兩大開放自動化組織：NAMUR和OPAF

最zui終zhong用yong戶hu一yi直zhi在zai呼hu籲xu係xi統tong開kai放fang
，以yi更geng好hao的de收shou集ji和he集ji成cheng來lai自zi不bu同tong供gong應ying商shang的de各ge種zhong係xi統tong和he設she備bei的de數shu據ju。自zi動dong化hua供gong應ying商shang正zheng在zai致zhi力li於yu通tong過guo提ti供gong符fu合he國guo際ji標biao準zhun的de開kai放fang係xi統tong來lai幫bang助zhu製zhi造zao業ye用yong戶hu應ying對dui挑tiao戰zhan。

日本經濟產業省最近發布了一份題為“應對信息技術 (IT) 係統‘2025 懸崖’和數字化轉型重大發展”的報告，該報告將遺留的 IT 係統確定為影響數字化轉型發展的主要障礙。其實

，遺留係統的障礙並不限於 IT 係統 ；遺留的自動化控製和監控係統也會造成障礙。

該數字化轉型報告指出了各種問題
，例如技術過時導致的黑箱
、係統設計人員的退休以及由於新技術的引入而造成的進一步限製。使用帶有專有硬件和軟件的“黑匣子” 可能會暫時性的解決一些問題，但這有可能會產生一堆不兼容的技術。已經實施的自動化係統，它們預期的服務年限為 20 年或 30 年，這使升級或更換更困難。

鑒於這些情況，可以認為自動化係統或分布式控製係統 (DCS) 供gong應ying商shang的de任ren務wu，就jiu是shi在zai不bu幹gan擾rao運yun營ying的de情qing況kuang下xia提ti供gong最zui新xin技ji術shu
，而er這zhe需xu要yao更geng開kai放fang的de係xi統tong。在zai技ji術shu領ling域yu，開kai放fang意yi味wei著zhe實shi現xian規gui範fan和he標biao準zhun化hua的de設she計ji，並bing通tong過guo使shi用yong標biao準zhun化hua的de開kai放fang接jie口kou消xiao除chu定ding製zhi集ji成cheng帶dai來lai的de不bu便bian。

標準合規性包括認證過程

從封閉到部分開放的自動化

一般情況下，DCS 供gong應ying商shang將jiang專zhuan有you產chan品pin集ji成cheng到dao完wan整zheng係xi統tong中zhong

，利li用yong這zhe種zhong方fang式shi來lai滿man足zu最zui終zhong用yong戶hu的de期qi望wang。供gong應ying商shang開kai發fa的de產chan品pin除chu了le具ju有you一yi致zhi和he穩wen定ding的de性xing能neng，還hai強qiang調tiao差cha異yi化hua特te性xing。一yi直zhi以yi來lai，他ta們men使shi用yong現xian有you的de商shang業ye技ji術shu來lai改gai進jin係xi統tong以yi滿man足zu市shi場chang需xu求qiu，使shi這zhe些xie係xi統tong逐zhu漸jian符fu合he事shi實shi標biao準zhun和he國guo際ji標biao準zhun。到dao目mu前qian為wei止zhi，這zhe種zhong演yan變bian不bu僅jin通tong過guo專zhuan有you開kai發fa，而er且qie通tong過guo整zheng合he市shi場chang上shang可ke用yong的de通tong用yong產chan品pin而er取qu得de進jin展zhan。

為wei了le獲huo得de競jing爭zheng優you勢shi，供gong應ying商shang參can與yu標biao準zhun開kai發fa並bing收shou購gou其qi它ta公gong司si。以yi強qiang調tiao最zui終zhong用yong戶hu利li益yi的de名ming義yi，出chu現xian了le加jia強qiang市shi場chang地di位wei和he產chan品pin組zu合he的de競jing爭zheng。同tong時shi
，一yi些xie功gong能neng變bian得de標biao準zhun化hua，使shi得de現xian場chang設she備bei與yu各ge種zhong係xi統tong的de連lian接jie成cheng為wei可ke能neng

，減jian少shao對dui同tong 一個供應商的依賴
，為最終用戶帶來更多選擇。OPC Classic（DA
、A&E、HDA）、基金會現場總線、ISA100 Wireless 和其它國際標準通信協議，成為了增加係統價值的驅動力。

因此
，現在很多 DCS 供應商將其角色定位為：向最終用戶提供服務的係統集成商，而不是專有產品的製造商。

標準賦能開放式自動化係統

zaimanzuzuizhongyonghuxuqiufangmian
，bufenkaifangdexitongfahuilezuoyong，dansuizheshijiandetuiyi，tamenhuizhububeigengxindexitongsuoqudai，zhexiexitongxuyaojingchanggengxinyibaochizuixinzhuangtai。zhezhongyanbianduiyuzhichizuizhongyonghuhecaiyongtongyongcaozuoxitong、以太網通信、虛擬化等技術以及其它技術進展是必要的（圖 1）。

圖1 ：現在的DCS 係統更加開放，可以滿足最終用戶的需求。圖片來源：橫河電機

raner，shichangyijingfashenglebianhua，zhezhonganpaiyeyouqijuxianxing。gongyingshangkenengxuyaocongzhenghetamendexitongzhuanbianweikaifazuizhongyonghudeyewu，tongshiyuqitagongyingshanggongsihezuo，erzheqizhongyixiekenengshizhijiejingzhengduishou。

為wei了le應ying對dui這zhe種zhong範fan式shi轉zhuan變bian，出chu現xian了le由you一yi些xie企qi業ye組zu建jian的de網wang絡luo平ping台tai，並bing形xing成cheng了le商shang業ye生sheng態tai係xi統tong。例li如ru，考kao慮lv技ji術shu標biao準zhun和he行xing業ye發fa展zhan的de代dai表biao性xing組zu織zhi包bao括kuo NAMUR，它是總部設在德國的一個國際性過程工業自動化用戶協會
，以及開放過程自動化論壇（OPAF）
，該組織負責製定和開發 O-PAS（開放過程自動化標準） 係統。

NAMUR 開放式架構 (NOA) 和 OPAF 致力於討論供應商中立的係統
，這意味著它們可以隨時使用最新技術以接納設備和功能，而未來兼容係統將繼續使用現有的軟件應用。

以 NOA 為例

，在現有係統之外，配置了一個被稱為監控和優化的獨立域，以直接從新傳感器（如振動、音頻、腐蝕、氣味）
、 機器人、無人機和其它設備獲取數據。此外
， OPC 基金會的通信標準 OPC UA 被用來從現有係統中獲取數據，以進行高級控製
、分析和診斷。在安全措施方麵，這種方式與 IEC  62443（控製係統安全）推薦的區域設計很相似
，便於係統設計和維護。OPAF 通過倡導獨立於現有係統來推廣更多相同的想法。

供(gong)應(ying)商(shang)開(kai)發(fa)的(de)核(he)心(xin)係(xi)統(tong)網(wang)絡(luo)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)今(jin)天(tian)被(bei)用(yong)於(yu)許(xu)多(duo)製(zhi)造(zao)現(xian)場(chang)，在(zai)安(an)全(quan)性(xing)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)方(fang)麵(mian)受(shou)到(dao)信(xin)任(ren)。然(ran)而(er)，當(dang)涉(she)及(ji)到(dao)引(yin)進(jin)對(dui)係(xi)統(tong)發(fa)展(zhan)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)新(xin)技(ji)術(shu)時(shi)，這(zhe)些(xie)網(wang)絡(luo)可(ke)能(neng)會(hui)成(cheng)為(wei)障(zhang)礙(ai)，並(bing)且(qie)在(zai)未(wei)來(lai)可(ke)能(neng)會(hui)阻(zu)礙(ai)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)實(shi)施(shi)對(dui)其(qi)有(you)益(yi)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。 此外
，必須采取持續措施以解決未來潛在的安全問題，而這些網絡的原始規範可能會帶來某種程度的限製。

OPC UA 和 Profinet 正在強化其作為核心係統網絡的影響力，並作為符合國際標準的強大網絡而受到關注。拋開傳統思維， DCS 供應商可以從專有係統開發過渡到使用商用軟件和硬件。因此
，企業可以通過合作來解決最終用戶的問題，同時充分利用其內部優勢。

正在進行的關於架構要求的 OPAF 討論， 涉及互操作性、模塊化、標準一致性、安an全quan標biao準zhun合he規gui性xing和he可ke擴kuo展zhan性xing。所suo有you這zhe些xie屬shu性xing對dui於yu開kai放fang都dou是shi必bi不bu可ke少shao的de
，需xu要yao不bu斷duan努nu力li。此ci外wai
，他ta們men表biao示shi公gong司si各ge司si其qi職zhi對dui於yu建jian立li關guan係xi至zhi關guan重zhong要yao。這zhe些xie屬shu性xing強qiang調tiao了le對dui生sheng態tai係xi統tong的de需xu求qiu
，這zhe些xie係xi統tong促cu進jin最zui終zhong用yong戶hu
、係統集成商、供應商和服務提供商之間的合作。在封閉係統領域，管好自己的產品就足夠了，但開放的世界需要整合
，不管是哪個製造商。

開放性麵臨的挑戰

開放性對最終用戶很有吸引力，並很自然地認為可以構建靈活的係統，以允許市場和用戶決定隨著時間的推移他們將如何發展。 對於 DCS 供(gong)應(ying)商(shang)而(er)言(yan)，重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)不(bu)僅(jin)要(yao)將(jiang)符(fu)合(he)標(biao)準(zhun)的(de)產(chan)品(pin)推(tui)向(xiang)市(shi)場(chang)
，還(hai)要(yao)決(jue)定(ding)如(ru)何(he)構(gou)建(jian)和(he)參(can)與(yu)商(shang)業(ye)生(sheng)態(tai)係(xi)統(tong)。使(shi)用(yong)在(zai)現(xian)有(you)係(xi)統(tong)上(shang)運(yun)行(xing)的(de)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao)，供(gong)應(ying)商(shang)在(zai)推(tui)進(jin)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)時(shi)應(ying)該(gai)考(kao)慮(lv)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)。此(ci)外(wai)
，還(hai)需(xu)要(yao)對(dui)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)
、安全措施和係統互操作性的支持。

從係統集成的角度來看，必須符合國際標準
，並需要通過第三方認證機構進行認證。 企業應確保其係統產品符合 IEC 62443（控 製係統安全）和 IEC 62541（OPC UA）的要求，這些活動在未來將會持續進行。

對於安全措施， 製造商需要遵循 IEC 62443 中的規定，特別是要獲得 ISA Secure SDLA 和 CSA 認證。IEC 62541（OPC  UA）也提到了安全措施，主要集中在通信方麵。它解決了數據完整性、機密性和可用性的身份驗證和加密問題，以防止信息泄漏，即使在檢測到欺騙、 偽造或竊聽時也是如此。

係統互操作性

在係統互操作性方麵
， NOA 和 OPA 提倡信息模型的標準化，並利用 OPC  UA 元模型、內置信息模型以及 IEC 62814（AutomationML）以及 IEC  62541 中規定的其它項目，來推進 NAMUR 開放架構信息模型和 O-PAS 信息模型。

借助 OPC UA 和 Automation ML 標準，可以統一用不同格式表達相同信息的不同規則和數據結構。目前
，將 AutomationML 作為 OPC UA 配套規範信息模型的一部分進行處理，因此優先支持 OPC UA 信息模型（圖 3）。

圖3 ：OPC UA 包括提供標準化和定製機會的模型和擴展

對開放標準的支持

NOA 和 OPAF 倡導的開放性，旨在在不幹擾現有係統的情況下融入先進技術。例如，橫河電機開發的協同信息服務器（CI 服務器）
，就可以為用戶提供開放係統選項（圖 4）。CI 服務器可以集成處理來自工廠設施和 係統的各種數據
，以實現對整個企業生產活 動的優化管理，並提供從任何地點遠程監控 和控製操作所需的環境。

橫河電機的協同信息服務器提供符合國際標準的自動化係統架構。

CI 服務器背後的理念，是橫向和縱向集成

、廣域集成、節省勞動力和創新運營。它們代表了一種集成運營功能，整合了現場和工廠的所有自動化組件、係統和設備，從而可以輕鬆管理獲取的數據和結果信息。

作為其主要通信協議，CI 服務器支持工業通信標準 OPC  UA（客戶端 / 服務器和發布者 / 訂閱者功能）
、消息隊列遙測傳輸 (MQTT) 和開放式數據庫連接。 MQTT 是物聯網 (IoT) 實施的最佳 通信標準，可以在設備之間交換各種數據和信息。

傳統的自動化係統主要針對過程數據（溫度、壓力、流量、 液位等）。然而

，從控製各種設備和裝置的設備、係統中獲取數據已經成為可能，從而可以提供集中管理所有工廠數據和信息的 能力。

遵循 OPC UA 的信息模型標準規範，所獲取的數據不再依賴於特定的係統
，可以利用 OPC  UA 的配套規範信息模式來創建增值信息。

開放自動化未來的發展

采用 IT 最新技術，可以加速開放性的進展，對自動化係統的期望正從安全性和穩定性，擴大到通過有效運營提高盈利能力。 這意味著應對快速的市場變化、優化成本、提高質量和運營效率以及進行其它改進。為了實現這些目標，重要的是將分布在整個工廠的數據作為相關信息提供給適當人員。

以前必須手動使用統一格式收集和組織所需數據。CI 服務器將這些任務自動化

，節省了時間，並確保將正確的信息實時傳遞給正確的人


，以便快速有效地做出決策。CI 服務器能夠快速響應市場變化，幫助優化成本和提高運營效率
，不僅適用於單個工廠， 而且適用於整個企業的製造運營。 通過為工廠運營及其相關數據創建全局信息模型，CI 服務器將所有類型的數據之間的關聯實現數 字化。

CI 服務器能夠以統一的格式將數據鏈接起來

在數字化工廠中，自動化的數據循環支持著運營，通過自動化的收集和存儲現場數據，分析
、 jianmobingshiyongshengchengdedashujulaigaijinyunyingheyewujuece。bushukaifangxitongyouzhuyujianqinggongchangrenyuandefudan，fouzetamenjiangbudebubushudingzhidejiejuefanganhuoshishishoudongcaozuo。

關鍵概念：

• 隨著標準的不斷變化
  
  ，控製係統越來越依賴於開放技術。
• 當前很多標準都是供應商中立的，這讓用戶可以更自由地使用他們的工業網絡。
• 協作信息服務器為用戶提供了一個開放的係統選擇，減輕了工廠人員的負擔。