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 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。

weilehuodejingzhengyoushi
，gongyingshangcanyubiaozhunkaifabingshougouqitagongsi。yiqiangtiaozuizhongyonghuliyidemingyi，chuxianlejiaqiangshichangdiweihechanpinzuhedejingzheng。tongshi，yixiegongnengbiandebiaozhunhua，shidexianchangshebeiyugezhongxitongdelianjiechengweikeneng，jianshaoduitong 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

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，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。

gongyingshangkaifadehexinxitongwangluoshizhiguanzhongyaode，yinweitamenjintianbeiyongyuxuduozhizaoxianchang，zaianquanxinghewendingxingfangmianshoudaoxinren。raner
，dangshejidaoyinjinduixitongfazhanzhiguanzhongyaodexinjishushi，zhexiewangluokenenghuichengweizhangai
，bingqiezaiweilaikenenghuizuaizuizhongyonghushishiduiqiyouyidejiejuefangan。 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、anquanbiaozhunheguixinghekekuozhanxing。suoyouzhexieshuxingduiyukaifangdoushibibukeshaode，xuyaobuduannuli。ciwai
，tamenbiaoshigongsigesiqizhiduiyujianliguanxizhiguanzhongyao。zhexieshuxingqiangtiaoleduishengtaixitongdexuqiu
，zhexiexitongcujinzuizhongyonghu
、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、 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。