如果將未來可能處于互聯狀態的大量智能設備以及隨之產生的所有大數據納入考慮范圍，則實施控制方案將變得至關重要。DCS技術可以處理這一控制范圍，但對于支持這一操作所需的編程和流程工程方面的成本將越來越難以合理化。
對于在這些條件下證明為更加可行的自動化模式，控制邏輯和流程控制的問題則應從在整個流程級別中解決轉變為在資產級別進行解決。然后對每個設備的流程進行處理和優化，并通過通信連接到其他資產。這是在分層結構分析環境下執行的，類似于Tom DeMarco在其行業經典文章《結構分析和系統規格》4中所提出的觀點。
5、全新控制器需求
以資產為中心的方法非常類似于PLC操作方法，PLC是由Modicon在50年前引市場的。盡管這些設備已在工業領域流行多年，傳統PLC及其最近的替代產品可編程自動化控制器(PAC)是否可繼續作為資產級別的控制裝置？這些控制器在很大程度上保留了控制基礎設施方面的現有投資，但仍需要一些其他的功能以應對工業物聯網已經帶來以及在未來15到20年內將繼續推動的變化。
其中最重要的要求是通過以太網連接來提取企業生產力應用程序中所使用的數據；提高處理能力來處理日益增加的復雜性；提供網絡安全保護來安全獲取開放式計算的優勢；以及提供面向對象的高級工程環境來降低工程成本，縮短工程時間。
6、控制工業資產網絡
最新控制器標志著一個新類別的產生：適用于工業物聯網的PAC。從控制的角度而言，可將工業物聯網看做工業資產網絡。這些新的高級PAC用于提供管理人員所需的所有資產信息。其面向未來的優勢包括預編程應用程序庫以及開放式編程環境；設備級網絡安全；全嵌入式以太網；以及容錯設計。
工業自動化系統集成商RASTER創始人Jan Dekker表示：“對于高管來說，合適的PAC將使您能夠保留最近25年所做出的大量控制基礎設施投資。但您也將獲得未來25年所需的適用于工業物聯網的技術。”
值得一提的是，在混合行業中，能夠實際體現工業物聯網優勢的最新PAC已經實現。而如果不進行升級，企業會將所有隱性的收入埋沒在工廠車間。
7、促進實際商業價值的提升
特別是在面向對象的集成環境中使用時，高級PAC可大幅提高商業價值。即使從短期來看，監管棕色地帶或綠色地帶現代自動化項目的高管也可在數月內在這些PAC開支中看到投資回報，而不需要數年的時間。而從長期來看，以合適PAC設備為核心的自動化項目應從資產中獲得更高的投資回報。這些項目提高了全球工廠的運營利潤率和安全性，同時直接影響到整個組織的利潤。
支持工業物聯網功能的PAC可產生以下影響：
①提高生產率。例如，通過采用這種高級PAC，越南的一家飼料加工廠已將飼料生產速度提高了3倍。此外，通過采用標準化單一控制產品系列，該工廠還大幅削減了布線成本。整體上，該飼料加工廠將生產率提高了3%，同時將成本降低了30%。
②提高運營可見性。如果缺少精確的資產位置、流程狀態等相關數據，將可能導致每年收入增加3%，而且通常會造成離散/混合制造工廠的利潤下降，嚴重影響整個企業的凈收益。具有透明性和開放性的本地網絡的PAC自動化項目可帶來重要的運營可見性。
③經濟高效的能源管理。計算顯示，通過提高能源使用數據的效率和透明度，可將中等規模設施的年度能源消耗從600萬美元減少至480萬美元。
④加快上市。在面向對象的編程環境中實施現代控制器，可節省數百萬項目啟動成本，將上市時間縮短至少25%，并可從生產提前上線中獲得額外生產優勢。
⑤網絡安全保護。在任何特定年份，制造商現在遭遇敵對網絡事件或網絡攻擊的概率為32%。在當前世界中，數據違規總成本平均達到370萬美元以上，而全面的工廠范圍內網絡安全策略可大幅降低網絡攻擊的可能性，這在當前形勢下尤為重要。
新一代控制器可以提高商業價值，因此便于簡化升級操作，即使資金成本持續面臨下行壓力。
8、概覽
不同個體對工業物聯網轉型的優勢具有不同的評估。工廠經理主要考慮運營效率和員工安全；控制工程師考慮便捷的設計和出色的技術；維護經理可能最重視快速識別問題和輕松排除故障的能力。而綜合考慮所有這些問題的高管，則必須更加關注利潤率、股東價值和公司成長等問題。
利用最先進的PAC技術獲得工業物聯網優勢，已經證實這可在所有上述方面帶來巨大的收益。這些控制器可幫助制造商更快速地獲得投資回報，更重要的是可以激發全新的商業模式，幫助他們在未來幾年內實現整體利潤的大幅提升。
作者：Peter G.Martin博士
Peter G. Martin博士是自動化和控制領域的著名領導和創新人物。他已在該領域耕耘超過37年之久；著作三本書籍，合著兩本書籍，還是另外三本書籍的叢書作者；在這些學科出版過幾十篇文章和論文。他在實時業務衡量和控制領域已經（或即將）持有多項專利。他被財富雜志評為“美國制造業的英雄人物”(Hero of U.S. Manufacturing)，被InTech雜志評為“控制領域50位最具影響力的創新人物”(Fifty Most Influential Innovators in Control)，并被Control雜志評為“自動化名人堂”(Automation Hall of Fame)成員；另外還榮獲ISA的“終生成就獎”(Life Achievement Award)。Martin獲得數學專業理科學士和理科碩士學位、行政和管理專業文學碩士學位、工業工程專業博士學位以及圣經研究專業碩士和博士學位。
