兩大開放自動化組織：NAMUR和OPAF

zuizhongyonghuyizhizaihuxuxitongkaifang，yigenghaodeshoujihejichenglaizibutonggongyingshangdegezhongxitongheshebeideshuju。zidonghuagongyingshangzhengzaizhiliyutongguotigongfuheguojibiaozhundekaifangxitonglaibangzhuzhizaoyeyonghuyingduitiaozhan。

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 gongyingshangjiangzhuanyouchanpinjichengdaowanzhengxitongzhong，liyongzhezhongfangshilaimanzuzuizhongyonghudeqiwang。gongyingshangkaifadechanpinchulejuyouyizhihewendingdexingneng，haiqiangtiaochayihuatexing。yizhiyilai，tamenshiyongxianyoudeshangyejishulaigaijinxitongyimanzushichangxuqiu，shizhexiexitongzhujianfuheshishibiaozhunheguojibiaozhun。daomuqianweizhi，zhezhongyanbianbujintongguozhuanyoukaifa，erqietongguozhengheshichangshangkeyongdetongyongchanpinerqudejinzhan。

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

在zai滿man足zu最zui終zhong用yong戶hu需xu求qiu方fang麵mian，部bu分fen開kai放fang的de係xi統tong發fa揮hui了le作zuo用yong，但dan隨sui著zhe時shi間jian的de推tui移yi，它ta們men會hui逐zhu步bu被bei更geng新xin的de係xi統tong所suo取qu代dai，這zhe些xie係xi統tong需xu要yao經jing常chang更geng新xin以yi保bao持chi最zui新xin狀zhuang態tai。這zhe種zhong演yan變bian對dui於yu支zhi持chi最zui終zhong用yong戶hu和he采cai用yong通tong用yong操cao作zuo係xi統tong
、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

然(ran)而(er)
，市(shi)場(chang)已(yi)經(jing)發(fa)生(sheng)了(le)變(bian)化(hua)，這(zhe)種(zhong)安(an)排(pai)也(ye)有(you)其(qi)局(ju)限(xian)性(xing)。供(gong)應(ying)商(shang)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)從(cong)整(zheng)合(he)他(ta)們(men)的(de)係(xi)統(tong)轉(zhuan)變(bian)為(wei)開(kai)發(fa)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)的(de)業(ye)務(wu)，同(tong)時(shi)與(yu)其(qi)他(ta)供(gong)應(ying)商(shang)公(gong)司(si)合(he)作(zuo)，而(er)這(zhe)其(qi)中(zhong)一(yi)些(xie)可(ke)能(neng)是(shi)直(zhi)接(jie)競(jing)爭(zheng)對(dui)手(shou)。

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 gongyingshangeryan
，zhongyaodeshibujinyaojiangfuhebiaozhundechanpintuixiangshichang
，haiyaojuedingruhegoujianhecanyushangyeshengtaixitong。shiyongzaixianyouxitongshangyunxingdeyingyongruanjianyehenzhongyao，gongyingshangzaituijinxitongkaifashiyinggaikaolvzhexiewenti。ciwai，haixuyaoduiguojibiaozhun
、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
、 建(jian)模(mo)並(bing)使(shi)用(yong)生(sheng)成(cheng)的(de)大(da)數(shu)據(ju)來(lai)改(gai)進(jin)運(yun)營(ying)和(he)業(ye)務(wu)決(jue)策(ce)。部(bu)署(shu)開(kai)放(fang)係(xi)統(tong)有(you)助(zhu)於(yu)減(jian)輕(qing)工(gong)廠(chang)人(ren)員(yuan)的(de)負(fu)擔(dan)，否(fou)則(ze)他(ta)們(men)將(jiang)不(bu)得(de)不(bu)部(bu)署(shu)定(ding)製(zhi)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)或(huo)實(shi)施(shi)手(shou)動(dong)操(cao)作(zuo)。

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。